Arduino + 藍芽酒精感測器

        去年初,無意中發現美國 Breathmeter 公司推出酒精感測器,他們推出這項產品的起因是根據統計每年在美國因酒精因素而死亡的人數約一萬人,因酒精原因而造成受傷的人數約17萬人,另外超過百萬人因酒駕而被捕。在這個背景下,該公司一開始設計的概念是希望藉由可攜式設備並經手機的耳機介面來量測血中酒精濃度,所以初期的規劃是以有線通訊的方式傳送。他們的產品啟發了我們的想法,若能利用藍芽通訊的方式傳送檢測資料又能低耗電的話,那不是更方便?

        上一篇文章提到使用 Arduino Pro Mini 開發板 (3.3V) 搭配藍芽模組 HC-08 組合成一個測試電路,初步確認我們的電路設計無誤後,也驗證了藍芽通訊和系統的耗電情形。有了這個藍芽控制電路之後,這個基礎將方便我們著手開發各種無線通訊的應用。實作酒精感測器最重要的就是找到適當的感測器元件,去年我們使用 Figaro TGS2620 酒精感測器,不過這顆元件的操作電壓在 5V,使得整個系統的耗電量偏高,一般電池的電量很快就耗盡。於是,今年找到了一顆低電壓的酒精感測器 Cambridge CMOS Sensors CCS803,它是以 CMOS MEMS 技術開發出來的感測元件,所以體積很小且操作電壓很低,最高只要 1.8V,這麼低的電壓有助改善耗電的問題。

        我們設計的電路板如下所示,板子尺寸為 2 cm x 4 cm,從照片可看到與一元相比的面積。圖一是將 Arduino Pro Mini 晶片搭配酒精感測元件的電路板正面圖,其中酒精感測器位在正面圖的最左邊,一顆 4-pin 小小的元件。圖二所示是電路板的背面,也就是承載一塊藍芽模組。

圖一:藍芽酒精偵測的正面

圖二:藍芽酒精偵測的背面

        最後,我們接上充電電池測試這塊板子運作的情況,如下圖三所示。先量測耗電情況,當系統進入休眠狀態時,耗電流約 3.2mA,這比之前 (Arduino + BT) 量測的耗電流稍微大一些 (多了約 1.2mA),這是因為系統多了升降壓電路和電壓轉換,中間多了一些能量的損耗。另外,我們用圖中的電池測試藍芽通訊和感測器全速運作下 (耗電流粗估 18mA),放了兩三小時後,電池仍舊持續運行中。從初步測試後觀察,電路設計與韌體方面應該沒有大問題。

圖三:使用充電電池的藍芽酒精偵測器

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