Cara Membuat Breathalyzer Portabel: 6 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:54

Breathalyzer adalah alat untuk memperkirakan kandungan alkohol dalam darah (BAC) dari sampel napas. Secara sederhana, ini adalah alat untuk menguji apakah seseorang mabuk. Pembacaan kandungan alkohol nafas digunakan dalam penuntutan pidana; operator kendaraan yang bacaannya menunjukkan BAC melebihi batas mengemudi dapat dipidana.

Tingkat alkohol dalam darah yang mendefinisikan seseorang sebagai melebihi batas saat mengemudi bervariasi menurut negara. Batas hukum BAC berkisar antara 0,01 hingga 0,10. Sebagian besar negara memiliki batas sekitar 0,05. Misalnya, Yunani, Greenland, dan Islandia semuanya memiliki batas 0,05. Di Amerika Serikat, itu adalah 0,08. Jika pembacaan breathalyzer lebih besar dari batas legal, pengemudi dapat menerima DUI.

Di bawah ini kami menjelaskan langkah-langkah yang diperlukan untuk memahami bagaimana solusi telah diprogram untuk membuat breathalyzer portabel. Namun, jika Anda hanya ingin mendapatkan hasil pemrograman, unduh perangkat lunak GreenPAK untuk melihat File Desain GreenPAK yang sudah selesai. Pasang GreenPAK Development Kit ke komputer Anda dan tekan program untuk membuat breathalyzer portabel.

Langkah 1: Kimia

Ketika pengguna menghembuskan napas ke dalam penganalisis napas, setiap etanol yang ada dalam napas mereka dioksidasi menjadi asam di anoda:

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

Di katoda, oksigen atmosfer berkurang:

O2 (g) + 4H + (aq) + 4e- → 2H2O (l)

Reaksi keseluruhan adalah oksidasi etanol menjadi asam asetat dan air.

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

Arus listrik yang dihasilkan oleh reaksi ini diukur oleh mikroprosesor, dan ditampilkan sebagai perkiraan kandungan alkohol dalam darah (BAC) secara keseluruhan.

Langkah 2: Sensor Alkohol MQ-3

Breathalyzer ini tidak dimaksudkan untuk digunakan sebagai perangkat yang mampu menguatkan penuntutan. MQ-3 tidak cukup akurat untuk mendaftarkan BAC yang tepat tetapi cukup mampu untuk menganalisis konsentrasi alkohol dalam napas untuk aplikasi non-yudisial. MQ-3 adalah sensor semikonduktor berbiaya rendah yang dapat mendeteksi keberadaan gas alkohol pada konsentrasi dari 0,05 mg /L hingga 10 mg / L. Bahan sensitif yang digunakan untuk sensor ini adalah SnO2, yang konduktivitasnya lebih rendah saat berada di udara bersih.. Konduktivitasnya meningkat dengan meningkatnya konsentrasi gas alkohol. Ini pada gilirannya menurunkan resistansi pin-to-pin sensor. Alih-alih mengukur resistansi secara langsung, kami mengukur level tegangan pada titik antara sensor dan resistor beban. Sensor dan resistor beban membentuk pembagi tegangan, dan semakin rendah resistansi sensor, semakin tinggi pembacaan tegangan. Memiliki kepekaan yang tinggi terhadap alkohol dan memiliki ketahanan yang baik terhadap gangguan akibat asap, uap, dan bensin. Modul ini menyediakan output digital dan analog.

Sensor memiliki periode istirahat 24-48 jam. Ini berarti sensor perlu dihidupkan selama 24-48 jam sebelum pembacaan menjadi stabil.

Sensor alkohol ini cocok untuk mendeteksi konsentrasi alkohol pada napas Anda, seperti halnya breathalyzer pada umumnya. Ini memiliki sensitivitas tinggi dan waktu respons yang cepat. Sensor memberikan nilai output resistif analog dalam bentuk tegangan, berdasarkan konsentrasi alkohol. Tabel 1 memberikan wawasan tentang rentang tegangan Sensor MQ-3.

Langkah 3: Ringkasan Proyek

Instruksi ini akan menjelaskan cara menerapkan penganalisis pernapasan portabel berbiaya rendah menggunakan Dialog GreenPAK™ SLG46140V. GreenPAK akan digunakan dengan Sensor Alkohol MQ-3 untuk mengukur konsentrasi alkohol di udara. Konsentrasi dari sensor alkohol akan memungkinkan kita untuk menyimpulkan tingkat alkohol yang ada pada napas seseorang.

