汽车防酒驾装置设计

常 进，吴延霞

(德州学院 汽车工程学院，山东 德州 253023）

近年来，汽车的数量越来越多，酒后驾驶成引发交通事故的重要原因，造成了许多社会不安定因素。虽然法律对酒后驾驶的处罚日趋严厉，甚至吊销驾照，但酒后驾驶仍然屡禁不止。仅靠法律不能完全杜绝酒后驾驶，但可采取技术手段减少酒后驾驶。我们可在现有驾驶室内再添加一种酒精探测仪，当探测到酒精浓度达到一定程度后，可以强制关闭汽车启动系统，来限制驾驶员酒后驾驶。

本设计的汽车防酒驾装置与汽车的启动系统相连，驾驶员上车启动汽车之前，首先要对装置呼入气体，装置内的酒精检测装置会对呼入气体进行检测，确定呼入气体中酒精浓度未超标时，汽车可以启动否则汽车不能启动。

1 汽车防酒驾装置结构及原理

防酒驾装置总体框架设计:电源→进气检验→酒精检验→控制模块。①首先驾驶员到车上要启动汽车，必须对安装在方向盘上的采气口吹气，若气流传感器没检测到气流，则装置的酒精检测部分不会工作，汽车不能点火。②驾驶员不饮酒的时候，驾驶员对采气口吹气，气流传感器检测到有气流通过，则酒精传感器会对气流进行检测，驾驶员呼出气体中酒精含量低于规定值，则装置正常工作，指示灯不亮，汽车可以正常启动。③驾驶员饮酒后，驾驶员对采气口吹气，气流传感器工作，酒精传感器对驾驶员呼出的空气进行检测，空气中酒精含量高于规定值，则汽车启动电路关闭，红色报警灯亮，汽车无法启动。

图1 防酒驾装置原理图

汽车防酒驾装置原理如图1所示。①图1中MQ-3为酒敏元件，若驾驶员没有喝酒，在驾驶室内合上开关S,此时酒敏元件的阻值很高，UA为电平、U1为低电平、U3为高电平，继电器K2线圈失电，K2-2闭触点闭合，发光二极管D1接通，指示灯会发绿光，常闭触点K2-1闭合，发动机可以启动。②如果司机喝酒后，酒敏元件得阻值会急剧下降，使UA变为低电平，U1为高电平，U3为低电平，继电器K2线圈通电，K2-2常开触点闭合，发光二极管D2通，发红光，以示警告，同时常闭触点K2-1断开，汽车发动机不能启动。③如果驾驶员拔出酒精传感器，继电器K1线圈失电，其常开触点K1-1断开，汽车发动机仍然不能启动。常闭触点K1-2的作用是闭合开关S之前加热酒敏元件，保证此控制器处于准备工作的状态，防止酒敏元件还没达到工作温度，驾驶员已经启动发动机。

2 酒精传感器设计

酒精传感器MQ-3结构尺寸如2所示。①特点：对乙醇蒸汽有很高的灵敏度和良好的选择性；快速的响应恢复特性；长期的寿命和可靠的稳定性；简单的驱动回路。②封装：MQ-3酒敏元件有6个针状管脚，其中4个（两个A两个B）用于信号取出，2个H脚用于提供加热电流。③应用：用于机动车驾驶人员及其他严禁酒后作业人员的现场检测；也用于其他场所乙醇蒸汽的检测。④优势：MQ-3灵敏度高的同时还可针对汽油、烟雾、乙醇蒸气的抗干扰能力，响应速度快，一般情况小于10s;功耗小于0.75W，节约能源，尺寸也较小，节约空间;具有大信号输出，期稳定时间短，重复性好，工作稳定可靠，微型化设计。

图2 酒敏元件MQ-3引脚

3 集成定时器设计

图3 比较器LM339引脚

LM339集成块如图3所示，内部装有四个独立的电压比较器，LM339差动输入电压范围较大，大到可以接近于电源电压；LM339对比较信号源的内阻限制比较宽；输出端电位可灵活方便地选用；该电压比较器失调电压比较小，典型值为 2mV；共模范围为0－（UCC至 1.5V）Vo，相对比较大；LM339电源电压范围比较宽，其单电源为2-36V，双电源电压是±1V-±18V。

LM339类似于增益不可调的运算放大器。通常所有的比较器都有两个输入端和一个输出端。其中两个输入端的一个称为同相输入端，用“正号”来表示;而另一个输入端称之为反相输入端，用“负号”来表示。用来比较两个电压时，其中的任意一个输入端加一个固定电压做参考电压，而另外一端加入一个信号电压以此作为比较。当“负号”端电压高于“正号”端时，则输出管饱和，相当于输出端接低电位。当“正号”端电压高于“负号”端时，输出管截止，相当于输出端开路。LM339的输出端相当于一只不接集电极电阻的晶体三极管，在使用时输出端到正电源一般须接一只上拉电阻。当两个输入端电压差别大于10mV时就能确保输出能从一种状态可靠地转换到另外一种状态，所以，LM339被用在弱信号检测等场合是比较理想的。另外，不同的比较器输出端可以连接在一起使用。

4 结语

进入汽车时代，对酒后驾驶实行实时监测是交通安全监管的一项重要技术措施。因此，推广防酒后驾车设备已成了现实中的迫切要求。防酒驾装置使交警不用天天在马路上对驾驶员进行酒精检测，可大大节省警力及提高监管效率。防酒驾装置把多项技术融入其中，不但在汽车的起动时就限制了司机的酒后驾驶，同时还可以通过方向盘上的酒精检测装置对驾驶员呼出的气体进行实时监测，如果酒精检测装置检测到驾驶员呼出的空气中酒精含量过高，则报警装置会提醒驾驶员减速停车;如果驾驶员不减速停车，设备会自动将发动机强行熄火,避免因司机醉酒驾驶而引交通事故。

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