Датчик паров алкоголя. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Электроника в медицине

 Комментарии к статье

Количество употребленного "на душу" (точнее, на тело) алкоголя в ряде случаев весьма критично (например, для водителей). Во многих странах Европы (Германии. Финляндии. Польше и др.) несколько лет назад появились в свободной продаже детекторы алкогольных паров, или так называемые "алкотестеры" (Roadtest). Конечно, это не профессиональные приборы, но и они позволяют контролировать "запах" и оценить свое состояние после приема чего-нибудь "согревающего". Вариантов алкотестеров. выпускаемые разными фирмами, много, а вот аналогичных приборов отечественного производства в свободной продаже пока нет.

"Алкотестер" (рис.1) представляет собой анализатор ларов спирта, а также толуола, ксилола и других летучих органических веществ. В верхней части прибора расположена сменная пластмассовая трубка, которая предназначена для вдувания воздуха ртом (в прибор). При включении питания раздается кратковременный звуковой сигнал (пик-пик), через 1 ...2 с - второй (аналогичный первому), и на индикаторе (внизу, под цифрами) мигает слово "Wait" (подождите). В этот период продолжительностью 10...12 с происходит вхождение датчика в режим измерений. После этого третий звуковой сигнал свидетельствует о том. что прибор готов к работе (к анализу принимаемого воздуха). При этом на индикаторе "Wait" сменяется на "Ready".

Если после третьего сигнала "не дуть в трубочку*, прибор воспринимает тот же воздух, который он уже проанализировал, и, не найдя различий, в течение 10...12 с выдает отрицательный вердикт (в медицине отрицательный результат считается хорошим, не подтверждающим диагноз). Это состояние показывается на индикаторе надписью "OFF" (без всяких сигналов). Система автовыключения отключает питание прибора спустя примерно 1.5 мин (для экономии батарей). Когда в дыхании обнаружено присутствие паров алкоголя, прибор выдает на индикаторе цифровые показания (максимум 4000 - надо просто забыть о машине) и подтверждает свое исследование бесконечными сигналами, отключить которые можно либо кнопкой "Reset" (тестирование сначала), либо "Power".

В устройстве установлен специальный датчик наличия примесей в воздухе типа TGS-2620 (Taguchi Gas Sensor - рис.2) фирмы Figaro Engineering Inc (Япония). Первооткрывателем этих датчиков в 1962 г. стал японский изобретатель Н.Тагучи. Большинство датчиков TGS (TGS-822, TGS-2620) сделано на основе оксида олова. Сопротивление этих датчиков постоянному току в обычном воздухе велико, а при наличии в воздухе примесей (паров органического происхождения) сопротивление резко снижается.

Зависимость относительного сопротивления датчика от концентрации газа показана на рис.3. Датчики не универсальны, например, датчик паров алкоголя не реагирует на наличие фреона. Типовая схема включения датчика приведена на рис.4.

(нажмите для увеличения)

Если подключить такой датчик к компаратору (устройству сравнения), то последний среагирует на изменение сопротивления датчика и включит сигнализацию. Для эффективной работы датчиков требуется постоянное напряжение около 5 В. поэтому такой прибор может с успехом использоваться с автономным питанием, например, от 3-4 миниатюрных батареек типоразмера AAA. Огорчает лишь стоимость датчиков - почти 50 USD. По аналогичному принципу Действует предлагаемое устройство, с той лишь разницей, что промежуточных звуковых сигналов и цифровой индикации оно не имеет, а показывает только два состояния: пьян (звук длится до выключения питания) или не пьян (нет звука).

Схема "Алкотестера" с использованием датчика TGS-2620 приведена на рис.5.

(нажмите для увеличения)

Напряжение питания для нагревателя датчика В1 подается на его вывод 1, к общему проводу подключается вывод нагревателя 4. Для обработки выходного сигнала датчика используется компаратор DA2 (К554САЗ), который сравнивает напряжения на своих входах. Неинвертирующий вход компаратора подключается к выводу 2 датчика, а инвертирующий - к цепочке R2-R3-R4-R5, создающей термокомпенсированное (за счет термистора R2) опорное напряжение U0.

