DIY呼气测醉器

描述

MQ-3 传感器是一种氧化锡传感器，可以检测空气中的酒精（饮用类）颗粒。我们可以使用 Arduino 来计算用户的血液酒精含量 (BAC) 并将其显示在 7 段显示器上。虽然这可能是一个巧妙的派对技巧，但它也有助于让人们知道他们是否应该开车回家。

免责声明：使用的酒精传感器未经校准（请参阅数据表）并且不是很准确。我不对其关闭负责。它不能替代警官的呼气测醉器。

第 1 步：收集组件

您将需要一个 Arduino、一个 7 段显示器、一个酒精传感器、一个原型板、一个电阻器、一些电线和一根 USB 电缆。请参阅硬件部分中的组件以了解要购买的内容。

 

 

第 2 步：构建防护罩

将7 段显示器焊接到OpenSegment Shield上。将可堆叠接头焊接到 OpenSegment Shield。

第 3 步：连接酒精传感器

将酒精传感器焊接到气体传感器分线板上。传感器进入哪个方向并不重要（A1、B1、H1 和 GND 可以旋转 180°）。只需确保丝印标记面朝下，远离传感器（即，一旦传感器焊接到电路板上，您仍然可以读取它们）。

在 B1 和 GND 之间焊接一个 4.7k Ω 电阻。

将 A1 和 H1 焊接在一起。

有关更多信息，请参见原理图。

 

 

第 4 步：组合组件

将 OpenSegment Shield 连接到 Arduino。使用以下方法将酒精传感器连接到 Arduino：

• A1 和 H1（传感器）→ 5V（Arduino）
• B1（传感器）→ A1（Arduino）
• GND（传感器）→ GND（Arduino）

第 5 步：电源和上传代码

将 USB 电缆从您的计算机连接到 Arduino。从下面的 GitHub 存储库上传代码。等待 5-10 分钟后再读取，因为传感器需要加热。有些人建议让传感器“老化”（保持开启）48 小时后再读取读数。

使用稳定的 5 秒“吹口哨”（就像吹灭生日蜡烛一样）直接对着传感器，让您的脸距离传感器约 2 英寸。这似乎给出了最准确的读数。

 

 

第 6 步：炫耀一下！

在下次活动时用胶带/钉子/订书钉将展示品粘在墙上，并将备忘单挂在它旁边（您可能需要修改它以反映您所在州/国家/地区的法律限制）。

 

慕尼黑啤酒节派对上的 DIY 酒精测试仪

 

我们如何计算 BAC

事实证明，没有简单的方法可以从酒精传感器计算 BAC。如果我们查看MQ-3 数据表的第 5 页，我们可以看到有一条曲线将酒精的百万分率 (PPM) 映射到 B1 处的电压（假设从 B1 到 GND 的电阻为 4.7k Ω）。

我们使用了多项式回归工具（像这个一样）来将 5 阶多项式拟合到从曲线中提取的几个点（手动读取 - 很多错误机会）。结果，我们得到了这个等式（v 是电压）：

PPM = 150.4351049*v^5 - 2244.75988*v^4 + 13308.5139*v^3 -39136.08594*v^2 + 57082.6258*v - 32982.05333

我们使用 Excel 创建了一个 ADC 值列表（在 Arduino 中，范围为 0 - 1023）及其相关电压 (0 - 5V)。在下一栏中，我们根据电压计算了 PPM。

最后，我们可以将 PPM 转换为 BAC

BAC = PPM / 2600

感谢本数据表第二页的表格 （BAC 到 PPM）。

不幸的是，这会产生许多负的和不可能高的 BAC 值。由于 MQ-3 无法处理低于约 70 和高于约 500 的 PPM，我们简单地说低于 70 PPM 的所有内容都是 BAC = 0.000，任何超过 500 PPM 的内容都是错误的。

所有有效的 BAC 值都被复制到 Arduino 代码中的查找表 (BAC_Lookup.h) 中。来自引脚 A1 的任何超过 410（2.004 V 电压）的模数 (ADC) 值都会减去 410，并显示其在表中的对应值。任何超过 859（电压为 4.198 V）的 ADC 值都会简单地显示“E.EEE”，以表明传感器超出了其工作范围。

可在此处找到 Excel 表格：