Все прекрасно знают, что ДТП с участием пьяных водителей имеют очень тяжелые последствия. Поэтому контроль степени опьянения водителя – важная и необходимая мера. Предлагаемый алкотестер как раз и предназначен для самоконтроля водителя. Как известно, уровень алкоголя в организме человека можно измерить, взяв пробы из двух источников – анализ крови и анализ выдыхаемого воздуха. Соотношение концентрации алкоголя в крови и выдыхаемом воздухе постоянно и определяется разностью плотности сред. В среднем соотношение составляет 1:2200 при колебаниях от 1300 до 3000. Это означает, что в 2200 см3 воздуха содержится такое же количество алкоголя, как и в 1 см3 крови. Напомним, что максимальный уровень содержания алкоголя, при котором можно управлять транспортным средством, определяется примечанием к статье 12.8 Кодекса об административных правонарушениях: «наличие абсолютного этилового спирта в концентрации, превышающей возможную суммарную погрешность измерений, а именно 0.16 миллиграмма на один литр выдыхаемого воздуха» (для России). Используя соотношение 1:2200, получаем, что 0.16 мг/л в выдыхаемом воздухе равно 0.352 г/л в крови, что в народе называют как «0.3 промилле».
Для ознакомления водителей, которые часто ездят в командировки в бывшие республики СССР, а теперь государства, в Таблице 1. показаны нормы алкоголя в этих странах.
| Таблица 1. | Нормы содержания алкоголя в крови, установленные в бывших респкбликах СССР | ||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||
Схема простого алкотестера, который может собрать любой начинающий радиолюбитель, изображена на Рисунке 1. В алкотестере используется электрохимический датчик паров спирта ME3A-C2H5OH китайского производства Winsen Electronics Technology (легко заказывается через AliExpress). Диапазон измерения этого датчика и, соответственно, алкотестера, составляет: 0–1 мг/л. Датчик имеет высокую линейность преобразования. Чувствительность датчика – 12 мкА ±4/мг/л. То есть, по сути датчик представляет собой источник тока, а преобразовать ток датчика в пропорциональное ему напряжение и, соответственно, пропорциональное количество алкоголя, можно с помощью токового зеркала. Затем остаётся лишь измерить это напряжение, например, встраиваемым цифровым милливольтметром. В техническом описании этого датчика показана схема его включения с применением классического трансимпедансного усилителя, но мне кажется (моё личное мнение), что применение токового зеркала упрощает схему алкотестера.
 |
|
| Рисунок 1. | Простой алкотестер с пределом измерения 1 мг/л концентрации спирта выдыхаемого воздуха. |
В схеме для преобразования тока применяется токовое зеркало на базе прецизионной сборки ALD1107 (VT2), в составе которой четыре идентичных по параметрам p-канальных MOSFET. Токовое зеркало усиливает ток датчика в три раза, то есть чувствительность в этом случае составит 36 мкА/мг/л. Усиление тока необходимо для уменьшения номинала нагрузочного резистора RН = R1 + R2, что позволяет уменьшить шунтирующие действие на входное сопротивление милливольтметра и тем самым повысить точность измерения. Номинал нагрузочного резистора выбирается (по закону Ома) так, чтобы падение напряжения на нём было 1000 мВ при токе 36 мкА, что будет соответствовать 1 мг/л концентрации спирта выдыхаемого воздуха, то есть в этом случае показания милливольтметра в мВ будут соответствовать концентрации спирта в мг/л. В отсутствие напряжения питания рабочий электрод (W) электрохимического датчика и счётный электрод (C) должны быть закорочены, что предотвращает выход датчика из строя. Для этой цели применяется p-канальный МОП транзистор J177 (VT1). Когда затвор этого транзистора «висит в воздухе» (нет питания), сток и исток закорочены, при появлении питания на затворе транзистор «раскорачивается». В принципе этот транзистор в данной конструкции представляет собой нормально замкнутый контакт. Питание прибора стабилизировать необязательно, так как диапазон питания встраиваемого милливольтметра PM-428 (PV1) составляет 8…12 вольт. Да и к тому же в милливольтметре есть функция слежения за разрядом батареи. При разряде батареи меньше 8 вольт на дисплее высвечивается надпись «LOBAT». Поэтому алкотестер непосредственно питается от батарейки типа «КРОНА» без использования стабилизатора.
Так как погрешность чувствительности датчика составляет примерно 30%, прибор необходимо регулировать по эталонному алкотестеру, который, например, можно арендовать у знакомого «гаишника», или же провести освидетельствовании врачом в учреждении здравоохранения, но при этом обязательно надо захватить с сбой свой алкотестер. Для регулировки используется многооборотный построечный резистор R1; им выставляются показания своего алктестера, совпадающие с эталонным. Ещё можно воспользоваться услугами медсестры, которая есть практически на каждом автотранспортном предприятии для контроля водителей на алкоголь перед рейсом. Я, кстати, так и поступил.
Если есть необходимость измерять опьянение в промилле (‰), то для этого надо будет пересчитать номинал нагрузочного резистора (RН). Известно, что 1 мл/л = 2.1‰, то есть теперь току 36 мкА будет соответствовать 2.1‰.
