簡單實用的酒后駕車報警電路,Alcohol tester

關鍵字：酒精測試電路，QM-NJ9，TWH8778，BTS412

作者：朱英明

此控制器電路簡單、制作容易，能有效地防止司機酒后駕駛車輛，保護人身和車輛安全，減少交通事故的發生，非常實用。
　　
　　一、電路組成與工作原理
　　
　　1．電路組成
　　
　　本電路如下圖所示，主要由電源電路、酒氣拾取電路、控制電路、報警電路等單元組成。各單元電路的組成如下：
　　
　　電源電路由汽車蓄電池、三端穩壓集成電路IC1、濾波電容器Cl組成。
　　
　　酒氣拾取電路由QM-NJ9型氣敏元件、電阻Rl、可調電位器RP1與RP2組成。
　　
　　控制電路由取樣三極管VT1、TWH8778型集成電路IC2、BTS412型集成電路IC3、電阻R3、控制三極管VT2組成。被控器件為汽車點火開關K與點火變壓器T的初級線圈。

　　報警電路是以KD9561型集成電路IC4為核心，外設振蕩電阻R4、三極管VT3和揚聲器B。

　　2．工作原理
　　
　　在下圖所示的防酒后開車控制器電路中，汽車蓄電池12V電源加到LM7805型三端穩壓集成電路的①腳，經該穩壓集成電路變換后，由③腳輸出穩定的5V直流電壓，供給酒氣拾取電路、控制電路、報警電路應用。
　　
　　此控制器電路需安裝在汽車駕駛室內，檢測司機是否飲酒。若檢測到司機飲酒則控制汽車使之無法啟動并發出報警聲，告訴同車人員“司機飲酒，不可開車”。
　　
　　若司機沒有飲酒，進入駕駛室開啟點火開關使K閉合時，駕駛室內空氣純潔，氣敏元件的X-Y間為高阻值，一般為60kQ左右，因此流過可調電位器RP2的電流很小，在RP2上產生的壓降很低，使取樣三極管VT1截止。這時5V電源通過電阻R2向電容C2充電，使C2上的電壓逐漸升高。十幾秒鐘后，C2上的電壓達到TWH8778型開關集成電路IC2的開啟電壓1.6V，TWH8778型開關集成電路內部開關即刻連通，給BTS412的②腳加上控制電壓，又使BTS412的③腳、⑤腳導通，于是給汽車點火變壓器T的初級線圈加上12V點火電壓。由于初級線圈加電壓是從無到有的，故在線圈中形成從無到有的交變電流，使次級感應產生高壓并打火，為汽車啟動點火。
　　
　　如果司機飲酒后進人駕駛室開啟點火開關K閉合，由于有R2、C2構成延時電路的作用，汽車不會即刻啟動。在這延時的一段時間內，司機呼吸的酒氣將充滿駕駛室內，當氣敏元件QM感受到駕駛室內酒精氣體的含量超過lOOPPm時，它的X-Y間電阻值迅速降至6.5kΩ左右，使X-Y與RP2串聯回路的電流增大，RP2上產生的壓降也增大，由RP2調整端取得的電壓增高，使取樣三極管VT1轉為正偏置而飽和導通，對C2上的已充電壓進行放電，使C2上的電壓低于TWH8778型開關集成電路IC2的開啟電壓1.6V，于是控制TWH8778型開關集成電路內部開關斷開，BTS412型集成電路②腳便失去控制電壓，繼而控制它的③腳、⑤腳也斷開，切斷點火變壓器初級線圈的點火電源，變壓器次級高壓線圈就不能產生高壓而無法打火，汽車無法啟動，從而使酒后的司機不能開車。
　　
　　此電路的報警原理為：當集成電路IC2內部的開關閉合時，控制三極管VT2基極電壓等于它的發射極電壓，故VT2截止，報警電路不工作。當氣敏元件QM感受到司機的酒氣而控制集成電路IC2內部的開關斷開時，也控制三極管VT2基極通過電阻R3接地形成正偏置而導通，給報警電路加上工作電壓，報警電路就發出報警聲，向車內乘客提示及警示駕駛員。

二、元件選擇
　　
　　在用BTS412制作的防酒后開車控制器電路中，ICI選用LM7805型三端穩壓集成電路；IC2選用TWH8778，TWH8778是一種單列五引腳的大電流驅動開關集成電路，其內部設有過壓、過熱、過流等多種保護電路。5個引腳的功能分別是：①腳為電源輸入端；②腳、③腳為兩個并聯的輸出端；④腳為集成電路的接地端；⑤腳為控制信號的輸入端。該集成電路的工作原理非常簡單。應用時只要在它⑤腳的加上高電壓控制信號，TWH8778①腳與②腳（③腳）間便快速連通，使其輸入端①腳至輸出端②腳、③腳之間形成很小的壓降，因此又稱TWH8778為高速開關。

