1. список радіоелементів

Багато хто знає, що співробітники автоінспекції у випадках підозри алкогольного застосування використовують якийсь агрегат, про який говорять "дути в трубочку". Сьогодні спробуємо зробити аналог такого пристрою на основі датчика MQ-3, тільки от не варто саме в такій ситуації використовувати його як еталонний, так як в область його чутливості знаходяться не тільки пари алкоголю, але і пари бензину, метану і гексану, але до цих газам у нього чутливість менше, максимальний відгук тільки до алкоголю. Крім цього є ще одні граблі - свідчення датчика також залежні від зовнішніх чинників, таких як температура, вологість. У разі серйозного підходу в застосуванні алкогольного тестера варто здійснити компенсацію цих факторів. Взагалі ж область застосування контролем ступеня алкогольного сп'яніння не обмежується, не знаю для чого взагалі був розроблений цей датчик MQ-3, але їх можна застосовувати в місцях, де необхідний контроль концентрації подібного газу в повітрі, наприклад при перевезенні алкогольної продукції такий датчик дасть сигнал і пошкодженні партії продукції (якщо пляшка розіб'ється, то алкоголь почне випаровуватися і заповнювати парами простір, як тільки межа буде досягнута - датчик спрацює і дасть сигнал тривоги водієві або ще комусь), або при виро водстве, що вимагає витрати спирту, при перевищенні витрат концентрація в повітрі зросте і датчик спрацює, давши сигнал і зниженні витрат і так далі, так алкоголь необхідний при виробництві парфумерії. Як завжди застосування обмежується лише фантазією інженера.

Так ось сам датчик виглядає наступним чином:

Датчик має 6 висновків: висновки H - це нитка розжарення (виготовлена ​​з Ni-Cr), пари A і B - це вихід сигналу датчика.

Чутливим шаром для для парів алкоголю в цьому датчику є оксид олова, а електроди виготовлені з золота і платини. До слова про ціну датчика, цей параметр помітно залежить від матеріалів, необхідних для виготовлення датчика.

Установки сенсора MQ-3:

• напруга живлення нагревающей котушки - 5 вольт
• напруга живлення датчика - 5 вольт
• потужність нагревающей котушки - до 750 мВт
• опір нагревающей котушки 33 Ом ± 5%
• область виявлення парів датчиком - 0,05 мг / л - 10 мг / л
• споживання струму - приблизно 150 мА

Перед повноцінним застосуванням датчика в схемі його необхідно прогріти протягом 24 годин, підключивши 5 вольт до нагревающей котушці. Це необхідно для стабілізації показань датчика (мабуть стабілізуються хімічні процеси після процесу виготовлення). І таким чином, перед застосуванням датчика, його необхідно трохи прогріти. Наступний цикл прогріву після 24 годинного періоду можна скоротити до однієї хвилини. В процесі роботи як раз через нагрівальний елемент датчик може бути або теплий, або злегка гарячий - це нормально.

Конструкція датчика є якийсь корпус з висновками знизу і сіточкою зверху. Через сіточку пари алкоголю потрапляють на чутливий елемент, де протікає хімічна реакція, яка перетворює фізичну величину в електричну. По суті чутливий елемент огороджений тільки сіточкою від зовнішнього світу, тому датчик в цілому також чутливий до фізичного забруднення брудом, пилом і так далі (мабуть тому прилади а ля "дути в трубочку" оснащені саме трубочкою, щоб взаємодіяти тільки з диханням піддослідного, виключаючи зовнішні забруднення, в тому числі і газові).

Датчик MQ-3 можна купити як окремо тільки один датчик, так і у вигляді модуля оснащеного компаратором. Вартість подібної речі може варіюватися від 3 доларів і вище залежно від настрою продавця. Датчики можна знайти на торгових інтернет майданчиках aliexpress і ebay.

Крім датчика MQ-3 модуль оснащений компаратором, підлаштування резистором для регулювання порога спрацьовування компаратора і світлодіодом на виході мікросхеми компаратора для індикації досягнення порогу. Модуль має висновки для харчування, висновок виходу компаратора і висновок, безпосередньо приєднаний до виходу датчика.

Перед початком розгляду схеми визначника концентрації необхідно відзначити той факт, що перед використанням показання датчика необхідно обов'язково калібрувати. Чому? При підключенні до харчування датчик в залежності від вмісту алкоголю в повітрі буде давати на виході пропорційний рівень сигналу. Так ось щоб визначити як збалансована ця пропорція (скільки вольт доводиться на концентрацію, скажімо в 1 мг / л) необхідно дати датчику саме таку концентрацію (або іншу) і визначити співвідношення. Далі використовувати цей коефіцієнт для перетворення показань датчика в цифри. Без калібрування точні дані отримати можна тільки навмання або знімати показання характеру є пари алкоголю, їх немає, їх багато, їх мало, то є "на око" визначити.

