Змінюється світ – міняються і люди, що населяють його, хоча однією з неуменипающіхся величин на протязі багатьох десятиліть (поки є свідчення статистиків – і століть, поки статистика дрімала) залишається кількість вживання алкогольних напоїв на душу населення.

У будь-якій країні світу цей показник зростає, але різними темпами. Росія, як це нерідко буває, «попереду планети всієї» (після хіба що Ірландії). Вживання алкогольних напоїв не завжди можна виправдати, особливо коли наслідки стосуються не тільки себе самого.

Однак знаючи, наскільки злободенна ця тема в Росії та сусідніх з нею країнах, вважаю важливим висвітлити деякі технічні моменти контролю (і самоконтролю) осіб, щодо яких припускається, що вони вживали або могли спожити алкогольні напої. Зрозуміло, мета даного дослідження не в суперечці про правові норми або причини проблеми.

Нижче розглянемо технічні питання контролю алкогольних парів (від рота людини при видиху), якими б не були причини і наслідки алкоголізації деяких верств населення. Практично важливо те, що радіоаматор сьогодні може самостійно виготовити пристрій для контролю парів алкоголю (а при установці інших датчиків з аналогічними параметрами контролювати і інші гази, наприклад вуглекислий газ або вихлопи бензину). Для цього трохи звернемося до історії і технології виробництва промислових датчиків різних парів і домішок у повітрі.

У багатьох країнах Європи (Німеччина, Фінляндія, Польща) кілька років тому з’явилися у вільному продажу алкотестери або так звані «детектори алкогольних парів» (Roadtest).

   

Рис. 2.57. Зовнішній вигляд алкотестера

Звичайно, це не професійні прилади (професійними, зокрема, укомплектовані спеціальні служби, наприклад ГИБДД), але і ці скромні пристрої дозволяють виявити «запах» і запобігти небажані наслідки водійської помилки на дорозі, аварії, або навіть просто зберегти ваш гаманець, якщо в такій ситуації неминуча зустріч з інспектором ГИБДД.

Варіантів алкотестерів, що випускаються різними фірмами в Європі, багато (аналогічних приладів вітчизняного виробництва у вільному продажу поки немає). Один з них показано на рис. 2.57, він придбаний у Фінляндії в 2005 році.

   Принцип роботи алкотестера

Пристрій являє собою аналізатор парів спирту, толуолу, ксиліт та інших летких органічних парів. У верхній частині корпусу приладу розташована змінна скляна трубка, яка призначена для вдування повітря ротом людини.

При включенні живлення кнопкою «Power» загоряється рідкокристалічний індикатор на передній панелі приладу з миготливими цифрами (показаннями) 0000% ВАС. Одночасно лунає короткочасний звуковий сигнал (пік-пік).

Через 1-2 з роздається другий (аналогічний першому звуковий сигнал), і на індикаторі (внизу під цифрами) починає блимати слово «wait» (зачекайте). У цей період тривалістю 10-12 з відбувається нагрів датчика і його входження в режим аналізу повітря виміру. Після цього третього звуковий сигнал (аналогічний першому) свідчить про те, що прилад готовий до роботи (до струменя прийнятого повітря). При цьому на індикаторі (внизу під цифрами) слово «wait» змінюється на «ready».

Якщо після третього сигналу «не дути в трубочку» прилад сприйме той же повітря, який він вже проаналізував і не знайшовши відмінностей за складом повітря, протягом 10-12 с видасть негативний вердикт (у медицині негативний результат вважається хорошим, не підтверджує діагноз). Це стан буде показано на індикаторі написом «OFF» (без всяких звукових сигналів). Система автовиключення відключить живлення приладу самостійно через ще 1,5 хв. Це необхідно для економії батарей.

Прилад має роз’єм для підключення зовнішнього постійної напруги 12 В, копку скидання (для повторної перевірки тесту) і підсвічування індикатора.

Якщо у вашому диханні виявлені домішки алкоголю, прилад видасть на індикаторі цифрові свідчення (максимум> 4000 – вже кримінальні випадок, коли треба забути про машину) і підтвердить своє дослідження нескінченною серією звукових сигналів (пік-пік), відключити які можна буде або кнопкою «reset» (дослідження спочатку), або кнопкою «power».

У пристрої встановлений спеціальний датчик домішок в повітрі типу TGS-2620, для ефективної роботи якого потрібне постійне стабілізоване напруга всього 5 В.

Тому такий прилад може з успіхом застосовуватися автономно, наприклад з елементами живлення типу 4 батарей ААА, включених послідовно, що здобуло йому воістину величезну славу. Засмучує лише вартість – майже 50 USD.

За аналогічним принципом діє пристрій, представлений нижче для самостійного повторення, з тією лише різницею, що проміжних звукових сигналів і цифрової індикації воно не має. А має тільки два сигналізаційних стану: «п’яний» (звук триває до виключення живлення) – «непьян» (немає звуку). У більш простому і менш функціональному варіанті алкогольного тестера, розглянутого нижче, є один великий плюс: ціна деталей на його повторення не перевищить 400 руб.

2.33. Практичне застосування в радіоаматорських конструкціях популярних датчиків спирту (парів алкоголю) типу TGS-822 і TGS-2620 фірми «Figaro Engineering ІПС» (Японія)

Датчики TGS називаються так тому, що це абревіатура розшифровується як: «Taguchi Gas Sensor». Першовідкривачем цих датчиків і їх модифікацій в 1962 році став японський винахідник Наойоші Тагучі.

