簡(jiǎn)單實(shí)用的酒后駕車報(bào)警電路,Alcohol tester

關(guān)鍵字：酒精測(cè)試電路，QM-NJ9，TWH8778，BTS412

作者：朱英明

此控制器電路簡(jiǎn)單、制作容易，能有效地防止司機(jī)酒后駕駛車輛，保護(hù)人身和車輛安全，減少交通事故的發(fā)生，非常實(shí)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(bào)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(wěn)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(diào)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(diǎn)火開關(guān)K與點(diǎn)火變壓器T的初級(jí)線圈。

　　報(bào)警電路是以KD9561型集成電路IC4為核心，外設(shè)振蕩電阻R4、三極管VT3和揚(yáng)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(wěn)壓集成電路的①腳，經(jīng)該穩(wěn)壓集成電路變換后，由③腳輸出穩(wěn)定的5V直流電壓，供給酒氣拾取電路、控制電路、報(bào)警電路應(yīng)用。
　　
　　此控制器電路需安裝在汽車駕駛室內(nèi)，檢測(cè)司機(jī)是否飲酒。若檢測(cè)到司機(jī)飲酒則控制汽車使之無法啟動(dòng)并發(fā)出報(bào)警聲，告訴同車人員“司機(jī)飲酒，不可開車”。
　　
　　若司機(jī)沒有飲酒，進(jìn)入駕駛室開啟點(diǎn)火開關(guān)使K閉合時(shí)，駕駛室內(nèi)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(diào)電位器RP2的電流很小，在RP2上產(chǎn)生的壓降很低，使取樣三極管VT1截止。這時(shí)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(dá)到TWH8778型開關(guān)集成電路IC2的開啟電壓1.6V，TWH8778型開關(guān)集成電路內(nèi)部開關(guān)即刻連通，給BTS412的②腳加上控制電壓，又使BTS412的③腳、⑤腳導(dǎo)通，于是給汽車點(diǎn)火變壓器T的初級(jí)線圈加上12V點(diǎn)火電壓。由于初級(jí)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(jí)感應(yīng)產(chǎn)生高壓并打火，為汽車啟動(dòng)點(diǎn)火。
　　
　　如果司機(jī)飲酒后進(jìn)人駕駛室開啟點(diǎn)火開關(guān)K閉合，由于有R2、C2構(gòu)成延時(shí)電路的作用，汽車不會(huì)即刻啟動(dòng)。在這延時(shí)的一段時(shí)間內(nèi)，司機(jī)呼吸的酒氣將充滿駕駛室內(nèi)，當(dāng)氣敏元件QM感受到駕駛室內(nèi)酒精氣體的含量超過lOOPPm時(shí)，它的X-Y間電阻值迅速降至6.5kΩ左右，使X-Y與RP2串聯(lián)回路的電流增大，RP2上產(chǎn)生的壓降也增大，由RP2調(diào)整端取得的電壓增高，使取樣三極管VT1轉(zhuǎn)為正偏置而飽和導(dǎo)通，對(duì)C2上的已充電壓進(jìn)行放電，使C2上的電壓低于TWH8778型開關(guān)集成電路IC2的開啟電壓1.6V，于是控制TWH8778型開關(guān)集成電路內(nèi)部開關(guān)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(diǎn)火變壓器初級(jí)線圈的點(diǎn)火電源，變壓器次級(jí)高壓線圈就不能產(chǎn)生高壓而無法打火，汽車無法啟動(dòng)，從而使酒后的司機(jī)不能開車。
　　
　　此電路的報(bào)警原理為：當(dāng)集成電路IC2內(nèi)部的開關(guān)閉合時(shí)，控制三極管VT2基極電壓等于它的發(fā)射極電壓，故VT2截止，報(bào)警電路不工作。當(dāng)氣敏元件QM感受到司機(jī)的酒氣而控制集成電路IC2內(nèi)部的開關(guān)斷開時(shí)，也控制三極管VT2基極通過電阻R3接地形成正偏置而導(dǎo)通，給報(bào)警電路加上工作電壓，報(bào)警電路就發(fā)出報(bào)警聲，向車內(nèi)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(wěn)壓集成電路；IC2選用TWH8778，TWH8778是一種單列五引腳的大電流驅(qū)動(dòng)開關(guān)集成電路，其內(nèi)部設(shè)有過壓、過熱、過流等多種保護(hù)電路。5個(gè)引腳的功能分別是：①腳為電源輸入端；②腳、③腳為兩個(gè)并聯(lián)的輸出端；④腳為集成電路的接地端；⑤腳為控制信號(hào)的輸入端。該集成電路的工作原理非常簡(jiǎn)單。應(yīng)用時(shí)只要在它⑤腳的加上高電壓控制信號(hào)，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(guān)。