Операционный усилитель DA1 с элементами VD1, R6, С2, R7, R9 обеспечивает задержку 1...1,5 мин, необходимую для устранения ложных срабатываний при включении питания и проведения измерений. Без этой задержки устройство может включить звуковой сигнал независимо от наличия паров алкоголя.

Когда изменение выходного напряжения В1 под воздействием паров алкоголя с концентрацией, превышающей установленный предел, вызывает срабатывание компаратора DA1, высокий уровень на его выходе обеспечивает включение звукового капсюля со встроенным генератором НА1 или иного устройства сигнализации.

Без термокомпенсирующей схемы сигнал датчика мог бы изменяться в диапазоне 600... 3400 ррт при заданном значении концентрации паров спирта 1500 ррт (при окружающей температуре 20°С и влажности 65%). Зависимость относительного сопротивления датчика от окружающей температуры изображена на рис.6.

Для термокомпенсации служит термистор R1. Напряжение U0 может меняться в диапазоне 2,5...3,2 В при температуре окружающего воздуха +40°С и относительной влажности 65% и, соответственно, в диапазоне 1,9...3,1 В при температуре -10°С.

Результаты применения термокомпенсирующего резистора представлены в таблице.

Конденсатор С1 сглаживает пульсации напряжения при литании устройства от сетевого источника питания. Диод VD1 препятствует току утечки оксидного конденсатора С2, Детали. Терморезистор R1 - типа NTC. ММТ или аналогичный. Транзистор VT1 заменяется на КТ601, КТ603, КТ940 с любым буквенным индексом, микросхема DA1 - на КР140УД1208, КР140УД6. Диод VD1 - КД521, КД522 с любым буквенным индексом. Оксидные конденсаторы CI, C2 - типа К50-29 или аналогичные.

Звуковой излучатель НА1 - любой с встроенным генератором ЗЧ на напряжение 5...12 В. Для дополнительной световой сигнализации параллельно капсюлю НА1 можно подключить светодиод (типа АЛ307БМ или аналогичный с током до 10 мА) анодом к"+" питания с последовательно подсоединенным резистором сопротивлением 470...750 Ом. Источник питания прибора (если не использовать батарею) - стабилизированный, напряжением 5 В (±5%). Ток потребления не превышает 70 мА (без учета светодиодного индикатора). Кроме датчика TGS-2620. е данной схеме могут применяться датчики фирмы Murata TGS-880, TGS-2181 или TGS-822 (напряжение питания - 12...15 В).

Автор: А.Кашкаров, г.С. -Петербург

Смотрите другие статьи раздела Электроника в медицине.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Канада планирует построить космодром 06.04.2026

Развитие космической инфраструктуры все чаще становится вопросом не только науки и технологий, но и национальной безопасности. Многие государства стремятся получить независимый доступ к космическим запускам, чтобы не зависеть от внешних партнеров и укреплять собственный технологический суверенитет. На этом фоне Канада объявила о запуске масштабного проекта по созданию собственного космодрома. Министр обороны Канады Дэвид Мак-Гинти сообщил, что правительство страны инвестирует 200 млн канадских долларов, что составляет около 150 млн долларов США, в строительство национального космодрома. Эти средства станут частью долгосрочной программы развития суверенных возможностей космических запусков. По словам Мак-Гинти, Министерство обороны подписало 10-летнее соглашение с компанией MLS на сумму 200 млн долларов. В рамках этого контракта планируется строительство стартовой площадки, которая будет использоваться не только военными структурами, включая Министерство обороны и Вооруженные силы ...>>

