简单实用的酒后驾车报警电路,Alcohol tester

关键字：酒精测试电路，QM-NJ9，TWH8778，BTS412

作者：朱英明

此控制器电路简单、制作容易，能有效地防止司机酒后驾驶车辆，保护人身和车辆安全，减少交通事故的发生，非常实用。
　　
　　一、电路组成与工作原理
　　
　　1．电路组成
　　
　　本电路如下图所示，主要由电源电路、酒气拾取电路、控制电路、报警电路等单元组成。各单元电路的组成如下：
　　
　　电源电路由汽车蓄电池、三端稳压集成电路IC1、滤波电容器Cl组成。
　　
　　酒气拾取电路由QM-NJ9型气敏元件、电阻Rl、可调电位器RP1与RP2组成。
　　
　　控制电路由取样三极管VT1、TWH8778型集成电路IC2、BTS412型集成电路IC3、电阻R3、控制三极管VT2组成。被控器件为汽车点火开关K与点火变压器T的初级线圈。

　　报警电路是以KD9561型集成电路IC4为核心，外设振荡电阻R4、三极管VT3和扬声器B。

　　2．工作原理
　　
　　在下图所示的防酒后开车控制器电路中，汽车蓄电池12V电源加到LM7805型三端稳压集成电路的①脚，经该稳压集成电路变换后，由③脚输出稳定的5V直流电压，供给酒气拾取电路、控制电路、报警电路应用。
　　
　　此控制器电路需安装在汽车驾驶室内，检测司机是否饮酒。若检测到司机饮酒则控制汽车使之无法启动并发出报警声，告诉同车人员“司机饮酒，不可开车”。
　　
　　若司机没有饮酒，进入驾驶室开启点火开关使K闭合时，驾驶室内空气纯洁，气敏元件的X-Y间为高阻值，一般为60kQ左右，因此流过可调电位器RP2的电流很小，在RP2上产生的压降很低，使取样三极管VT1截止。这时5V电源通过电阻R2向电容C2充电，使C2上的电压逐渐升高。十几秒钟后，C2上的电压达到TWH8778型开关集成电路IC2的开启电压1.6V，TWH8778型开关集成电路内部开关即刻连通，给BTS412的②脚加上控制电压，又使BTS412的③脚、⑤脚导通，于是给汽车点火变压器T的初级线圈加上12V点火电压。由于初级线圈加电压是从无到有的，故在线圈中形成从无到有的交变电流，使次级感应产生高压并打火，为汽车启动点火。
　　
　　如果司机饮酒后进人驾驶室开启点火开关K闭合，由于有R2、C2构成延时电路的作用，汽车不会即刻启动。在这延时的一段时间内，司机呼吸的酒气将充满驾驶室内，当气敏元件QM感受到驾驶室内酒精气体的含量超过lOOPPm时，它的X-Y间电阻值迅速降至6.5kΩ左右，使X-Y与RP2串联回路的电流增大，RP2上产生的压降也增大，由RP2调整端取得的电压增高，使取样三极管VT1转为正偏置而饱和导通，对C2上的已充电压进行放电，使C2上的电压低于TWH8778型开关集成电路IC2的开启电压1.6V，于是控制TWH8778型开关集成电路内部开关断开，BTS412型集成电路②脚便失去控制电压，继而控制它的③脚、⑤脚也断开，切断点火变压器初级线圈的点火电源，变压器次级高压线圈就不能产生高压而无法打火，汽车无法启动，从而使酒后的司机不能开车。
　　
　　此电路的报警原理为：当集成电路IC2内部的开关闭合时，控制三极管VT2基极电压等于它的发射极电压，故VT2截止，报警电路不工作。当气敏元件QM感受到司机的酒气而控制集成电路IC2内部的开关断开时，也控制三极管VT2基极通过电阻R3接地形成正偏置而导通，给报警电路加上工作电压，报警电路就发出报警声，向车内乘客提示及警示驾驶员。

二、元件选择
　　
　　在用BTS412制作的防酒后开车控制器电路中，ICI选用LM7805型三端稳压集成电路；IC2选用TWH8778，TWH8778是一种单列五引脚的大电流驱动开关集成电路，其内部设有过压、过热、过流等多种保护电路。5个引脚的功能分别是：①脚为电源输入端；②脚、③脚为两个并联的输出端；④脚为集成电路的接地端；⑤脚为控制信号的输入端。该集成电路的工作原理非常简单。应用时只要在它⑤脚的加上高电压控制信号，TWH8778①脚与②脚（③脚）间便快速连通，使其输入端①脚至输出端②脚、③脚之间形成很小的压降，因此又称TWH8778为高速开关。

