Comment fabriquer un éthylotest portable : 6 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:06

Un alcootest est un appareil permettant d'estimer le taux d'alcoolémie (TA) à partir d'un échantillon d'haleine. En termes simples, c'est un appareil pour tester si une personne est en état d'ébriété. La lecture de la teneur en alcool dans l'haleine est utilisée dans les poursuites pénales; le conducteur d'un véhicule dont la lecture indique un taux d'alcoolémie supérieur à la limite de conduite peut être accusé d'une infraction pénale.

Le niveau d'alcool dans le sang qui définit une personne comme dépassant la limite lorsqu'elle conduit varie selon les pays. Les limites légales d'alcoolémie vont de 0,01 à 0,10. La plupart des pays ont une limite d'environ 0,05. Par exemple, la Grèce, le Groenland et l'Islande ont tous des limites de 0,05. Aux États-Unis, il est de 0,08. Si la lecture de l'alcootest est supérieure à la limite légale, le conducteur peut recevoir un DUI.

Ci-dessous, nous avons décrit les étapes nécessaires pour comprendre comment la solution a été programmée pour créer un éthylotest portable. Cependant, si vous souhaitez simplement obtenir le résultat de la programmation, téléchargez le logiciel GreenPAK pour afficher le fichier de conception GreenPAK déjà terminé. Branchez le kit de développement GreenPAK à votre ordinateur et appuyez sur programme pour créer l'éthylotest portable.

Étape 1: Chimie

Lorsque l'utilisateur expire dans un analyseur d'haleine, tout éthanol présent dans son haleine est oxydé en acide au niveau de l'anode:

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

A la cathode, l'oxygène atmosphérique est réduit:

O2 (g) + 4H + (aq) + 4e- → 2H2O (l)

La réaction globale est l'oxydation de l'éthanol en acide acétique et eau.

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

Le courant électrique produit par cette réaction est mesuré par un microprocesseur et affiché comme une approximation de la teneur globale en alcool dans le sang (BAC).

Étape 2: Capteur d'alcool MQ-3

Cet éthylotest n'est pas destiné à être utilisé comme un appareil capable de corroborer des poursuites. Le MQ-3 n'est pas assez précis pour enregistrer le taux d'alcoolémie exact, mais il est suffisamment capable d'analyser la concentration d'alcool dans l'haleine pour des applications non judiciaires. Le MQ-3 est un capteur semi-conducteur à faible coût qui peut détecter la présence de gaz alcoolisés à des concentrations de 0,05 mg/L à 10 mg/L. Le matériau sensible utilisé pour ce capteur est le SnO2, dont la conductivité est plus faible lorsqu'il est en air pur.. Sa conductivité augmente à mesure que la concentration de gaz alcooliques augmente. Cela réduit à son tour la résistance broche à broche du capteur. Au lieu de mesurer directement la résistance, nous mesurons le niveau de tension au point entre le capteur et une résistance de charge. Le capteur et la résistance de charge forment un diviseur de tension, et plus la résistance du capteur est faible, plus la lecture de tension sera élevée. Il a une grande sensibilité à l'alcool et a une bonne résistance aux perturbations dues à la fumée, la vapeur et l'essence. Ce module fournit à la fois des sorties numériques et analogiques.

Le capteur a une période de rodage de 24 à 48 heures. Cela signifie que le capteur doit être allumé pendant 24 à 48 heures avant que les lectures ne deviennent stables.

Ce capteur d'alcool est adapté pour détecter la concentration d'alcool dans votre haleine, tout comme votre alcootest commun. Il a une sensibilité élevée et un temps de réponse rapide. Le capteur fournit une valeur de sortie résistive analogique sous forme de tensions, basée sur la concentration d'alcool. Le tableau 1 donne un aperçu des plages de tension du capteur MQ-3.

Étape 3: Résumé du projet

Ce Instructable décrira comment mettre en œuvre un éthylotest portable à faible coût à l'aide d'un Dialog GreenPAK™ SLG46140V. Le GreenPAK sera utilisé avec le capteur d'alcool MQ-3 pour mesurer la concentration d'alcool dans l'air. La concentration du capteur d'alcool va nous permettre de déduire le taux d'alcool présent dans l'haleine d'une personne.

