CN109884137A - 高精度微型吹气式酒精气体检测仪及其检测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了高精度微型吹气式酒精气体检测仪及其检测系统，属于酒精检测技术领域，检测仪包括电路板和酒精传感器，所述电路板安装在壳体的内部，所述壳体的一端安装电性接头，所述电路板的表面安装所述酒精传感器、ADC采集模块、采集驱动模块、控制模块和存储模块；检测系统包括检测仪本体和移动终端，所述移动终端用于显示酒精检测结果，且通过控制模块内的取电模块为检测仪提供电能。本发明所用的检测仪结构简单、体积小巧，可以通过电性接头连接到移动终端上进行取电，无需内置电源，随插随用使用方便，ADC采集模块通过采集驱动模块控制工作，只有酒精度较高时ADC采集模块才开启进行数据采集，可以有效地节约电能。

Description

高精度微型吹气式酒精气体检测仪及其检测系统
技术领域
本发明涉及酒精检测技术领域，特别涉及高精度微型吹气式酒精气体检测仪及其检测系统。
背景技术
市场现有的酒精测试仪是把人肺部呼出酒精气体转换为电信号用数字表示出来的仪器，它可以作为交通警察执法时检测饮酒司机饮酒含量的重要检测工具，以有效减少重大交通事故的发生；也可以用在其他应用场景，避免人员伤亡和财产的重大损失，如一些高危领域禁止酒后上岗的企业。
现有技术中的酒精测试仪均体积庞大不方便携带，电化学类酒精传感器精度低，充电式或干电池供电需要经常更换电池或充电，吹管式接触吹嘴卫生安全问题，综合上述提出一种微型体积、高精度、低成本、无需外部供电的酒精气体检测仪和检测系统，解决市场现有的酒精测试仪器的不足，推广酒精测试仪器大众化，以有效减少重大交通事故的发生，保护我们的人身财产安全。
发明内容
本发明的目的就在于为了突破市场现有技术中酒精测试仪器的问题而提供高精度微型吹气式酒精气体检测仪及其检测系统，具有基于手机终端随插随用，结构简单、体积小巧，高精度、低成本无需外部供电的优点。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的，高精度微型吹气式酒精气体检测仪，包括电路板和酒精传感器组成的检测仪本体，所述电路板安装在壳体的内部，所述壳体的一端安装电性接头，所述电路板的表面安装所述酒精传感器、ADC采集模块、采集驱动模块、控制模块和存储模块；
所述采集驱动模块用于驱动所述ADC采集模块工作，所述ADC采集模块用于将采集的模拟信号转换成数字信号；
所述酒精传感器内部的酒精检测电阻为可变电阻，且该可变电阻与定值电阻分压，所述酒精传感器的电压输出端与所述ADC采集模块的电压输入端电性连接；
所述控制模块用于控制所述采集驱动模块驱动ADC采集模块和接收所述ADC采集模块的信号。
优选的，所述电性接头为type-c接口。
优选的，所述采集驱动模块内部由两个分压的定值电阻组成，且采集驱动模块的电压输出端与ADC采集模块的输入端电性连接。
优选的，所述控制模块为型号CH549F的单片机，内置时钟集成12位ADC，USB主机、设备模式、定时器、取电模块和比较器。
优选的，所述取电模块用于获取各组件工作用的电能，比较器用于比较酒精传感输出的电压和采集驱动模块输出的电压。
优选的，所述存储模块为型号W25N01GV的FLASH存储芯片，内存128M，用于存储酒精检测用的APP安装包。
基于高精度微型吹气式酒精气体仪的检测系统，包括检测仪本体和移动终端，所述检测仪本体通过电性接头与移动终端之间电性连接。
优选的，所述移动终端用于显示酒精检测结果，且通过控制模块内的取电模块为检测仪提供电能。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明所用的检测仪结构简单、体积小巧，可以通过电性接头连接到移动终端上进行取电，无需内置电源，不需要担心用电问题，ADC采集模块通过采集驱动模块控制工作，只有酒精度较高时ADC采集模块才开启进行数据采集，可以有效地节约电能，并且该检测仪内部包括由存储模块，存储酒精检测用APP的安装包，当检测仪通过type-c接口插入移动终端时，可以直接将APP单机安装在移动终端上，无需网络下载该APP，达到随插随用的效果。
附图说明
图1为本发明的检测仪结构示意图。
图2为本发明的检测系统原理示意图。
图3为本发明的酒精传感器和采集驱动模块电路原理图。
图4为本发明的控制模块内部单片机结构示意图。
图5为本发明的存储芯片原理图。
图中：1、壳体，2、电性接头，3、电路板，4、酒精传感器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1-2所示，高精度微型吹气式酒精气体检测仪，包括电路板3和酒精传感器4组成的检测仪本体，电路板3安装在壳体1的内部，壳体1的一端安装电性接头2，电路板3的表面安装酒精传感器4、ADC采集模块、采集驱动模块、控制模块和存储模块；采集驱动模块用于驱动ADC采集模块工作，ADC采集模块用于将采集的模拟信号转换成数字信号，数字信号方便控制模块的接收；酒精传感器4内部的酒精检测电阻为可变电阻，且该可变电阻与定值电阻分压，酒精传感器4的电压输出端与ADC采集模块的电压输入端电性连接；控制模块用于控制采集驱动模块驱动ADC采集模块和接收ADC采集模块的信号，基于高精度微型吹气式酒精气体检测仪的检测系统，包括检测仪本体和移动终端，检测仪本体通过电性接头4与移动终端之间电性连接，移动终端用于显示酒精检测结果，且通过控制模块内的取电模块为检测仪提供电能，酒精传感器4的型号为MP-3B，采用多层厚膜制造工艺，在微型Al2O3陶瓷基片的两面分别制作加热器和金属氧化物半导体气敏层，封装在金属壳体内，在较宽的浓度范围内对酒精有良好的灵敏度，具有低功耗、响应恢复快、优异的选择性、检测电路简单、稳定性好、寿命长等优点。
