نحوه تهیه یک دستگاه تنفس قابل حمل: 6 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:53

دستگاه تنفس یک دستگاه برای برآورد محتوای الکل خون (BAC) از یک نمونه تنفس است. به زبان ساده ، دستگاهی است برای بررسی اینکه آیا شخص مست است یا خیر. قرائت تنفسی الکل در تعقیب کیفری استفاده می شود. اپراتور وسیله نقلیه ای که خواندن آن نشان می دهد BAC بیش از حد رانندگی است می تواند به جرم کیفری متهم شود.

میزان الکل در خون که فرد را در هنگام رانندگی بیش از حد مجاز تعریف می کند ، بسته به کشور متفاوت است. محدودیت های قانونی BAC از 0.01 تا 0.10 متغیر است. محدودیت اکثر کشورها در حدود 0.05 است. به عنوان مثال ، یونان ، گرینلند و ایسلند محدودیت 0.05 دارند. در ایالات متحده ، 0.08 است. اگر میزان تنفس سنج بیشتر از حد مجاز باشد ، راننده ممکن است DUI دریافت کند.

در زیر مراحل مورد نیاز برای درک نحوه برنامه ریزی راه حل برای ایجاد دستگاه تنفس قابل حمل را شرح دادیم. با این حال ، اگر فقط می خواهید نتیجه برنامه نویسی را دریافت کنید ، نرم افزار GreenPAK را بارگیری کنید تا فایل طراحی GreenPAK را که قبلاً تکمیل شده است مشاهده کنید. کیت توسعه GreenPAK را به رایانه خود وصل کرده و برای ایجاد دستگاه تنفس قابل حمل ، برنامه را فشار دهید.

مرحله 1: شیمی

هنگامی که کاربر از طریق یک دستگاه تجزیه و تحلیل تنفس نفس می کشد ، هر اتانولی که در تنفس او وجود دارد در آند به اسید اکسیده می شود:

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

در کاتد ، اکسیژن هوا کاهش می یابد:

O2 (g) + 4H + (aq) + 4e- → 2H2O (l)

واکنش کلی اکسیداسیون اتانول به استیک اسید و آب است.

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

جریان الکتریکی تولید شده توسط این واکنش توسط یک ریزپردازنده اندازه گیری می شود و به صورت تقریبی محتوای کلی الکل خون (BAC) نمایش داده می شود.

مرحله 2: سنسور الکل MQ-3

منظور از این دستگاه تنفس به عنوان دستگاهی نیست که بتواند پیگرد قانونی را تأیید کند. MQ-3 به اندازه کافی دقیق برای ثبت BAC دقیق نیست اما به اندازه کافی قادر به تجزیه و تحلیل غلظت الکل در تنفس برای برنامه های غیر قضایی است. MQ-3 یک سنسور نیمه هادی ارزان قیمت است که می تواند وجود گازهای الکلی را در غلظت های 0.05 میلی گرم در لیتر تا 10 میلی گرم در لیتر تشخیص دهد. مواد حساس مورد استفاده برای این سنسور SnO2 است که در هوای تمیز هدایت آن کمتر است. به با افزایش غلظت گازهای الکلی ، رسانایی آن افزایش می یابد. این به نوبه خود مقاومت پین به پین سنسور را کاهش می دهد. به جای اندازه گیری مستقیم مقاومت ، سطح ولتاژ را در نقطه بین سنسور و مقاومت بار اندازه گیری می کنیم. سنسور و مقاومت بار تقسیم ولتاژ را تشکیل می دهند و هرچه مقاومت سنسور کمتر باشد ، خوانش ولتاژ بیشتر خواهد بود. حساسیت بالایی به الکل دارد و در برابر اختلالات ناشی از دود ، بخار و بنزین مقاومت خوبی دارد. این ماژول خروجی های دیجیتال و آنالوگ را ارائه می دهد.

سنسور دارای 24 - 48 ساعت دوره شکستن است. این بدان معناست که سنسور باید 24 تا 48 ساعت قبل از ثبات قرائت روشن شود.

این سنسور الکل برای تشخیص غلظت الکل در تنفس شما مناسب است ، مانند دستگاه تنفس رایج شما. دارای حساسیت بالا و زمان پاسخ سریع است. این سنسور بر اساس غلظت الکل مقدار خروجی مقاومتی آنالوگ را در قالب ولتاژ ارائه می دهد. جدول 1 بینشی از محدوده ولتاژ سنسور MQ-3 ارائه می دهد.

