汽車防酒駕裝置設(shè)計(jì)

常 進(jìn)，吳延霞

(德州學(xué)院 汽車工程學(xué)院，山東 德州 253023）

近年來，汽車的數(shù)量越來越多，酒后駕駛成引發(fā)交通事故的重要原因，造成了許多社會(huì)不安定因素。雖然法律對酒后駕駛的處罰日趨嚴(yán)厲，甚至吊銷駕照，但酒后駕駛?cè)匀粚医恢?。僅靠法律不能完全杜絕酒后駕駛，但可采取技術(shù)手段減少酒后駕駛。我們可在現(xiàn)有駕駛室內(nèi)再添加一種酒精探測儀，當(dāng)探測到酒精濃度達(dá)到一定程度后，可以強(qiáng)制關(guān)閉汽車啟動(dòng)系統(tǒng)，來限制駕駛員酒后駕駛。

本設(shè)計(jì)的汽車防酒駕裝置與汽車的啟動(dòng)系統(tǒng)相連，駕駛員上車啟動(dòng)汽車之前，首先要對裝置呼入氣體，裝置內(nèi)的酒精檢測裝置會(huì)對呼入氣體進(jìn)行檢測，確定呼入氣體中酒精濃度未超標(biāo)時(shí)，汽車可以啟動(dòng)否則汽車不能啟動(dòng)。

1 汽車防酒駕裝置結(jié)構(gòu)及原理

防酒駕裝置總體框架設(shè)計(jì):電源→進(jìn)氣檢驗(yàn)→酒精檢驗(yàn)→控制模塊。①首先駕駛員到車上要啟動(dòng)汽車，必須對安裝在方向盤上的采氣口吹氣，若氣流傳感器沒檢測到氣流，則裝置的酒精檢測部分不會(huì)工作，汽車不能點(diǎn)火。②駕駛員不飲酒的時(shí)候，駕駛員對采氣口吹氣，氣流傳感器檢測到有氣流通過，則酒精傳感器會(huì)對氣流進(jìn)行檢測，駕駛員呼出氣體中酒精含量低于規(guī)定值，則裝置正常工作，指示燈不亮，汽車可以正常啟動(dòng)。③駕駛員飲酒后，駕駛員對采氣口吹氣，氣流傳感器工作，酒精傳感器對駕駛員呼出的空氣進(jìn)行檢測，空氣中酒精含量高于規(guī)定值，則汽車啟動(dòng)電路關(guān)閉，紅色報(bào)警燈亮，汽車無法啟動(dòng)。

圖1 防酒駕裝置原理圖

汽車防酒駕裝置原理如圖1所示。①圖1中MQ-3為酒敏元件，若駕駛員沒有喝酒，在駕駛室內(nèi)合上開關(guān)S,此時(shí)酒敏元件的阻值很高，UA為電平、U1為低電平、U3為高電平，繼電器K2線圈失電，K2-2閉觸點(diǎn)閉合，發(fā)光二極管D1接通，指示燈會(huì)發(fā)綠光，常閉觸點(diǎn)K2-1閉合，發(fā)動(dòng)機(jī)可以啟動(dòng)。②如果司機(jī)喝酒后，酒敏元件得阻值會(huì)急劇下降，使UA變?yōu)榈碗娖剑琔1為高電平，U3為低電平，繼電器K2線圈通電，K2-2常開觸點(diǎn)閉合，發(fā)光二極管D2通，發(fā)紅光，以示警告，同時(shí)常閉觸點(diǎn)K2-1斷開，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)不能啟動(dòng)。③如果駕駛員拔出酒精傳感器，繼電器K1線圈失電，其常開觸點(diǎn)K1-1斷開，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)仍然不能啟動(dòng)。常閉觸點(diǎn)K1-2的作用是閉合開關(guān)S之前加熱酒敏元件，保證此控制器處于準(zhǔn)備工作的狀態(tài)，防止酒敏元件還沒達(dá)到工作溫度，駕駛員已經(jīng)啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。

2 酒精傳感器設(shè)計(jì)

酒精傳感器MQ-3結(jié)構(gòu)尺寸如2所示。①特點(diǎn)：對乙醇蒸汽有很高的靈敏度和良好的選擇性；快速的響應(yīng)恢復(fù)特性；長期的壽命和可靠的穩(wěn)定性；簡單的驅(qū)動(dòng)回路。②封裝：MQ-3酒敏元件有6個(gè)針狀管腳，其中4個(gè)（兩個(gè)A兩個(gè)B）用于信號(hào)取出，2個(gè)H腳用于提供加熱電流。③應(yīng)用：用于機(jī)動(dòng)車駕駛?cè)藛T及其他嚴(yán)禁酒后作業(yè)人員的現(xiàn)場檢測；也用于其他場所乙醇蒸汽的檢測。④優(yōu)勢：MQ-3靈敏度高的同時(shí)還可針對汽油、煙霧、乙醇蒸氣的抗干擾能力，響應(yīng)速度快，一般情況小于10s;功耗小于0.75W，節(jié)約能源，尺寸也較小，節(jié)約空間;具有大信號(hào)輸出，期穩(wěn)定時(shí)間短，重復(fù)性好，工作穩(wěn)定可靠，微型化設(shè)計(jì)。

圖2 酒敏元件MQ-3引腳

3 集成定時(shí)器設(shè)計(jì)

圖3 比較器LM339引腳

LM339集成塊如圖3所示，內(nèi)部裝有四個(gè)獨(dú)立的電壓比較器，LM339差動(dòng)輸入電壓范圍較大，大到可以接近于電源電壓；LM339對比較信號(hào)源的內(nèi)阻限制比較寬；輸出端電位可靈活方便地選用；該電壓比較器失調(diào)電壓比較小，典型值為 2mV；共模范圍為0－（UCC至 1.5V）Vo，相對比較大；LM339電源電壓范圍比較寬，其單電源為2-36V，雙電源電壓是±1V-±18V。

LM339類似于增益不可調(diào)的運(yùn)算放大器。通常所有的比較器都有兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端。其中兩個(gè)輸入端的一個(gè)稱為同相輸入端，用“正號(hào)”來表示;而另一個(gè)輸入端稱之為反相輸入端，用“負(fù)號(hào)”來表示。用來比較兩個(gè)電壓時(shí)，其中的任意一個(gè)輸入端加一個(gè)固定電壓做參考電壓，而另外一端加入一個(gè)信號(hào)電壓以此作為比較。當(dāng)“負(fù)號(hào)”端電壓高于“正號(hào)”端時(shí)，則輸出管飽和，相當(dāng)于輸出端接低電位。當(dāng)“正號(hào)”端電壓高于“負(fù)號(hào)”端時(shí)，輸出管截止，相當(dāng)于輸出端開路。LM339的輸出端相當(dāng)于一只不接集電極電阻的晶體三極管，在使用時(shí)輸出端到正電源一般須接一只上拉電阻。當(dāng)兩個(gè)輸入端電壓差別大于10mV時(shí)就能確保輸出能從一種狀態(tài)可靠地轉(zhuǎn)換到另外一種狀態(tài)，所以，LM339被用在弱信號(hào)檢測等場合是比較理想的。另外，不同的比較器輸出端可以連接在一起使用。

4 結(jié)語

進(jìn)入汽車時(shí)代，對酒后駕駛實(shí)行實(shí)時(shí)監(jiān)測是交通安全監(jiān)管的一項(xiàng)重要技術(shù)措施。因此，推廣防酒后駕車設(shè)備已成了現(xiàn)實(shí)中的迫切要求。防酒駕裝置使交警不用天天在馬路上對駕駛員進(jìn)行酒精檢測，可大大節(jié)省警力及提高監(jiān)管效率。防酒駕裝置把多項(xiàng)技術(shù)融入其中，不但在汽車的起動(dòng)時(shí)就限制了司機(jī)的酒后駕駛，同時(shí)還可以通過方向盤上的酒精檢測裝置對駕駛員呼出的氣體進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，如果酒精檢測裝置檢測到駕駛員呼出的空氣中酒精含量過高，則報(bào)警裝置會(huì)提醒駕駛員減速停車;如果駕駛員不減速停車，設(shè)備會(huì)自動(dòng)將發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)行熄火,避免因司機(jī)醉酒駕駛而引交通事故。

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