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:

Стерильного нейтрино не существует 15.01.2026

В физике элементарных частиц поиск новых, пока не обнаруженных объектов играет ключевую роль в понимании устройства Вселенной. Иногда такие поиски приводят к громким открытиям, а иногда - к не менее важным отрицательным результатам, которые позволяют отбросить неверные направления. Именно к таким случаям относится недавний вывод ученых о судьбе стерильного нейтрино - одной из самых интригующих гипотетических частиц последних десятилетий. Исследователи из американской лаборатории Fermilab официально сообщили, что им не удалось найти доказательства существования стерильного нейтрино. К такому выводу пришла команда эксперимента MicroBooNE после многолетнего анализа столкновений нейтрино, которые ранее рассматривались как возможный намек на существование четвертого типа этих частиц. Предполагалось, что стерильное нейтрино взаимодействует с материей исключительно через гравитацию, что делало его крайне трудным объектом для обнаружения. В рамках современной физики нейтрино известны в т ...>>

Беспроводные наушники и колонки Fender 15.01.2026

Музыкальная индустрия постепенно адаптируется к цифровым технологиям, и известный производитель музыкальных инструментов Fender расширяет свое присутствие за пределы гитар и усилителей, представляя современные решения для прослушивания музыки. Новые беспроводные наушники и Bluetooth-колонки Fender объединяют богатый звук, модульность и удобство использования как для дома, так и для профессиональной работы. Флагманской новинкой стали наушники Fender Mix, отличающиеся модульной конструкцией. Динамики подключаются к оголовью через порт USB Type-C и могут быть сняты вместе с амбушюрами, что облегчает уход и транспортировку. Один из динамиков оснащен встроенным адаптером USB Type-C для подключения к источнику звука без потерь, поддерживая кодеки LDHC и Fire, а также функцию Auracast. На другом динамике размещен съемный аккумулятор, который обеспечивает до 100 часов работы без активного шумоподавления; при включении ANC время работы сокращается до 52 часов. Наушники доступны по цене $299 ...>>

Польза белкового завтрака 14.01.2026

Правильное питание по утрам играет ключевую роль в поддержании здоровья и контроле веса. Многочисленные исследования подтверждают, что состав завтрака может влиять на аппетит в течение всего дня и качество употребляемой пищи. Австралийские ученые провели масштабный эксперимент, который показал, что употребление белковой пищи с утра помогает дольше чувствовать сытость и предотвращает переедание. В исследовании участвовали более 9 тысяч человек среднего возраста 46 лет. В период с 2011 по 2012 год специалисты анализировали рационы респондентов, оценивая долю основных макронутриентов. В среднем участники потребляли 43% углеводов, 31% жиров, 18% белков, 2% клетчатки и 4% алкоголя. Такой рацион позволил ученым проследить взаимосвязь между утренним приемом пищи и пищевым поведением в течение дня. Выяснилось, что участники, чей завтрак содержал недостаточное количество белка, ощущали повышенный аппетит в течение дня. Они ели больше, чем необходимо, и часто выбирали продукты с высоким со ...>>

Случайная новость из Архива Внутренний нейронный компас летучих мышей 25.10.2025 Навигация животных в пространстве давно привлекает внимание биологов и нейроученых. Ученые изучают, как млекопитающие и птицы ориентируются в незнакомой местности, и какие механизмы мозга позволяют им находить путь. Исследование Института Вейцмана впервые показало работу внутреннего "нейронного компаса" у летучих мышей в естественной среде, открывая новые горизонты в понимании ориентации млекопитающих. Эксперимент проводился под руководством профессора Нахума Улановского на острове Латам у побережья Танзании. Этот скалистый участок суши, размером с семь футбольных полей, находится в 40 километрах от материка. Шесть фруктовых летучих мышей были оснащены миниатюрными устройствами, фиксирующими активность нейронов и передающими GPS-координаты. После имплантации мышей выпускали на ночные полеты по острову, чтобы наблюдать работу их внутреннего навигационного механизма. Мышей предварительно отловили на материке и доставили на остров, где они никогда раньше не бывали. Экспедиция столкнулась с серьезными трудностями: в феврале 2023 года циклон Фредди вызвал сильные ветра, мешавшие полетам животных целую неделю. Команде пришлось даже договариваться с компанией-оператором о корректировке орбиты спутника для стабильной связи с устройствами на острове. За время эксперимента ученые записали активность более 400 нейронов. Они обнаружили, что определенные группы клеток мозга активируются, когда животное поворачивает голову в конкретную сторону. Этот внутренний компас работал стабильно по всему острову, независимо от местоположения или окружающих объектов. Изначально считалось, что млекопитающие ориентируются по магнитному полю Земли, подобно перелетным птицам. Однако наблюдения показали, что это не так. В первые ночи на незнакомом острове активность навигационных нейронов была хаотичной, и только к третьей ночи внутренний компас мышей начал работать четко. Такой процесс обучения несовместим с ориентированием по магнитному полю, которое стабильно в любой точке Земли. Исследователи пришли к выводу, что летучие мыши ориентируются по визуальным ландшафтным ориентирам - скалам, валунам и особенностям местности. При этом луна и звезды им не нужны: компас функционировал одинаково независимо от облачности и видимости ночного неба. Эти навигационные нейроны присутствуют у всех млекопитающих, включая человека. Понимание их работы открывает новые возможности для изучения нарушений ориентации при нейродегенеративных заболеваниях и может помочь в разработке технологий, имитирующих внутренний "компас" мозга.

Другие интересные новости:

▪ Карманный принтер LG Pocket Photo 2

▪ Асфальт очищает воздух

▪ Создан самый маленький транзистор

▪ Шина качает энергию

▪ Микропластик способен проникать в мозг

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Дозиметры. Подборка статей

▪ статья Христоф Мартин Виланд. Знаменитые афоризмы

▪ статья Что в гольфе называют гандикапом? Подробный ответ

▪ статья Пять способов получения необходимой температуры паяльника. Советы радиолюбителям

▪ статья Реле-регулятор с термокомпенсацией. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья О выборе смесительных диодов для приемника прямого преобразования. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026