请参考图3-4所示，采集驱动模块内部由两个分压的定值电阻组成，且采集驱动模块的电压输出端与ADC采集模块的输入端电性连接，控制模块为型号CH549F的单片机，内置时钟集成12位ADC，USB主机、设备模式、定时器、取电模块和比较器，酒精传感器4通电加热，未接触到酒精时，其内阻较大，当接触到酒精后，其电阻急剧变小，利用该特性结合分压原理，传感器内部检测电阻3、4脚与R7分压，P10的电压值和酒精浓度的变化成正比，将P10的输出到ADC采集模块进行转换和处理，采集驱动模块内部的R3和R8组成分压网络得到P11电压值也输出到ADC采集模块进行转换和处理，最终输出到控制模块内部的单片机的比较器中进行比较，当P10的电压高于P11电压值会触发ADC采集模块工作，P10的电压幅度信号送入单片机CH549F内部ADC的AIN0引脚，P11的阈值电压信号送入单片机CH549F内部ADC的AIN1引脚，通过单片机代码配置送到比较器负输入端，P10信号通过代码配置同时也接入比较器的正输入端，当酒精传感器4接触到酒精气体时触发ADC采集模块开始采样，通过单片机内部定时器计时10S后结束采样，最终移动终端显示测量结果。
请参考图2-5，电性接头2为type-c接口，取电模块用于获取各组件工作用的电能，比较器用于比较酒精传感4输出的电压和采集驱动模块输出的电压，根据type-c接口的官方协议，给CC管脚接入一个5.1千欧下拉电阻，即可从VBUS反向取5v500mA电源，再经过单片机CH549F芯片内部LDO和RT9193独立LDO电源芯片转换成3.3V和2.5V电源，为单片机、酒精传感器4和储存FSASH提供电源，无需安装电池或其他电源适配器供电，存储模块为型号W25N01GV的FLASH存储芯片，内存128M，用于存储酒精检测用的APP安装包，单片机SPI引脚外接SPI FLASH存储芯片，通过单片机代码虚拟成128M U盘，为酒精检测系统提供APP软件存储空间，不需要再从应用市场下载操作，在无网络环境下也可使用。
本发明的工作原理：该检测仪结构简单，可以随身携带，与检测系统进行配合对酒精气体进行检测，使用时只需将type-c接口的电性接头2插入到智能手机上，通过存储模块将酒精检测APP单机安装到智能手机上，检测仪内部的控制模块即可通过type-c接口的官方协议进行取电，为检测仪正常工作提供电能，在酒精检测的时候，被检测者只需对着酒精传感器4吹气，如果没有检测到酒精，酒精传感器4输出的电压值小于采集驱动模块输出的电压值，控制模块无法开启ADC采集模块进行酒精数据采集，如果检测到酒精，酒精传感器4输出的电压值高于采集驱动模块输出的电压值，ADC采集模块开始工作，将采集到的酒精测量结果通过智能手机安装的APP显示出来。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.高精度微型吹气式酒精气体检测仪，包括电路板（3）和酒精传感器（4）组成的检测仪本体，其特征在于：所述电路板（3）安装在壳体（1）的内部，所述壳体（1）的一端安装电性接头（2），所述电路板（3）的表面安装所述酒精传感器（4）、ADC采集模块、采集驱动模块、控制模块和存储模块；
所述采集驱动模块用于驱动所述ADC采集模块工作，所述ADC采集模块用于将采集的模拟信号转换成数字信号；
所述酒精传感器（4）内部的酒精检测电阻为可变电阻，且该可变电阻与定值电阻分压，所述酒精传感器（4）的电压输出端与所述ADC采集模块的电压输入端电性连接；
所述控制模块用于控制所述采集驱动模块驱动ADC采集模块和接收所述ADC采集模块的信号。
2.根据权利要求1所述的高精度微型吹气式酒精气体检测仪，其特征在于：所述电性接头（2）为type-c接口。
3.根据权利要求1所述的高精度微型吹气式酒精气体检测仪，其特征在于：所述采集驱动模块内部由两个分压的定值电阻组成，且采集驱动模块的电压输出端与ADC采集模块的输入端电性连接。
4.根据权利要求1所述的高精度微型吹气式酒精气体检测仪，其特征在于：所述控制模块为型号CH549F的单片机，内置时钟集成12位ADC，USB主机、设备模式、定时器、取电模块和比较器。
5.根据权利要求4所述的高精度微型吹气式酒精气体检测仪，其特征在于：所述取电模块用于获取各组件工作用的电能，比较器用于比较酒精传感（4）输出的电压和采集驱动模块输出的电压。
6.根据权利要求1所述的高精度微型吹气式酒精气体检测仪及其检测系统，其特征在于：所述存储模块为型号W25N01GV的FLASH存储芯片，内存128M，用于存储酒精检测用的APP安装包。
7.基于权利要求1-6任一项所述的高精度微型吹气式酒精气体检测仪的检测系统，其特征在于：包括检测仪本体和移动终端，所述检测仪本体通过电性接头（4）与移动终端之间电性连接。
8.根据权利要求7所述的高精度微型吹气式酒精气体的检测系统，其特征在于：所述移动终端用于显示酒精检测结果，且通过控制模块内的取电模块为检测仪提供电能。
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