　　
　　IC3選用BTS412，它是一種五引腳的智能型電子功率開關(guān)集成電路，它具有短路自保護(hù)、超溫自保護(hù)、輸入電壓過低控制、抗脈沖干擾能力極強(qiáng)、工作溫度范圍寬、輸出控制電流大，適合阻性、感性、容性負(fù)載等功能集中化的特點(diǎn)，外形如右圖所示。內(nèi)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(wěn)壓電路、邏輯控制電路、溫度傳感電路、過流過壓保護(hù)電路、驅(qū)動(dòng)電路等單元。其（1）腳為集成電路內(nèi)部電路接地端；②腳為外部控制信號(hào)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(hào)的輸出端，該輸出信號(hào)可由微機(jī)顯示；⑤腳為集成電路控制信號(hào)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(chǔ)存和固化電信號(hào)的功能。該芯片通過外延電路制有8個(gè)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(fù)極輸入端；③腳為KD9561工作模式觸發(fā)端，用M表示；⑥腳為芯片內(nèi)存信號(hào)的輸出端，由于從該引腳輸出的電信號(hào)較小，通常需應(yīng)用一只三極管對(duì)其進(jìn)行放大，因此輸出的信號(hào)常是送到三極管的B極；⑦腳為啟動(dòng)KD9561工作的觸發(fā)信號(hào)輸入端，用TR表示；①腳、②腳間常跨接一個(gè)電阻器，為KD9561內(nèi)部振蕩電路外接電阻器端，適當(dāng)選擇該電阻值的大小，還可調(diào)整KD9561輸出聲響的節(jié)奏，可使KD9561發(fā)出更多的響聲。

　　KD9561內(nèi)部設(shè)置有程序控制電路，當(dāng)從③腳的M端和⑦腳的TR端輸入不同的指令組合時(shí)，可觸發(fā)該集成電路發(fā)出多種響聲。當(dāng)③腳的工作模式選擇端M懸空，⑦腳的觸發(fā)信號(hào)輸入端TR接電源正極時(shí)，KD9561發(fā)出“消防車聲”；當(dāng)③腳的工作模式選擇端M懸空，⑦腳的觸發(fā)信號(hào)輸人端TR也懸空時(shí)，KD9561發(fā)出“刑警車電笛聲”；當(dāng)③腳的工作模式選擇端M懸空，⑦腳的觸發(fā)信號(hào)輸入端TR接電源負(fù)極時(shí)，KD9561發(fā)出“救護(hù)車聲”；當(dāng)③腳的工作模式選擇端M接電源正極，⑦腳的觸發(fā)信號(hào)輸入端TR無論處于何種狀態(tài)時(shí)，電路均發(fā)出“噠噠噠”的機(jī)關(guān)槍聲；當(dāng)③腳的工作模式選擇端M接電源負(fù)極，⑦腳的觸發(fā)信號(hào)輸人端TR無論處于何種狀態(tài)時(shí)，電路均發(fā)出多架重機(jī)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(jī)實(shí)心可調(diào)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(dòng)式揚(yáng)聲器。K為汽車上原有的點(diǎn)火開關(guān)。T為汽車上原有的點(diǎn)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(cè)各種油氣、燃?xì)馔猓�主要是為檢測(cè)酒氣而設(shè)計(jì)制造的。因此，它對(duì)酒氣的敏感度遠(yuǎn)大于對(duì)其他氣體的敏感度。QM-NJ9型氣敏元件在純潔空氣中時(shí)，X-Y間呈現(xiàn)的電阻值為60kΩ；當(dāng)QM-NJ9型氣敏元件感受到濃度為lOOppm的酒氣時(shí)，X-Y間電阻值便降到6.5kQ。
　　
　　它對(duì)酒氣的靈敏度系數(shù)為K=60/6.5≈9.5，遠(yuǎn)高于對(duì)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(huì)因受其他氣體影響造成誤報(bào)警或誤控制。
　　
　　三、電路調(diào)試
　　
　　組裝完成防酒后開車控制器電路后，還應(yīng)進(jìn)行調(diào)試。先調(diào)整氣敏元件QM的起控點(diǎn)，可人為在駕駛室內(nèi)散發(fā)一些酒氣，再仔細(xì)調(diào)節(jié)可調(diào)電位器RP2，使取樣三極管VT1導(dǎo)通，然后用膠水滴在RP2上粘牢調(diào)整點(diǎn)，以增加電路的抗振動(dòng)性。氣敏元件QM應(yīng)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(jī)呼吸的酒氣，使電路控制可靠。
　　
　　另外還要調(diào)整電阻器RP2的阻值，使延時(shí)電路的延遲時(shí)間為12s。