כיצד להכין מנשם נייד: 6 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:13

מכשיר הנשמה הוא מכשיר לאמוד כמות האלכוהול בדם (BAC) מתוך דגימת נשימה. במילים פשוטות, זהו מכשיר לבדוק אם אדם שיכור. קריאת תוכן האלכוהול בנשימה משמשת לדין פלילי; מפעיל רכב שקריאתו מצביעה על BAC מעבר לגבול הנהיגה יכול להיות מואשם בעבירה פלילית.

רמת האלכוהול בדם המגדירה אדם כעובר את הגבול בעת נהיגה משתנה לפי מדינה. גבולות החוק BAC נעים בין 0.01 ל -0.10. לרוב המדינות יש מגבלה של כ- 0.05. לדוגמה, ביוון, בגרינלנד ובאיסלנד יש גבולות של 0.05. בארצות הברית הוא 0.08. אם קריאת מכשיר הנשימה גדולה מהגבול החוקי, הנהג עשוי לקבל DUI.

להלן תיארנו את הצעדים הדרושים להבנת האופן שבו הפתרון תוכנן ליצירת מכשיר לנשימה נייד. עם זאת, אם אתה רק רוצה לקבל את התוצאה של התכנות, הורד את תוכנת GreenPAK כדי לצפות בקובץ העיצוב GreenPAK שכבר הושלם. חבר את ערכת הפיתוח של GreenPAK למחשב שלך והקש על התוכנית ליצירת מכשיר הנשימה הנייד.

שלב 1: כימיה

כאשר המשתמש נושף לתוך מנתח נשימה, כל אתנול הקיים בנשימתו מתחמצן לחומצה באנודה:

CH3CH2OH (g) + H2O (l) → CH3CH2OH (l) + 4H + (aq) + 4e-

בקתודה, החמצן האטמוספרי מופחת:

O2 (g) + 4H + (aq) + 4e- → 2H2O (l)

התגובה הכוללת היא חמצון של אתנול לחומצה אצטית ומים.

CH3CH2OH (l) + O2 (g) → CH3COOH (l) + H2O (l)

הזרם החשמלי המיוצר בתגובה זו נמדד על ידי מיקרו -מעבד ומוצג כקירוב לתכולת האלכוהול הכוללת בדם (BAC).

שלב 2: חיישן אלכוהול MQ-3

מכשיר הנשמה אינו מיועד לשמש כמכשיר המסוגל לאשש העמדה לדין. ה- MQ-3 אינו מדויק מספיק כדי לרשום BAC מדויק אך מסוגל מספיק לנתח את ריכוז האלכוהול בנשימה ליישומים לא שיפוטיים. MQ-3 הוא חיישן מוליכים למחצה בעלות נמוכה אשר יכול לזהות נוכחות של גזים אלכוהוליים בריכוזים של 0.05 מ"ג / ל 'עד 10 מ"ג / ל' החומר הרגיש המשמש לחיישן זה הוא SnO2, שמוליכותו נמוכה יותר באוויר נקי.. מוליכותו עולה ככל שריכוז הגזים האלכוהוליים עולה. זה בתורו מוריד את ההתנגדות של החיישן לסיכה. במקום למדוד את ההתנגדות ישירות, אנו מודדים את רמת המתח בנקודה שבין החיישן לנגד עומס. החיישן ונגד העומס יוצרים מחלק מתח, וככל שהתנגדות החיישן נמוכה יותר, קריאת המתח תהיה גבוהה יותר. יש לו רגישות גבוהה לאלכוהול ובעל עמידות טובה בפני הפרעות עקב עשן, אדים ובנזין. מודול זה מספק יציאות דיגיטליות ואנלוגיות כאחד.

לחיישן יש תקופת פריצה של 24 - 48 שעות. המשמעות היא שצריך להפעיל את החיישן במשך 24 - 48 שעות לפני שהקריאות הופכות ליציבות.

חיישן אלכוהול זה מתאים לאיתור ריכוז אלכוהול בנשימה שלך, בדיוק כמו מכשיר הנשימה הנפוץ שלך. יש לו רגישות גבוהה וזמן תגובה מהיר. החיישן מספק ערך פלט התנגדות אנלוגי בצורה של מתח, המבוסס על ריכוז אלכוהול. טבלה 1 נותנת תובנה לגבי טווחי המתח של חיישן MQ-3.