　　
　　IC3选用BTS412，它是一种五引脚的智能型电子功率开关集成电路，它具有短路自保护、超温自保护、输入电压过低控制、抗脉冲干扰能力极强、工作温度范围宽、输出控制电流大，适合阻性、感性、容性负载等功能集中化的特点，外形如右图所示。内部功能框图如下图所示，主要有电源分配电路、振荡电路、电压移位电路、稳压电路、逻辑控制电路、温度传感电路、过流过压保护电路、驱动电路等单元。其（1）脚为集成电路内部电路接地端；②脚为外部控制信号的输入端；③脚为集成电路工作电源正极的输入端；④脚为集成电路故障诊断信号的输出端，该输出信号可由微机显示；⑤脚为集成电路控制信号的输出端。

　　IC4选用KD9561型声响集成电路，KD9561是典型的CMOS电路具有储存和固化电信号的功能。该芯片通过外延电路制有8个引脚，如下图所示，其中⑧脚为KD9561工作电源正极输入端；④脚为KD9561工作电源负极输入端；③脚为KD9561工作模式触发端，用M表示；⑥脚为芯片内存信号的输出端，由于从该引脚输出的电信号较小，通常需应用一只三极管对其进行放大，因此输出的信号常是送到三极管的B极；⑦脚为启动KD9561工作的触发信号输入端，用TR表示；①脚、②脚间常跨接一个电阻器，为KD9561内部振荡电路外接电阻器端，适当选择该电阻值的大小，还可调整KD9561输出声响的节奏，可使KD9561发出更多的响声。

　　KD9561内部设置有程序控制电路，当从③脚的M端和⑦脚的TR端输入不同的指令组合时，可触发该集成电路发出多种响声。当③脚的工作模式选择端M悬空，⑦脚的触发信号输入端TR接电源正极时，KD9561发出“消防车声”；当③脚的工作模式选择端M悬空，⑦脚的触发信号输人端TR也悬空时，KD9561发出“刑警车电笛声”；当③脚的工作模式选择端M悬空，⑦脚的触发信号输入端TR接电源负极时，KD9561发出“救护车声”；当③脚的工作模式选择端M接电源正极，⑦脚的触发信号输入端TR无论处于何种状态时，电路均发出“哒哒哒”的机关枪声；当③脚的工作模式选择端M接电源负极，⑦脚的触发信号输人端TR无论处于何种状态时，电路均发出多架重机枪扫射的声音。
　　
　　VT1、VT3选用9013，VT2选用9012三极管：Rl~R3选用RJ-1/2W型金属膜电阻；RP1、RP2选用WSW型有机实心可调电位器。CI、C2选用CD11-16V型铝电解电容器。
　　
　　在电路中，B选用8Ω、0.25W电动式扬声器。K为汽车上原有的点火开关。T为汽车上原有的点火变压器。
　　
　　QM选用QM-NJ9型气敏元件，此型气敏元件除可以检测各种油气、燃气外，主要是为检测酒气而设计制造的。因此，它对酒气的敏感度远大于对其他气体的敏感度。QM-NJ9型气敏元件在纯洁空气中时，X-Y间呈现的电阻值为60kΩ；当QM-NJ9型气敏元件感受到浓度为lOOppm的酒气时，X-Y间电阻值便降到6.5kQ。
　　
　　它对酒气的灵敏度系数为K=60/6.5≈9.5，远高于对其他气体感受的灵敏度，因此QM-NJ9型气敏元件具有抗其他气体干扰的能力，用它制作的器件不会因受其他气体影响造成误报警或误控制。
　　
　　三、电路调试
　　
　　组装完成防酒后开车控制器电路后，还应进行调试。先调整气敏元件QM的起控点，可人为在驾驶室内散发一些酒气，再仔细调节可调电位器RP2，使取样三极管VT1导通，然后用胶水滴在RP2上粘牢调整点，以增加电路的抗振动性。气敏元件QM应安装在离驾驶员较近的位置，以确保气敏元件能很好地感受司机呼吸的酒气，使电路控制可靠。
　　
　　另外还要调整电阻器RP2的阻值，使延时电路的延迟时间为12s。