مرحله 3: خلاصه پروژه

این دستورالعمل نحوه اجرای یک دستگاه تنفس قابل حمل کم هزینه با استفاده از Dialog GreenPAK ™ SLG46140V را توضیح می دهد. GreenPAK با سنسور الکل MQ-3 برای اندازه گیری غلظت الکل در هوا استفاده می شود. غلظت حسگر الکل به ما این امکان را می دهد که میزان الکل موجود در تنفس فرد را استنباط کنیم.

انسان می تواند اتانول را به همراه دی اکسید کربن بازدم کند. هرچه میزان اتانول در جریان خون بیشتر باشد ، بیشتر هنگام بازدم به هوا وارد می شود. این دستورالعمل از ADC 8 بیتی GreenPAK برای بدست آوردن مقدار آنالوگ از حسگر الکل MQ-3 استفاده می کند. از مقایسه کننده های آنالوگ برای تشخیص مقدار آنالوگ بدست آمده با توجه به یک آستانه خاص استفاده می شود. پنج آستانه مختلف برای نشان دادن میزان مسمومیت موجود در نفس فرد ایجاد شده است. هر زمان که مقدار از یک آستانه خاص بیشتر شود ، می توان LED را روشن کرد تا میزان مسمومیت را نشان دهد.

مرحله 4: نمودار مدار

نمودار مدار پروژه در شکل 1 نشان داده شده است.

مرحله 5: طراحی GreenPAK

طرح GreenPAK برای پروژه در شکل 2 نشان داده شده است.

این طرح GreenPAK شامل 5 آستانه ولتاژ مقایسه کننده مختلف برای نشان دادن مقادیر مختلف مسمومیت موجود از نفس فرد است. SLG46140 دارای دو مقایسه کننده آنالوگ است و ورودی آنالوگ از PIN6 از طریق PGA به ACMP0 و ACMP1 داده می شود که 1 برابر افزایش می یابد. آستانه های ACMP0 و ACMP1 در 100 میلی ولت و 500 میلی ولت تعیین شده است. خصوصیات ACMP0 و ACMP1 در شکل 3 نشان داده شده است. سه سطح باقی مانده را می توان با استفاده از بلوک های مقایسه کننده دیجیتال ساخت. برای استفاده از این DCMP ها ابتدا باید مقدار آنالوگ را به بایت معادل آن تبدیل کنیم ، که سپس به DCMP ها داده می شود. این را می توان با استفاده از ADC 8 بیتی SLG46140 به دست آورد. سیگنال آنالوگ ابتدا از طریق تقویت کننده قابل برنامه ریزی (PGA) عبور می کند و سپس به ADC تغذیه می شود. سپس DCMP ها بایت معادل سیگنال آنالوگ خود را از ADC دریافت می کنند. تنظیمات PGA و ADC در شکل 4 آورده شده است.

آستانه ACMP0 و ACMP1 به ترتیب 100 ولت و 500 میلی ولت تنظیم شده است. هرگاه سطح ولتاژ از آستانه تعیین شده بیشتر شود ، یک خروجی مقایسه کننده آنالوگ HIGH می شود و در نتیجه PIN-10 یا PIN-11 روشن می شود. تنظیمات آستانه برای DCMP کمی پیچیده است و شامل تنظیم مقدار ثبات در ویژگیهای DCMP است. آستانه آنالوگ معادل DCMP ها را می توان با استفاده از رابطه 1 به راحتی محاسبه کرد.

هنگامی که مقدار آنالوگ از آستانه تعیین شده در مقایسه کننده های آنالوگ و مقایسه کننده های دیجیتال عبور می کند ، بلوک های مربوط به PIN مربوطه فعال می شوند و در نتیجه محدوده الکل موجود در تنفس را نشان می دهند. خواص DCMP ها در شکل 5 آمده است. برای به حداقل رساندن مصرف فعلی ، ADC ، DCMP و ACMP را می توان با استفاده از حالت بیدار/خواب چرخه زد. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد چرخه بیداری / خواب ، لطفاً یادداشت برنامه AN-1076 Wake / Sleep Timing Generator را در وب سایت Dialog ببینید.

مرحله 6: راه اندازی سخت افزار

نتیجه

در این دستورالعمل ، ما نحوه اجرای یک دستگاه تنفس کم هزینه با Dialog GreenPAK SLG46140V را نشان دادیم. ما از پنج آستانه مختلف برای نشان دادن سطح الکل موجود در هنگام بازدم سوژه استفاده کردیم. IC GreenPAK به عنوان کنترل کننده برای به دست آوردن غلظت الکل از سنسور MQ-3 عمل می کند و سپس نشانگر سطح BAC مناسب را برای کاربر ارائه می دهد. پیاده سازی کامل تنها با استفاده از سنسور الکل GreenPAK و MQ-3 همراه با تعداد کمی LED انجام می شود.