Manusia dapat menghembuskan etanol bersama dengan karbon dioksida. Semakin tinggi kandungan etanol dalam aliran darah, semakin banyak ia dimasukkan ke udara saat pernafasan. Instruksi ini akan menggunakan ADC 8-bit GreenPAK untuk memperoleh nilai analog dari Sensor Alkohol MQ-3. Pembanding analog akan digunakan untuk mendeteksi nilai analog yang diperoleh sehubungan dengan ambang tertentu. Lima ambang batas yang berbeda dibangun untuk menunjukkan tingkat keracunan yang ada dalam napas seseorang. Setiap kali nilainya menjadi lebih besar dari ambang batas tertentu, LED dapat menyala untuk menunjukkan tingkat keracunan.

Langkah 4: Diagram Sirkuit

Diagram sirkuit untuk proyek ini ditunjukkan pada Gambar 1.

Langkah 5: Desain GreenPAK

Desain GreenPAK untuk proyek ini ditunjukkan pada Gambar 2.

Desain GreenPAK ini mencakup 5 ambang tegangan pembanding analog yang berbeda untuk menunjukkan jumlah keracunan yang berbeda dari napas seseorang. SLG46140 memiliki dua pembanding analog, dan input analog dari PIN6 diberikan ke ACMP0 dan ACMP1 melalui PGA, yang memiliki penguatan 1x. Ambang batas untuk ACMP0 dan ACMP1 ditetapkan pada 100 mV dan 500 mV. Sifat ACMP0 dan ACMP1 dapat dilihat pada Gambar 3. Tiga level sisanya dapat dibangun menggunakan blok pembanding digital. Untuk menggunakan DCMP ini, pertama-tama kita perlu mengubah nilai analog menjadi byte yang setara, yang kemudian diumpankan ke DCMP. Ini dapat dicapai dengan menggunakan ADC 8-bit SLG46140. Sinyal analog pertama melewati Programmable Gain Amplifier (PGA) yang kemudian diumpankan ke ADC. DCMP kemudian mendapatkan byte yang setara dengan sinyal analog dari ADC. Konfigurasi untuk PGA dan ADC diberikan pada Gambar 4.

Ambang batas untuk ACMP0 dan ACMP1 masing-masing diatur ke 100 mV dan 500 mV. Setiap kali level tegangan menjadi lebih besar dari ambang batas yang diberikan, output komparator analog berubah TINGGI, menghasilkan PIN-10 atau PIN-11. Pengaturan ambang batas untuk DCMP agak rumit dan melibatkan pengaturan nilai register di Properti DCMP. Ambang analog setara untuk DCMP dapat dengan mudah dihitung menggunakan Persamaan 1.

Ketika nilai analog melewati ambang batas yang ditetapkan dalam pembanding analog dan pembanding digital, blok yang sesuai dengan PIN masing-masing akan diaktifkan, sehingga menunjukkan kisaran alkohol yang ada dalam napas. Properti untuk DCMP diberikan pada Gambar 5. Untuk meminimalkan konsumsi arus, ADC, DCMP, dan ACMP dapat didaur ulang daya dengan menggunakan mode Wake/Sleep. Untuk informasi lebih lanjut tentang Wake/Sleep Cycle, silakan lihat catatan aplikasi AN-1076 Wake/Sleep Timing Generator di situs web Dialog.

Langkah 6: Pengaturan Perangkat Keras

Kesimpulan

Dalam Instructable ini, kami mendemonstrasikan bagaimana menerapkan breathalyzer murah dengan Dialog GreenPAK SLG46140V. Kami menggunakan lima ambang batas yang berbeda untuk menunjukkan tingkat alkohol yang ada saat subjek menghembuskan napas. IC GreenPAK bertindak sebagai pengontrol untuk memperoleh konsentrasi alkohol dari sensor MQ-3 dan kemudian memberikan indikasi level BAC yang sesuai untuk pengguna. Implementasi lengkap dilakukan hanya dengan menggunakan GreenPAK dan Sensor Alkohol MQ-3, bersama dengan beberapa LED.