שלב 3: סיכום הפרויקט

מדריך זה יתאר כיצד ליישם מכשיר לנשמה נייד בעלות נמוכה באמצעות Dialog GreenPAK ™ SLG46140V. ה- GreenPAK ישמש עם חיישן האלכוהול MQ-3 למדידת ריכוז האלכוהול באוויר. הריכוז מחיישן האלכוהול יאפשר לנו להסיק את רמת האלכוהול הקיימת בנשימתו של אדם.

בני אדם יכולים לנשוף אתנול יחד עם פחמן דו חמצני. ככל שתכולת האתנול בזרם הדם גבוהה יותר, כך היא מוחדרת לאוויר בעת הנשיפה. מדריך זה ישתמש ב- 8 סיביות ADC של GreenPAK לרכישת הערך האנלוגי מחיישן האלכוהול MQ-3. משווים אנלוגיים ישמשו לאיתור הערך האנלוגי המתקבל ביחס לסף ספציפי. חמישה ספים שונים בנויים להראות את רמת השיכרון הקיימת בנשימתו של אדם. בכל פעם שהערך הופך להיות גדול מסף מסוים, ניתן להדליק נורית LED כדי לציין את רמת השיכרון.

שלב 4: תרשים מעגלים

תרשים המעגלים של הפרויקט מוצג באיור 1.

שלב 5: עיצוב GreenPAK

עיצוב GreenPAK לפרויקט מוצג באיור 2.

עיצוב GreenPAK זה כולל 5 ספי מתח משווה אנלוגיים שונים לציון כמויות שונות של שיכרון הנובעות מנשימתו של אדם. ל- SLG46140 שני משווים אנלוגיים, והכניסה האנלוגית מ- PIN6 ניתנת הן ל- ACMP0 והן ל- ACMP1 באמצעות ה- PGA, בעל רווח של 1x. הספים עבור ACMP0 ו- ACMP1 נקבעים על 100 mV ו- 500 mV. ניתן לראות את המאפיינים של ACMP0 ו- ACMP1 באיור 3. ניתן לבנות את שלושת הרמות הנותרות באמצעות בלוקים משווים דיגיטליים. על מנת להשתמש ב- DCMPs אלה, תחילה עלינו להמיר את הערך האנלוגי לבייט המקביל שלו, המוזן לאחר מכן ל- DCMPs. ניתן להשיג זאת על ידי שימוש ב- 8 סיביות ADC של SLG46140. האות האנלוגי עובר תחילה באמצעות מגבר רווח לתכנות (PGA) אשר מוזר לאחר מכן ל- ADC. מכשירי DCMP מקבלים אז את הבייט המקביל לאותות מה- ADC. התצורות עבור ה- PGA וה- ADC ניתנות באיור 4.

הסף עבור ACMP0 ו- ACMP1 מוגדר ל- 100 mV ו- 500 mV בהתאמה. בכל פעם שרמת המתח הופכת גדולה מהסף הנתון פלט משווה אנלוגי הופך גבוה, וכתוצאה מכך מופעל PIN-10 או PIN-11. הגדרות הסף עבור DCMP מעט מסובכות וכרוכות בהגדרת ערך רגידים במאפייני DCMP. ניתן לחשב את הסף האנלוגי המקביל ל- DCMP בקלות באמצעות משוואה 1.

כאשר הערך האנלוגי חוצה את הסף שנקבע בממשווים האנלוגיים ובמשווים הדיגיטליים, יופעלו בלוקים המתאימים ל- PIN בהתאמה, ובכך יראו את טווח האלכוהול הקיים בנשימה. המאפיינים של ה- DCMP ניתנים באיור 5. כדי למזער את הצריכה הנוכחית, ניתן לסובב את ה- ADC, DCMP ו- ACMP באמצעות מצב השכמה/שינה. למידע נוסף אודות מחזור השכמה / שינה, עיין בהערת היישום AN-1076 Wake / Sleep Timer Generator באתר דיאלוג.

שלב 6: התקנת חומרה

סיכום

במדריך זה, הדגמנו כיצד ליישם מכשיר לנשימה בעלות נמוכה עם דיאלוג GreenPAK SLG46140V. השתמשנו בחמישה ספים שונים כדי להראות את רמת האלכוהול הקיימת כאשר נושם נושף. ה- GreenPAK IC משמש כבקר לרכישת ריכוז האלכוהול מחיישן MQ-3 ולאחר מכן מספק את האינדיקציה המתאימה לרמת BAC למשתמש. היישום המלא נעשה באמצעות חיישן אלכוהול GreenPAK ו- MQ-3 בלבד, יחד עם קומץ נוריות.