Більшість датчиків TGS зроблені на основі оксиду олова. Опір цих датчиків постійному струму в звичайному повітрі високо, а при наявності в повітрі домішок (парів органічного походження) у відповідного датчика (вони не універсальні, датчик парів алкоголю не реагує на витік фреону) опір різко знижується. Логічно, що якщо підключити такий датчик до компаратора (влаштуванню порівняння напруги), то останній зреагує за аналогією з параметричним сигналізатором на зміну опір датчика.

   Алкотестер своїми руками

Датчик парів алкоголю можна зібрати самостійно. На основі цих розрахунків розроблено і випробувано просте в повторенні пристрій, що заміняє промисловий прилад контролю алкоголю.

Електрична схема пристрою контролю та звукової сигналізації домішок парів алкоголю в повітрі (із застосуванням датчика алкогольних парів) TGS-2620 представлена ​​на рис. 2.58.

   

Рис. 2.58. Електрична схема пристрою контролю і сигналізації парів алкоголю в повітрі

При обробці вихідного сигналу датчика використовується мікросхема-компаратор, яка порівнює напруги на двох своїх входах. Напруга живлення для датчика подається на вивід 1. Загальний провід підключають до висновку 2. Компаратор DA2 під’єднують до висновку 3.

Операційний підсилювач DA1 з елементами VD1, R6, С2, R7, R9 забезпечує затримку 1-1,5 хв, необхідну для усунення помилкових спрацьовувань пристрою при подачі живлення.

Діод VD1 перешкоджає току витоку оксидного конденсатора С2.

Без цієї затримки протягом 1-1,5 хв після подачі живлення пристрій може включити звуковий сигнал незалежно від наявності парів алкоголю.

   Принцип роботи пристрою

Вихідний сигнал датчика GS1 знімається з контрольної точки А в черговому режимі (коли «повітря чисте»). У той момент,

коли напруга (під впливом парів алкоголю з концентрацією, яка дорівнює або перевищує встановлену межу) в точці А перевищить задану елементами зовнішньої RC-обваження величину напруги на вході U0 вихідний сигнал з компаратора DA1 (його високий рівень) забезпечить включення звукового капсуля з вбудованим генератором НА1 (або інший пристрій звукової / світловий сигналізації, підключений з дотриманням полярності замість капсуля НА1).

Напруга U0 може змінюватися в діапазоні 2,5-3,2 В при температурі навколишнього повітря +40 ° С і відносній вологості 65% і, відповідно, в діапазоні 1,9-3,1 В при температурі -10 ° С.

Без термокомпенсірующей схеми графік відгуку міг би змінюватися в діапазоні 600-3400 ppm при заданому значенні концентрації газу 1500 ppm (при навколишній температурі 20 ° С і вологості 65 %).

Для термокомпенсации служить термістор R1.

Найбільш значущими моментами є концентрація газу, що виражається в мільйонній частці (ppm). Тобто, наприклад, значення концентрації газу 20 ppm означає концентрацію парів алкоголю 20x10Л

Таблиця 2.1 Вплив компенсуючого терморезистора R1 на замір концентрації газу

Умови навколишнього середовища

Концентрація парів (ppm)

Температура повітря, ‘С

Відносна вологість,%

   -10

   65

   1400

   0

   1450

   10

   1475

   20

   1500

   30

   1505

   40

   1520

   Про деталі та монтажі

Терморезистор R1 – NTC, ММТ або аналогічний. Транзистор VT1 замінюють КТ601, КТ603, Кт940 з будь-яким буквеним індексом. Мікросхему DA1 КР140УД12 замінюють КР140УД1208, КР140УД6. Діод VD1 – КД521, КД522 з будь-яким буквеним індексом. Оксидні конденсатори Cl, С2 – типу К50-29 або аналогічні. С1 згладжує пульсації напруги (важливо при живленні пристрою від мережевого джерела харчування).

Звуковий випромінювач НА1 – будь з вбудованим генератором 34 на напругу 5-12 В.

Особливості практичного застосування пристроїв з датчиками парів алкоголю

Для наочної світлової сигналізації (додатково до звукової) паралельно капсулю НА1 (з вбудованим генератором 34) підключають світлодіод з послідовно з’єднаним резистором. Опір резистора 470-750 Ом. Світлодіод типу AЛ307BM або аналогічний з струмом до 10 мА підключають відповідно до полярністю – анодом до позитивного полюса джерела живлення.

Джерело живлення для пристрою – стабілізований з напругою 5 В і відхиленням ± 5%.

Струм споживання не перевищує 70 мА (без урахування світлодіодного індикатора). Крім датчика TGS-2620 у даній схемі можуть застосовуватися датчики фірми «Murata» TGS-880, TGS-2181 чи, наприклад, датчик TGS-822 (який вимагає двополярної напруги живлення ± 12 В).

Як один з альтернативних варіантів, можна розглянути застосування в якості електронного компаратора популярних і недорогих мікропроцесорів, наприклад фірм AMTEL, AVR. При відповідному програмуванні даний тип мікропроцесорів здатний виконувати автокалібровка і враховувати, наприклад, функцію температурної залежності.

Кашкаров А. П. 500 схем для радіоаматорів. Електронні датчики.