Отже, приступимо до схеми тестера парів алкоголю:

Схема побудована на мікроконтролері Atmega8. Даний мікроконтролер можна використовувати як в корпусі DIP-28, так і в SMD виконанні в корпусі TQFP-32. Резистор R4 необхідний для запобігання мимовільного перезапусканія мікроконтролера в разі появи випадкових перешкод на виведенні PC6. Резистор R4 підтягує плюс харчування до цього висновку, надійно створюючи потенціал на ньому. Для індикації використовується рідко кристалічний (РК або LCD) дисплей. Мною застосований великий дисплей 2004 року (4 рядки по 20 символів), проте вся інформація поміститься на дисплеї 1602 (2 рядки по 16 символів), з цим розрахунком була написана прошивка. Змінний резистор R2 необхідний для регулювання контрасту символів на дисплеї. Обертанням движка цього резистора добиваємося найбільш чітких для нас показань на екрані. Підсвічування РК дисплея організована через висновок "А" і "К" на платі дисплея. Підсвічування включається через резистор, що обмежує струм - R1. Чим більше номінал, тим тьмяніше буде підсвічуватися дисплей. Однак нехтувати цим резистором не варто, щоб уникнути псування підсвічування. Робота схеми передбачає роботу модуля АЦП мікроконтролера, тому для його харчування необхідний дросель L1 і конденсатор C4 для забезпечення стабільної роботи модуля - фільтрації перешкод по харчуванню. Резистор R6 необхідний для обмеження струму, що проходить через світлодіод. До слова, світлодіод можна замінити на інший прилад або електричний ланцюг спрацьовує при перевищенні меж концентрації парів алкоголю, встановленого за допомогою кнопок S3 і S5. Інтервал регулювання цього параметра становить плюс або мінус 0,05 мг / л за одне натискання кнопки. Резистор R8 також обмежує струм, що проходить через нагрівальну котушку датчика MQ-3. Це трохи знижує максимальний струм через цю котушку і підвищує надійність схеми. Сигнал від датчика алкоголю надходить на вхід АЦП мікроконтролера, який безперервно відстежує потенціал на цьому висновку. Далі в мікроконтролері значення АЦП перетворюється на напругу і в концентрацію алкоголю з урахуванням калібрувальних коефіцієнтів (їх можна задати кнопками S2 і S4).

Виробник обіцяє більш менш лінійну характеристику показань датчика MQ-3. Це спрощує калібрування, необхідно ввести всього два коефіцієнта, коригувальних свідчення. Для цього ми будемо використовувати просту шкільну формулу y = k * x + b, де y - концентрація алкоголю, x - напруга від датчика, b - зсув робочого діапазону (при нульовій концентрації напруга завжди буде більше 0), k - коефіцієнт перекладу напруги в концентрацію. З коефіцієнтом k найбільша проблема, тому що його можна задати або придумавши з голови, або за сигналом датчика від еталонного джерела концентрації. Обидва коефіцієнта можна задати кнопками пристрої. Калібрування по b повинна відбуватися при концентрації повністю нуль в стані спокою, при натисканні коефіцієнт b буде збережений і вони від поточного значення, таким чином при нульовій концентрації на екрані вийде значення нуль, а не яка-небудь мале значення (або не дуже мале). Коефіцієнт k задає відношення напруги до концентрації алкоголю, тобто на скільки вольт доведеться концентрація в 1 мг / л. Саме при цьому значенні варто калібрувати пристрій (природно можна і при іншій концентрації калібрувати, але тоді це потрібно передбачити в прошивці мікроконтролера).

1. поточне значення АЦП мікроконтролера
2. напруга пораховані з урахуванням коефіцієнта b (спочатку при включенні b = 0, необхідно калібрувати перед кожним використанням)
3. значення межі концентрації, яка встановлюється кнопками пристрої
4. значення концентрації алкоголю в мг / л перерахованої через напругу з урахуванням коефіцієнта k

Вся схема буде споживати близько 200 мА або більше, тому, щоб не гріти повітря запропоновано використовувати імпульсний стабілізатор напруги на мікросхемі MC34063. Однак можна застосувати будь-який інший стабілізатор або мікросхему стабілізатора відповідно до її підключенням в схему.

Всі резистори в схемі можна застосовувати потужність 0,25 Вт або типорозміру 1206 в СМД виконанні.

Схема була зібрана на макетної платі для мікроконтролера Atmega8:

На макеті датчик MQ-3 підключений до окремого джерела живлення 5 вольт від іншого порту USB комп'ютера.

Хоча модуль датчика парів алкоголю використовується у вигляді модуля, але використовується тільки висновок, з'єднаний безпосередньо з самим датчиком MQ-3. Нічого, крім нього, в модуля більше не використовується.

Для програмування мікроконтролера необхідно знати конфігурацію фьюз бітів:

До статті додається прошивка для мікроконтролера, документація на датчик MQ-3, проект протеус (Версія 8) (датчик замінений потенціометром для зміни показань і їх відстеження), а також невелике відео, яке демонструє роботу пристрою (при тому, що піднесло пляшки зі спиртом до датчика показання починають змінюватися і при досягненні межі загоряється світлодіод, далі пляшка забирається і свідчення починають зменшуватися, однак через інерційність датчика показання зменшуються досить повільно, особливо наближаючись до нуля).

список радіоелементів

Завантажити список елементів (PDF)

Прикріплені файли:

Теги: