Progetto per Unione Industriale I.I.S. Enzo Ferrari Susa Gruppo: Mostacci fausto & De Faveri Fabio Area tematica : progettazione Etilometro a diodi led Perché un etilometro? Pur essendo un progetto con un circuito elettronico semplice da realizzare abbiamo voluto creare un etilometro perché i dati statistici relativi al numero di incidenti stradali che hanno all origine uno stato di ebbrezza da parte del guidatore sono sempre più allarmanti. In particolare molti giovani il sabato sera escono dalle discoteche imbottiti di alcolici e non esitano a porsi alla guida mettendo a rischio la vita di se stessi e dei passeggeri. Quando una persona è in stato di ebbrezza spesso non riesce a capacitarsi del fatto di non essere in grado di guidare in sicurezza. Basta infatti ingerire dosi anche relativamente basse di alcolici per precipitare in quello stato di ebbrezza che, pur essendo ancora lontano dallo stato di ubriachezza, non per questo è meno pericoloso poiché provoca un euforia temporanea che induce a guidare più spavaldamente, a sottovalutare i pericoli e ad azzardare manovre scorrette. Oltre a tutto questo anche i riflessi vengono alterati perché basta un bicchiere di vino per rallentare del 38 % la reazione a stimoli sonori, del 30% a quelli luminosi e del 50 % a quelli della visione laterale periferica.
La legge punisce chi viene fermato alla guida in stato di ebbrezza con il ritiro o sospensione immediata della patente, decurtazione di 10 punti, ammenda e arresto fino ad un mese. Per i neo patentati le sanzioni sono raddoppiate. Con questo semplice circuito elettronico chiunque potrà sapere il tasso alcolemico presente nel sangue semplicemente soffiando all interno del sensore. I led verdi e rossi indicano, se accesi, i diversi valori di tasso alcolemico. Introduzione Abbiamo preso spunto dal circuito base ricavato dalla rivista di nuova elettronica 232 del 2007 e abbiamo apportato alcune modifiche. Sulla rivista l alimentazione di 12 Volt veniva ricavata dallo spinotto dell accendisigari dell auto, noi invece alimentiamo il nostro etilometro con una batteria da 12 volt in modo da renderlo portatile; al posto del sensore di gas SE 1.5 noi abbiamo usato il sensore di gas SP-31. Schema elettrico:
Elenco componenti R1= 1.000 ohm C1= 22 microf. elettr. DS1-DS3= diodi 1N.4150 R2= 2.200 ohm NTC C2= 22 microf. elettr. DS4-DS6= diodi 1N4007 R3= 5.600 ohm C3= 100.000 pf. poliestere DL1-DL10= diodi led R4= 10.000 ohm trimmer C4= 22 microf. elettr. IC1= integrato TL.081 R5= 10.000 ohm C5= 1 microf. pol. 100V IC2= integrato L.7805 R6= 1.200 ohm C6= 47 microf. Elettrolitico IC3= integrato LM.3914 R7= 680 ohm C7= 10 microf. elettrolitico SE1= sensore tipo SP-31 Piedinatura integrato LM 3914 Piedinatura integrato L 7805 Piedinatura integrato TL 081
Funzionamento Schema a blocchi sensore voltmetro Led per visualizzazione utente Il sensore Si fornisce alimentazione al sensore SE1(5V tra i pin 2 e 3) e in questo modo si accende il filamento della sonda SE1. Dopo alcuni secondi sul pin 3 risulterà presente, in assenza di valori di alcool, una tensione di circa 1 Volt, che salirà proporzionalmente all aumentare della concentrazione dell alcool. Taratura del sensore Il pin 3 del sensore è collegato all anodo del diodo DS1 ed il suo catodo è collegato all ingresso non invertente (pin 3) dell operazionale IC1 (TL81). Tra questo piedino e la massa risulta collegato il condensatore poliestere C5 da 1 microfarad, che si caricherà con il valore di tensione fornito dal diodo DS1 Il pulsante P1 posto in parallelo a questo condensatore C5 serve per scaricare a massa la tensione presente su quest ultimo, per poterlo predisporre per una misura successiva. Sull uscita dell operazionale IC1 sarà presente una tensione di circa 1,3 Volt, che salirà oltre i 4,3 Volt in presenza della massima concentrazione di vapori di alcool. Questa tensione, passando attraverso i diodi DS2 DS3, raggiungerà il trimmer di taratura R4 e quindi verrà prelevata dal suo cursore per essere applicata, tramite la resistenza R5, sul piedino d ingresso 5 di IC3, un integrato LM.3914 utilizzato come Voltmetro a diodi led.
Voltmetro a diodi led L accensione di ogni diodo led collegato ai piedini uscita di IC3, numerati da DL1 a DL10, indica in modo molto approssimativo la presenza di 0,12grammi di alcool per ogni litro di sangue, quindi l ultimo diodo led DL10 corrisponde all incirca a 1,08 grammi per litro. I primi 4 diodi led verdi, fino a DL5, indicano una quantità di alcool che rientra ancora nella norma per chi si pone alla guida di un auto. Il primo diodo led rosso DL6 segnala invece il raggiungimento del valore di soglia, cioè il valore massimo oltre il quale bisogna evitare di mettersi alla guida di un auto. L ultimo diodo led rosso DL10 corrisponde ad una quantità d alcool pari al doppio rispetto il consentito. Vista dall alto del circuito montato Questi valori possono variare anche più del 5 % se il trimmer R4 non risulta ben tarato o se soffiando sulla griglia del mobile ad una distanza superiore a 2 cm.
Realizzazione pratica Per iniziare, inserire nel circuito stampato i due zoccoli per gli integrati IC1 e IC3. Dopo averne saldato tutti i piedini si procede inserendo le resistenze. Sotto la resistenza R5 inseriamo il trimmer di taratura R4. Prendiamo i tre diodi al silicio con corpo in vetro (DS1-DS2-DS3) e li inseriamo nel circuito seguendo lo scherma elettrico. Proseguiamo prendendo i tre diodi al silicio con corpo plastico (DS4-DS5-DS6) e anch essi li inseriamo come da schema. Inseriamo successivamente i condensatori e infine il condensatore poliestere C3 e il poliestere C5. Ora innestiamo gli integrati nei rispettivi zoccoli facendo attenzione a inserirli correttamente orientandosi con la U che ci indica il pin 1. Inseriamo anche l integrato IC2 e pieghiamo i piedini a L verso la base del circuito. A questo punto inseriamo i led facendo attenzione alla polarità e scegliendo un altezza opportuna dato che la loro testa deve uscire dal mobiletto. L ultima cosa da inserire e il sensore di gas SP-31 seguendo la piedinatura sul datasheet. Colleghiamo il pulsante che verrà fissato al mobiletto e colleghiamo anche la pila anch essa verrà fissata al mobiletto in modo da poterla sostituire in caso si scaricasse. Dopo aver completato il montaggio bisogna tarare il trimmer R4. Dopo aver acceso l etilometro attendere alcuni secondi per permettere al filamento del sensore di scaldarsi. Premere il pulsante e ruotare il trimmer fino a far accendere l ultimo diodo led verde Ora rilasciando il pulsante si può notare che l intera colonna di diodi si spegnerà escluso il primo led verde(che verrà usata come spia). A questo punto l etilometro e tarato ed è pronto all utilizzo.