酒精检测对汽车启动的干预

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【摘 要】目前，酒后驾驶已经成为了十分严峻的社会话题。本文就酒后驾驶问题提出了一种根本性解决方案。该设计利用了酒精的化学性质和单片机电路使驾驶员酒后无法正常启动汽车。该电路模型可以强制驾驶员进行酒精浓度检测，如果浓度超标，则执行机构将干扰汽车的启动。该设计可以通过其移植性得到推广。

【关键词】酒精 单片机 启动 强制检测 移植性 干扰

【Abstract】Currently，drunk driving has becoming a serious problem.This essay puts forward a design to solve the problem fundamentally.the design makes drunk drivers can not start the car By using the chemical property of alcohol and the circuit with SCM（single chip microcomputer）. The circuit which can disturb the start of the car will make drivers finish the detection of alcohol concentration.This design can promote to more fields by its transplantation.

【Keywords】alcohol，SCM（single chip microcomputer，start，mandatory testing， transplantation，disturb

1概述

目前社会上酒驾现象仍旧是一个难以控制的“交通毒瘤”，绝大多数的做法是司法管制酒后驾驶的驾驶员，试想如果能够让饮酒的驾驶员无法正常启动车辆，那么不仅能够从根本上解决酒驾的问题，同时也能够节省交通管理部门的一笔开支；

本项目的研究方向是酒精检测对汽车钥匙解锁过程的干预，该装置易于安装和易于使用，可以在交通部门查处酒驾时安装，也可以在驾驶者规避酒驾风险时使用。

2设计思路和方法

设计思路的来源：从化学原理分析：乙醇在浓硫酸的作用下和重铬酸钾发生变色反应；从人体的生理学分析：人体在饮用酒精后，由于酒精气体具有较强的挥发性，超过90%的酒精最终是通过人体的呼吸系统排出体外的，呼出气体中酒精含量百分比比血液中酒精含量百分比要高出两到三个数量级；因此可以通过MQ3来对人体呼出气体酒精进行检测（MQ3为气体传感器，对乙醇气体有很高的选择性和敏感性，在外加驱动电源时，可以将气体浓度转化为电信号，作为电路的激励）；从汽车的发动过程进行分析：启动汽车的一个重要的步骤就是启动钥匙，通过钥匙启动汽车的电动机运转，进而通过发动机和传动系统实现车辆的行驶；因此如果能通过对汽车启动装置或者操作装置进行电路或机械改造和干扰，就能够实现检测驾驶员当前酒精浓度并且根据浓度来限制驾驶员对汽车的启动或驾驶，进而实现从源头解决酒驾的问题。

目前国内外也有着同类课题：如Saab汽车公司所研发的“Alcokey”，但是这个成果需要驾驶员的主观能动性来进行酒精检测的执行。因此被动检测成为了重要的解决手段，我们通过以下流程实现了我们的设计理念：

（1）通过对酒精检测原理的了解和对汽车启动钥匙以及操纵装置的电路了解，研究怎样进行信号的两次转换（即从模拟信号转换成电信号，再由电信号转换成数字信号）；

（2）通过对汽车钥匙发出和各品牌汽车接受信号的了解，寻找其共性，以获得其干扰最佳方案。

（3）通过对二者电路的建模和优化，以实现酒精检测之后才能启动汽车的强制检测目的。通过对各品牌汽车启动方式的了解，寻找产品外形及其安装设计的最佳方向。

根据流程设计电路得到如下检测电路（执行电路为电磁铁作用，未显示在图中）：

利用原件：讯号放大器，红外传感器，酒精雾化器，AD转换器，二极管及电阻电线等材。根据流程设计电路，利用Proteus professional仿真得到如下电路：

利用原件：单片机AT89C52、讯号放大器、红外传感器、酒精雾化器，AD转换器（ADC0832），二极管及电阻导线等材料。

检测电路：如图1所示，首先外接驱动电源通过三端稳压块稳压，乙醇气体传感器检测气体中乙醇的含量，将接收到的气体浓度信号在电路中通过电桥转化为电压信号，经过三段稳压块稳压，然后通过电桥进行调制和放大电路的放大以及滤波器的选频作用得到了较为纯净的模拟信号，最后通过AD转换器将信号输入单片机进而将数字信号显示在LCD显示屏上，实现了酒精浓度的检测；以上为检测电路。

执行电路1：如图1所示，通过单片机的数字信号代表着酒精的浓度，将数字信号再通过AD转换器，得到模拟电信号，如果浓度超标，则模拟电信号的幅值较设定幅值大，因此其等效值也会较大（较大只是针对电磁铁无法工作时的最高电压信号），因此将该信号经过适当的滤波和调频，输入汽车钥匙中的执行电路，汽车钥匙中的电磁铁得到的驱动电压值达到了其正常工作的数值，电磁铁工作使被吸入钥匙无法弹出，汽车无法启动。

执行电路2：除了图1中的执行电路1，还可以将执行电路和汽车转向盘结合，此原理是通过方向盘锁和方向盘的机械连接对方向盘锁定，方向盘锁中安装执行电路，当检测电路得到的数字信号转换为模拟信号之后，执行电路工作，汽车转向盘锁定无法开启，当检测电路的道德数字信号没有超出标定的数值是，其转换的模拟信号将无法驱动执行电路工作，方向盘无法解锁，汽车无法正常驾驶。

执行电路3：目前很多汽车已经没有汽车钥匙，而是利用启动按钮或者解锁按钮来完成汽车的解锁和启动，因此可以移植执行电路1中的执行机构，依然可以达到设计目的；

通过执行电路和检测电路的结合可以达到强制驾驶员进行检测的目的，此设计和装置主要强调了不需要驾驶员的主观能动性进行酒精浓度的检测，而是通过对汽车启动装置的干预来被动的驱使驾驶员进行酒精浓度的检测，进而达到从源头避免酒驾的目的。

在接下来的研发中，我们的设计还需要思考以下问题：

（1）对汽车钥匙的解锁干预方式在品牌汽车的移植性是否良好；

（2）增加二次检测电路，用于判断是否是本人驾驶（如指纹等）；

（3）电路改装或者钥匙孔及启动键的干涉的物理改装怎样才能延长其使用寿命但是影响正常的汽车驾驶；

（4）提高装置的操稳性和对不同温度湿度等环境的适应性。

3 结语

该设计可以通过电路对启动汽车的过程进行干预，达到强制检测驾驶员当前酒精浓度的目的，但是在移植性方面还有待进一步的市场调研。

参考文献：

[1]国家质量监督检验检疫总局公交管[2011]51号《车辆驾驶人员血液、呼气酒精含量阈值与检验》（GB19522-2010）2011年7月.

[2]王迎旭.《单片机原理与应用》.机械工业出版社，2004年7月.

[3]孙肖子.《模拟电子电路及技术基础》.第二版 西安电子科技大学出版社，2014年8月.

[4]陆冬梅.《酒精工业分析》.化学工业出版社，2012年9月.

[5]卢剑伟.《汽车构造》.合肥工业大学出版社，2011年4月第一版.