汽車防酒駕裝置設(shè)計

常 進，吳延霞

(德州學院 汽車工程學院，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，造成了許多社會不安定因素。雖然法律對酒后駕駛的處罰日趨嚴厲，甚至吊銷駕照，但酒后駕駛?cè)匀粚医恢埂H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，當探測到酒精濃度達到一定程度后，可以強制關(guān)閉汽車啟動系統(tǒng)，來限制駕駛員酒后駕駛。

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

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:電源→進氣檢驗→酒精檢驗→控制模塊。①首先駕駛員到車上要啟動汽車，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工作，汽車不能點火。②駕駛員不飲酒的時候，駕駛員對采氣口吹氣，氣流傳感器檢測到有氣流通過，則酒精傳感器會對氣流進行檢測，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。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行檢測，空氣中酒精含量高于規(guī)定值，則汽車啟動電路關(guān)閉，紅色報警燈亮，汽車無法啟動。

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閉觸點閉合，發(fā)光二極管D1接通，指示燈會發(fā)綠光，常閉觸點K2-1閉合，發(fā)動機可以啟動。②如果司機喝酒后，酒敏元件得阻值會急劇下降，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常開觸點閉合，發(fā)光二極管D2通，發(fā)紅光，以示警告，同時常閉觸點K2-1斷開，汽車發(fā)動機不能啟動。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K1-1斷開，汽車發(fā)動機仍然不能啟動。常閉觸點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備工作的狀態(tài)，防止酒敏元件還沒達到工作溫度，駕駛員已經(jīng)啟動發(fā)動機。

2 酒精傳感器設(shè)計

酒精傳感器MQ-3結(jié)構(gòu)尺寸如2所示。①特點：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)恢復特性；長期的壽命和可靠的穩(wěn)定性；簡單的驅(qū)動回路。②封裝：MQ-3酒敏元件有6個針狀管腳，其中4個（兩個A兩個B）用于信號取出，2個H腳用于提供加熱電流。③應(yīng)用：用于機動車駕駛?cè)藛T及其他嚴禁酒后作業(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;具有大信號輸出，期穩(wěn)定時間短，重復性好，工作穩(wěn)定可靠，微型化設(shè)計。

圖2 酒敏元件MQ-3引腳

3 集成定時器設(shè)計

圖3 比較器LM339引腳

LM339集成塊如圖3所示，內(nèi)部裝有四個獨立的電壓比較器，LM339差動輸入電壓范圍較大，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)的運算放大器。通常所有的比較器都有兩個輸入端和一個輸出端。其中兩個輸入端的一個稱為同相輸入端，用“正號”來表示;而另一個輸入端稱之為反相輸入端，用“負號”來表示。用來比較兩個電壓時，其中的任意一個輸入端加一個固定電壓做參考電壓，而另外一端加入一個信號電壓以此作為比較。當“負號”端電壓高于“正號”端時，則輸出管飽和，相當于輸出端接低電位。當“正號”端電壓高于“負號”端時，輸出管截止，相當于輸出端開路。LM339的輸出端相當于一只不接集電極電阻的晶體三極管，在使用時輸出端到正電源一般須接一只上拉電阻。當兩個輸入端電壓差別大于10mV時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

進入汽車時代，對酒后駕駛實行實時監(jiān)測是交通安全監(jiān)管的一項重要技術(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。防酒駕裝置把多項技術(shù)融入其中，不但在汽車的起動時就限制了司機的酒后駕駛，同時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行實時監(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，則報警裝置會提醒駕駛員減速停車;如果駕駛員不減速停車，設(shè)備會自動將發(fā)動機強行熄火,避免因司機醉酒駕駛而引交通事故。

［1］陳振源.電子技術(shù)基礎(chǔ)［ M］.北京：高等教育出版社，2001.

［2］孟貴華.電子元件選用入門［ M］.北京：機械出版社，2004.

［3］李銀花.電子線路設(shè)計指導［M］.北京：航天航空大學出版社，2005.

［4］張勇剛.機動車駕駛?cè)司坪篑{車管理對策研究［J］.政法學刊，2005.（03）

［5］張紅潤，張亞凡，鄧洪敏，傳感器原理及應(yīng)用［M］.北京：清華大學出版社，2008.

［6］陸國和.電路與電工基礎(chǔ)［M］.北京：高等教育出版社，2001.