　　
　　IC3選用BTS412，它是一種五引腳的智能型電子功率開關集成電路，它具有短路自保護、超溫自保護、輸入電壓過低控制、抗脈沖干擾能力極強、工作溫度范圍寬、輸出控制電流大，適合阻性、感性、容性負載等功能集中化的特點，外形如右圖所示。內部功能框圖如下圖所示，主要有電源分配電路、振蕩電路、電壓移位電路、穩壓電路、邏輯控制電路、溫度傳感電路、過流過壓保護電路、驅動電路等單元。其（1）腳為集成電路內部電路接地端；②腳為外部控制信號的輸入端；③腳為集成電路工作電源正極的輸入端；④腳為集成電路故障診斷信號的輸出端，該輸出信號可由微機顯示；⑤腳為集成電路控制信號的輸出端。

　　IC4選用KD9561型聲響集成電路，KD9561是典型的CMOS電路具有儲存和固化電信號的功能。該芯片通過外延電路制有8個引腳，如下圖所示，其中⑧腳為KD9561工作電源正極輸入端；④腳為KD9561工作電源負極輸入端；③腳為KD9561工作模式觸發端，用M表示；⑥腳為芯片內存信號的輸出端，由于從該引腳輸出的電信號較小，通常需應用一只三極管對其進行放大，因此輸出的信號常是送到三極管的B極；⑦腳為啟動KD9561工作的觸發信號輸入端，用TR表示；①腳、②腳間常跨接一個電阻器，為KD9561內部振蕩電路外接電阻器端，適當選擇該電阻值的大小，還可調整KD9561輸出聲響的節奏，可使KD9561發出更多的響聲。

　　KD9561內部設置有程序控制電路，當從③腳的M端和⑦腳的TR端輸入不同的指令組合時，可觸發該集成電路發出多種響聲。當③腳的工作模式選擇端M懸空，⑦腳的觸發信號輸入端TR接電源正極時，KD9561發出“消防車聲”；當③腳的工作模式選擇端M懸空，⑦腳的觸發信號輸人端TR也懸空時，KD9561發出“刑警車電笛聲”；當③腳的工作模式選擇端M懸空，⑦腳的觸發信號輸入端TR接電源負極時，KD9561發出“救護車聲”；當③腳的工作模式選擇端M接電源正極，⑦腳的觸發信號輸入端TR無論處于何種狀態時，電路均發出“噠噠噠”的機關槍聲；當③腳的工作模式選擇端M接電源負極，⑦腳的觸發信號輸人端TR無論處于何種狀態時，電路均發出多架重機槍掃射的聲音。
　　
　　VT1、VT3選用9013，VT2選用9012三極管：Rl~R3選用RJ-1/2W型金屬膜電阻；RP1、RP2選用WSW型有機實心可調電位器。CI、C2選用CD11-16V型鋁電解電容器。
　　
　　在電路中，B選用8Ω、0.25W電動式揚聲器。K為汽車上原有的點火開關。T為汽車上原有的點火變壓器。
　　
　　QM選用QM-NJ9型氣敏元件，此型氣敏元件除可以檢測各種油氣、燃氣外，主要是為檢測酒氣而設計制造的。因此，它對酒氣的敏感度遠大于對其他氣體的敏感度。QM-NJ9型氣敏元件在純潔空氣中時，X-Y間呈現的電阻值為60kΩ；當QM-NJ9型氣敏元件感受到濃度為lOOppm的酒氣時，X-Y間電阻值便降到6.5kQ。
　　
　　它對酒氣的靈敏度系數為K=60/6.5≈9.5，遠高于對其他氣體感受的靈敏度，因此QM-NJ9型氣敏元件具有抗其他氣體干擾的能力，用它制作的器件不會因受其他氣體影響造成誤報警或誤控制。
　　
　　三、電路調試
　　
　　組裝完成防酒后開車控制器電路后，還應進行調試。先調整氣敏元件QM的起控點，可人為在駕駛室內散發一些酒氣，再仔細調節可調電位器RP2，使取樣三極管VT1導通，然后用膠水滴在RP2上粘牢調整點，以增加電路的抗振動性。氣敏元件QM應安裝在離駕駛員較近的位置，以確保氣敏元件能很好地感受司機呼吸的酒氣，使電路控制可靠。
　　
　　另外還要調整電阻器RP2的阻值，使延時電路的延遲時間為12s。