Alkoholsensor – Pinbelegung und Schnittstelle mit Arduino

Trunkenheit am Steuer ist in fast allen Ländern ein schweres Verbrechen. Daher ist die Überprüfung der Blutalkoholkonzentration ein wichtiger Prozess für Polizeibeamte. Wir werden erläutern, wie der Alkoholgehalt über einen Alkoholsensor getestet wird, und dieses Gerät mit einem typischen Mikrocontroller entwerfen.

Was ist ein Alkoholsensor?

Abb. 1:Ein Atemanalysegerät und Alkohol in Gläsern

Der Sensor ist ein elektronisches Gerät, das die Gaskonzentration von Ethanol misst und das Ergebnis als Analogausgang darstellt.

Ein MQ3-Sensor ist ein beliebter Alkoholsensor aus der MQ-Edition mit einem Metalloxid-Halbleiter. Darüber hinaus verwendet der MQ3-Sensor 5 V Gleichstrom, während er Alkoholkonzentrationen zwischen 25 und 500 ppm erkennt.

Pinbelegung des Alkoholsensormoduls

Abb. 2:Ein tragbarer Atemalkoholtester

Hier ist die Beschreibung der Pinbelegung für das MQ-3-Sensormodul.

Für den MQ-3-Sensor

• A-Stifte: Sie verbinden sich mit der Versorgungsspannung.
• B-Stifte: Ein Pin ist mit Masse verbunden, während der andere als Ausgang dient.
• H –Stifte: Der erste H-Pin wird mit der Versorgung verbunden, während der andere auf Masse geht.

Denken Sie daran, dass Sie die Pins A und B vertauschen können.

Funktionen

Abb. 3:Ein tragbarer Atemalkoholtester

Schlüsselspezifikationen

Sonderfunktionen

1. Es hat zwei Maschenschichten auf der inneren Struktur, um die Heizungskomponenten vor einer Explosion zu schützen. Das liegt idealerweise daran, dass Alkohol brennbar ist.
2. Zweitens enthält die röhrenförmige Sensorkomponente Aluminiumoxidkeramik und eine Zinndioxidbeschichtung. Die beiden Materialien sind alkoholempfindlich.
3. Außerdem hat es eine hohe Alkoholempfindlichkeit, Erschwinglichkeit und eine stromsparende Standby-Einstellung.
4. Zu guter Letzt ist es mit vielen Mikrocontrollern kompatibel.

Wie funktioniert ein Alkoholerkennungssensor?

Abb. 4:Ein digitaler Alkoholtester

In Abwesenheit von Alkohol findet eine Sauerstoffadsorption statt, wenn sich die SnO2-Halbleiterschicht auf hohe Temperaturen erhitzt. Außerdem ziehen Sauerstoffmoleküle Zinnoxid-Elektronen in sauberer Luft an. Als Ergebnis bildet sich unterhalb der SnO2-Oberfläche eine Elektronenverarmungsschicht, um eine mögliche Barriere zu schaffen. Das Ergebnis ist eine hochbeständige SnO2-Schicht, die einen Stromfluss verhindert.

Das Vorhandensein von Alkohol aus dem menschlichen Atem verringert jedoch die Oberflächendichte des adsorbierten Sauerstoffs und verringert die Potentialbarriere. Es drückt Elektronen in Zinndioxid, damit Strom durch den Alkoholsensor fließen kann.

Beachten Sie, dass wir ppm (Teile pro Million) verwenden, um das Verhältnis eines Gases zu einem anderen zu messen. Beispielsweise bedeutet 500 ppm, dass 500 Alkoholmoleküle in einer Million Gasmolekülen vorhanden sind.

Anwendungen von Alkoholsensoren

Abb. 5:Ein Taschenalkoholtester

Die Hauptanwendung von Alkoholsensoren ist der Bau von Alkoholdetektoren. Daher hilft es Ihnen, betrunkene Fahrer zu identifizieren.

Andere Anwendungen umfassen Hintergrundsensorgeräte und Ethanolgasalarme für Industrie und Haushalt.

Messen der Alkoholkonzentration mit Analogausgang

Abb. 6:Atemanalysegerät mit Gehäuse

Befolgen Sie diese Schritte, um die Alkoholkonzentration mithilfe des Analogausgangs des Sensors zu überprüfen.

Befolgen Sie diese Schritte, um die Alkoholkonzentration mithilfe des Analogausgangs des Sensors zu überprüfen.

Verkabelung

Verbinden Sie die VCC- und 5V-Pins an Ihrem Alkoholsensor Arduino. Verbinden Sie anschließend die GND- und Erdungsstifte, bevor Sie den AO-Ausgang des Moduls mit dem analogen Stift 0 Ihres Arduino verbinden.

