酒精檢測對汽車啟動的干預

陳浩東 陳銘

【摘 要】目前，酒后駕駛已經成為了十分嚴峻的社會話題。本文就酒后駕駛問題提出了一種根本性解決方案。該設計利用了酒精的化學性質和單片機電路使駕駛員酒后無法正常啟動汽車。該電路模型可以強制駕駛員進行酒精濃度檢測，如果濃度超標，則執行機構將干擾汽車的啟動。該設計可以通過其移植性得到推廣。

【關鍵詞】酒精 單片機 啟動 強制檢測 移植性 干擾

【Abstract】Currently，drunk driving has becoming a serious problem.This essay puts forward a design to solve the problem fundamentally.the design makes drunk drivers can not start the car By using the chemical property of alcohol and the circuit with SCM（single chip microcomputer）. The circuit which can disturb the start of the car will make drivers finish the detection of alcohol concentration.This design can promote to more fields by its transplantation.

【Keywords】alcohol，SCM（single chip microcomputer，start，mandatory testing， transplantation，disturb

1概述

目前社會上酒駕現象仍舊是一個難以控制的“交通毒瘤”，絕大多數的做法是司法管制酒后駕駛的駕駛員，試想如果能夠讓飲酒的駕駛員無法正常啟動車輛，那么不僅能夠從根本上解決酒駕的問題，同時也能夠節省交通管理部門的一筆開支；

本項目的研究方向是酒精檢測對汽車鑰匙解鎖過程的干預，該裝置易于安裝和易于使用，可以在交通部門查處酒駕時安裝，也可以在駕駛者規避酒駕風險時使用。

2設計思路和方法

設計思路的來源：從化學原理分析：乙醇在濃硫酸的作用下和重鉻酸鉀發生變色反應；從人體的生理學分析：人體在飲用酒精后，由于酒精氣體具有較強的揮發性，超過90%的酒精最終是通過人體的呼吸系統排出體外的，呼出氣體中酒精含量百分比比血液中酒精含量百分比要高出兩到三個數量級；因此可以通過MQ3來對人體呼出氣體酒精進行檢測（MQ3為氣體傳感器，對乙醇氣體有很高的選擇性和敏感性，在外加驅動電源時，可以將氣體濃度轉化為電信號，作為電路的激勵）；從汽車的發動過程進行分析：啟動汽車的一個重要的步驟就是啟動鑰匙，通過鑰匙啟動汽車的電動機運轉，進而通過發動機和傳動系統實現車輛的行駛；因此如果能通過對汽車啟動裝置或者操作裝置進行電路或機械改造和干擾，就能夠實現檢測駕駛員當前酒精濃度并且根據濃度來限制駕駛員對汽車的啟動或駕駛，進而實現從源頭解決酒駕的問題。

目前國內外也有著同類課題：如Saab汽車公司所研發的“Alcokey”，但是這個成果需要駕駛員的主觀能動性來進行酒精檢測的執行。因此被動檢測成為了重要的解決手段，我們通過以下流程實現了我們的設計理念：

（1）通過對酒精檢測原理的了解和對汽車啟動鑰匙以及操縱裝置的電路了解，研究怎樣進行信號的兩次轉換（即從模擬信號轉換成電信號，再由電信號轉換成數字信號）；

（2）通過對汽車鑰匙發出和各品牌汽車接受信號的了解，尋找其共性，以獲得其干擾最佳方案。

（3）通過對二者電路的建模和優化，以實現酒精檢測之后才能啟動汽車的強制檢測目的。通過對各品牌汽車啟動方式的了解，尋找產品外形及其安裝設計的最佳方向。

根據流程設計電路得到如下檢測電路（執行電路為電磁鐵作用，未顯示在圖中）：

利用原件：訊號放大器，紅外傳感器，酒精霧化器，AD轉換器，二極管及電阻電線等材。根據流程設計電路，利用Proteus professional仿真得到如下電路：

利用原件：單片機AT89C52、訊號放大器、紅外傳感器、酒精霧化器，AD轉換器（ADC0832），二極管及電阻導線等材料。

檢測電路：如圖1所示，首先外接驅動電源通過三端穩壓塊穩壓，乙醇氣體傳感器檢測氣體中乙醇的含量，將接收到的氣體濃度信號在電路中通過電橋轉化為電壓信號，經過三段穩壓塊穩壓，然后通過電橋進行調制和放大電路的放大以及濾波器的選頻作用得到了較為純凈的模擬信號，最后通過AD轉換器將信號輸入單片機進而將數字信號顯示在LCD顯示屏上，實現了酒精濃度的檢測；以上為檢測電路。

執行電路1：如圖1所示，通過單片機的數字信號代表著酒精的濃度，將數字信號再通過AD轉換器，得到模擬電信號，如果濃度超標，則模擬電信號的幅值較設定幅值大，因此其等效值也會較大（較大只是針對電磁鐵無法工作時的最高電壓信號），因此將該信號經過適當的濾波和調頻，輸入汽車鑰匙中的執行電路，汽車鑰匙中的電磁鐵得到的驅動電壓值達到了其正常工作的數值，電磁鐵工作使被吸入鑰匙無法彈出，汽車無法啟動。

執行電路2：除了圖1中的執行電路1，還可以將執行電路和汽車轉向盤結合，此原理是通過方向盤鎖和方向盤的機械連接對方向盤鎖定，方向盤鎖中安裝執行電路，當檢測電路得到的數字信號轉換為模擬信號之后，執行電路工作，汽車轉向盤鎖定無法開啟，當檢測電路的道德數字信號沒有超出標定的數值是，其轉換的模擬信號將無法驅動執行電路工作，方向盤無法解鎖，汽車無法正常駕駛。

執行電路3：目前很多汽車已經沒有汽車鑰匙，而是利用啟動按鈕或者解鎖按鈕來完成汽車的解鎖和啟動，因此可以移植執行電路1中的執行機構，依然可以達到設計目的；

通過執行電路和檢測電路的結合可以達到強制駕駛員進行檢測的目的，此設計和裝置主要強調了不需要駕駛員的主觀能動性進行酒精濃度的檢測，而是通過對汽車啟動裝置的干預來被動的驅使駕駛員進行酒精濃度的檢測，進而達到從源頭避免酒駕的目的。

在接下來的研發中，我們的設計還需要思考以下問題：

（1）對汽車鑰匙的解鎖干預方式在品牌汽車的移植性是否良好；

（2）增加二次檢測電路，用于判斷是否是本人駕駛（如指紋等）；

（3）電路改裝或者鑰匙孔及啟動鍵的干涉的物理改裝怎樣才能延長其使用壽命但是影響正常的汽車駕駛；

（4）提高裝置的操穩性和對不同溫度濕度等環境的適應性。

3 結語

該設計可以通過電路對啟動汽車的過程進行干預，達到強制檢測駕駛員當前酒精濃度的目的，但是在移植性方面還有待進一步的市場調研。

參考文獻：

[1]國家質量監督檢驗檢疫總局公交管[2011]51號《車輛駕駛人員血液、呼氣酒精含量閾值與檢驗》（GB19522-2010）2011年7月.

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