Обновленные телевизоры Xiaomi S Mini LED TV 2026 06.04.2026

Компания Xiaomi представила обновленную серию телевизоров S Mini LED TV 2026, которая заметно отличается от версии, недавно вышедшей на европейский рынок. Новое поколение ориентировано на расширенные возможности отображения и более гибкую конфигурацию экранов, что делает линейку более универсальной для разных сценариев использования. В обновленной серии Xiaomi S Mini LED TV 2026 предлагается сразу пять диагоналей, начиная от 55 дюймов и заканчивая внушительными 100 дюймами. Флагманская модель оснащена 1920 зонами локального затемнения, способна достигать пиковой яркости до 2000 нит и поддерживает частоту обновления изображения до 288 Гц, что делает ее особенно привлекательной для динамичного контента и игр. Младшая модель в линейке отличается в первую очередь количеством зон локального затемнения, которых здесь 576, однако остальные ключевые характеристики остаются на уровне старших версий. Это позволяет сохранить высокое качество изображения даже в более доступном сегменте, не ж ...>>

Беспилотный грузовой самолет с двигателем AEP100 05.04.2026

Авиационная отрасль стоит перед масштабной задачей перехода к экологически чистым технологиям, и одним из наиболее перспективных направлений считается использование водорода в качестве топлива. Этот элемент рассматривается как потенциальная альтернатива традиционным видам авиационного топлива благодаря своей энергоэффективности и отсутствию углеродных выбросов при использовании. На этом фоне Китай сообщил об успешном испытании беспилотного грузового самолета, оснащенного турбовинтовым двигателем AEP100 мегаваттного класса, работающим на водороде. Это событие стало важным этапом в развитии авиационных технологий, так как позволило протестировать двигатель в реальных условиях полета, а не только в лабораторной среде. Испытательный полет был проведен в субботу, 4 апреля, в городе Чжучжоу, расположенном в китайской провинции Хунань. Именно там впервые в реальных условиях был задействован водородный авиационный двигатель подобной мощности, что дало возможность оценить его стабильность ...>>

Случайная новость из Архива Ёмкий и прочный графеновый ионистор 24.03.2013 Электрохимические конденсаторы, также называемые суперконденсаторами или ионисторами, объединяют достоинства конденсаторов и аккумуляторных батарей. Они отличаются от обычных конденсаторов того же размера способностью запасать гораздо больше энергии, и могут заряжаться и разряжаться намного быстрее, чем аккумуляторные батареи. К сожалению, по емкости они пока заметно уступают последним, так что повышение энергетической плотности ионисторов могло бы стать важным прорывом в технологии хранения энергии. Подход к этому прорыву нашли специалисты Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA). Для повышения энергетической плотности необходимо улучшить электроды, объединив большую поверхность с хорошей проводимостью. На роль материала такого электрода очень хорошо подходит графен. Интересно, что для формирования электрода из графена ученые придумали использовать обычный привод DVD с поддержкой LightScribe. Для этого они покрыли диск пленкой оксида графита и обработали его лазером в оптическом приводе. В результате облучения была сформирована пленка графена со свойствами "открытой сетевой структуры", для которой характерно наличие коротких путей диффузии ионов, что позволяет сократить время зарядки. Электрод из материала, получившего название Laser Scribed Graphene (LSG), обеспечивает существенное улучшение показателей плотности энергии и плотности мощности (характеризующих, какой заряд можно накопить в ионисторе и как быстро). По словам исследователей, электрод сохраняет свои качества в разных электролитах и выдерживает большое число циклов заряд-разряд. Кроме того, свойства пленки графена позволяют изготавливать гибкие источники питания для носимой электроники, преодолев ограничения, присущие традиционным ионисторам. Немаловажно, что новый ионистор получился практически невосприимчив к механическим воздействиям. Результаты испытаний позволили ученым заявить, что графеновые ионисторы могут быть по емкости сопоставимы с современными аккумуляторными батареями. При этом их можно зарядить в 100-1000 раз быстрее.

Другие интересные новости:

▪ Запущена самая мощная в мире приливная турбина

▪ США построит гигантский завод водородного топлива

▪ Никотин из электронных сигарет вносит мутации в ДНК

▪ Предсказание крупных солнечных вспышек

▪ Создан одномерный благородный газ

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Альтернативные источники энергии. Подборка статей

▪ статья Держиморда. Крылатое выражение

▪ статья Какое литературное произведение ошибочно приписывают Хемингуэю? Подробный ответ

▪ статья Хризантема. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Блок управления холодильником. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Ложная тасовка из руки в руку (семь способов). Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026