Kalibrierung

Dieses Verfahren erhöht die Genauigkeit Ihrer Alkoholsensor-Messwerte. Beginnen Sie damit, Werte mit Prozentsätzen und Alkoholkonzentrationen gleichzusetzen. Sie können den Sensor testen, indem Sie vor und nach dem Trinken von Alkohol hineinatmen.

Wenn Sie jedoch nicht trinken, blasen Sie Isopropyl- oder Handdesinfektionsmitteldampf auf den Alkoholsensor. Da der MQ3-Alkoholsensor wärmebetrieben ist, wärmen Sie ihn auf, um genaue Ergebnisse zu erhalten. Verwenden Sie diesen Code, um den Alkoholsensor 20 Sekunden lang zu erhitzen.

Abb. 7:Kalibrierungscode

Quelle: https://lastminuteengineers.com/mq3-alcohol-sensor-arduino-tutorial/

Fertigstellen des Builds

Dieses Programm bestimmt die Alkoholkonzentration, indem es die folgenden Bereiche definiert.

• Nüchtern:<120
• Trinken innerhalb gesetzlicher Grenzen:120–400
• Betrunken:>400

Abb. 8:Code eines Atemanalysegerätes.

Quelle: https://lastminuteengineers.com/mq3-alcohol-sensor-arduino-tutorial/

Hinweis:Sie können den Code gemäß Ihren Kalibrierungswerten ändern.

Erkennen Sie das Vorhandensein von Alkohol mithilfe der digitalen Ausgabe

Das folgende Experiment erklärt, wie das Vorhandensein von Ethanol durch eine digitale Anzeige erkannt wird.

1. Verkabelung

Verbinden Sie den VCC-Pin mit dem 5-V-Arduino-Anschluss. Verbinden Sie ebenso den digitalen Ausgang mit dem digitalen Pin Ihres Arduino. Da Sie den digitalen Ausgang bedienen, stören Sie nicht den analogen Ausgang.

Denken Sie außerdem daran, beide Geräte zu erden.

2. Kalibrierung

Dieses Modul enthält ein eingebautes Potentiometer zum Einstellen des digitalen Ausgangs. Alles, was Sie tun müssen, um einen Schwellenwert zu erstellen, ist, den Knopf zu drehen. Die Status-LED wird beim Überschreiten Ihres Schwellenwerts aktiviert und registriert einen „High“-Ausgang. Der nächste Schritt besteht darin, Alkoholdampf in die Sensoren zu blasen. Drehen Sie das Poti im Uhrzeigersinn, bis die Status-LED „ON“ anzeigt, und stellen Sie es gegen den Uhrzeigersinn auf die Einstellung „OFF“ ein.

3. Code für Alkohol-Arduino-Sensoren

Wenden Sie diesen Code auf Ihren Arduino an.

Abb. 9:Arduino-Code.

Quelle: https://lastminuteengineers.com/mq3-alcohol-sensor-arduino-tutorial/

Alkoholsensor mit Arduino

Die MQ3-Alkoholsensoren sind nicht auf Alkohol beschränkt; Sie können auch andere Gase erkennen.

So bauen Sie den Sensor mit Arduino.

1. RS/R0 finden

Abb. 10:RS/RO-Code finden

Quelle: https://www.teachmemicro.com/mq-3-alcohol-sensor/#

RS stellt den Widerstand des ausgewählten Gases mit unterschiedlichen Konzentrationen dar, während R0 den Widerstand in sauberer Luft angibt.

2. Resultierende Arduino-Skizze

Abb. 11:Arduino-Sketch

Quelle: https://www.teachmemicro.com/mq-3-alcohol-sensor/

3. Arduino-Alkoholtester-Skizze mit LCD

Abb. 12:Endgültiger Arduino-Sketch-Code

Quelle: https://www.teachmemicro.com/mq-3-alcohol-sensor/#

Schlussfolgerung

Das Einrichten von Alkoholsensoren sollte nicht schwierig sein. Sie können dieser Anleitung folgen, um zu verstehen, wie die Geräte funktionieren und das volle Potenzial Ihres MQ3-Geräts auszuschöpfen. Pflegen Sie es jedoch gut, um seinen Dienst zu verlängern. Lagern Sie das Gerät beispielsweise fern von korrosiven Gasen, die Korrosion fördern und die Empfindlichkeit verringern. Alkalien, Silikondämpfe und Gefrierbedingungen wirken sich ebenfalls auf die Empfindlichkeit aus. Wenn Sie Fragen zu dieser Komponente haben, sprechen Sie mit uns.