Les humains peuvent expirer de l'éthanol avec du dioxyde de carbone. Plus la teneur en éthanol dans le sang est élevée, plus il est introduit dans l'air lors de l'expiration. Ce Instructable utilisera l'ADC 8 bits du GreenPAK pour acquérir la valeur analogique du capteur d'alcool MQ-3. Des comparateurs analogiques seront utilisés pour détecter la valeur analogique obtenue par rapport à un seuil spécifique. Cinq seuils différents sont construits pour montrer le niveau d'intoxication présent dans l'haleine d'une personne. Chaque fois que la valeur devient supérieure à un seuil particulier, une LED peut être allumée pour indiquer le niveau d'intoxication.

Étape 4: schéma de circuit

Le schéma de circuit du projet est illustré à la figure 1.

Étape 5: Conception GreenPAK

La conception GreenPAK du projet est illustrée à la figure 2.

Cette conception GreenPAK comprend 5 seuils de tension de comparateur analogiques différents pour indiquer différentes quantités d'intoxication présentes dans l'haleine d'une personne. Le SLG46140 dispose de deux comparateurs analogiques et l'entrée analogique de PIN6 est fournie à la fois à ACMP0 et à ACMP1 via le PGA, qui a un gain de 1x. Les seuils pour ACMP0 et ACMP1 sont fixés à 100 mV et 500 mV. Les propriétés d'ACMP0 et d'ACMP1 peuvent être vues sur la figure 3. Les trois niveaux restants peuvent être construits à l'aide de blocs comparateurs numériques. Afin d'utiliser ces DCMP, nous devons d'abord convertir la valeur analogique en son octet équivalent, qui est ensuite transmis aux DCMP. Ceci peut être réalisé en utilisant l'ADC 8 bits du SLG46140. Le signal analogique passe d'abord par un amplificateur de gain programmable (PGA) qui est ensuite acheminé vers l'ADC. Les DCMP obtiennent alors leur octet d'équivalent de signal analogique de l'ADC. Les configurations pour le PGA et l'ADC sont données dans la Figure 4.

Le seuil pour ACMP0 et ACMP1 est défini sur 100 mV et 500 mV respectivement. Chaque fois que le niveau de tension devient supérieur au seuil donné, la sortie du comparateur analogique passe à l'état HAUT, ce qui entraîne l'activation de PIN-10 ou PIN-11. Les paramètres de seuil pour DCMP sont un peu compliqués et impliquent de définir la valeur des registres dans les propriétés DCMP. Le seuil analogique équivalent pour les DCMP peut être facilement calculé à l'aide de l'équation 1.

Lorsque la valeur analogique franchit le seuil défini dans les comparateurs analogiques et les comparateurs numériques, des blocs correspondant à un PIN respectif seront activés, montrant ainsi la plage d'alcool présente dans l'haleine. Les propriétés des DCMP sont données à la Figure 5. Pour minimiser la consommation de courant, les ADC, DCMP et ACMP peuvent être mis hors tension en utilisant le mode Wake/Sleep. Pour plus d'informations sur le cycle de réveil/sommeil, veuillez consulter la note d'application du générateur de synchronisation de réveil/sommeil AN-1076 sur le site Web de Dialog.

Étape 6: configuration du matériel

Conclusion

Dans ce Instructable, nous avons montré comment mettre en œuvre un éthylotest à faible coût avec un Dialog GreenPAK SLG46140V. Nous avons utilisé cinq seuils différents pour montrer le niveau d'alcool présent lorsqu'un sujet expire. Le GreenPAK IC agit en tant que contrôleur pour acquérir la concentration d'alcool à partir du capteur MQ-3, puis fournir l'indication de niveau d'alcoolémie appropriée à l'utilisateur. La mise en œuvre complète est effectuée en utilisant uniquement un capteur d'alcool GreenPAK et MQ-3, ainsi qu'une poignée de LED.