Thiết kế máy đo nồng độ cồn không dùng ống thổi kèm source code

Bằng việc sử dụng cảm biến bán dẫn màng SiO2 đểđiều chỉnh biến trở và trả về giá trị điện áp tương ứng với nồng độ cồn trong hơi thở.. Vìcảm biến nồng độ cồn phụ thuộc nhiều và nhi

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG TPHCM

Thành viên: 1 Huỳnh Thế Hào

2 Võ Nguyễn Gia Luật

1610875 1611944

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 1

DANH MỤC HÌNH ẢNH 2

LỜI MỞ ĐẦU 3

I TỔNG QUAN 4

1 MỤC TIÊU 4

2 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI 4

II CƠ SỞ LÝ THUYẾT 7

1 Điều chế biên độ: AM – Amplitude Modulation 7

2 Dãy phổ của tín hiệu DSB 9

3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 4

4 BỐ CỤC ĐỀ TÀI 5

II CỞ SỞ LÝ THUYẾT 5

1 CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐO NỒNG ĐỘ CỒN 5

2 CÁC NGHIÊN CỨU VỀ ĐO NỒNG ĐỘ CỒN TRONG HƠI THỞ 6

3 CẢM BIẾN NỒNG ĐỘ CỒN MÀNG BÁN DẪN 7

III TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN LINH KIỆN 9

1 MẠCH ARDUINO 9

2 CẢM BIẾN NỒNG ĐỘ CỒN MQ3 10

3 MÀN HÌNH HIỂN THỊ LCD 1602 15

4 MẠCH CHUYỂN ĐỔI I2C CHO LCD 17

5 CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ VÀ ĐỘ ẨM DHT22 18

6 MẠCH HẠ ÁP LM2596 19

7 CẢM BIẾN NỒNG ĐỘ CO2 CSS811 19

IV THIẾT KẾ HỆ THỐNG 20

1 PHẦN CỨNG 20

2 LẬP TRÌNH HỆ THỐNG 23

V KIỂM TRA KẾT QUẢ 24

VI KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 26

TÀI LIỆU THAM KHẢO 27

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành đề tài nghiên cứu này, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các

thầy trên phòng Máy tính khoa Điện – Điện tử đã tạo môi trường học tập cũng như tận

tình hướng dẫn và trang bị cho chúng em những kiến thức quan trọng để làm nền tàng cho việc đào sâu tìm hiểu

Đặc biệt, chúng em xin chân thành cảm ơn thầy PGS.TS Đặng Thành Tín là người

đã trực tiếp đưa ra đề tài, đưa ra những định hướng nghiên cứu và giải quyết vấn đề Cácgiải đáp của thầy đã hỗ trợ cho chúng em rất nhiều về giải thuật cũng như kiến thức nềntảng về vi xử lý Trong quá trình học tập và làm việc với thầy, chúng em đã tiếp cận đượcvới nhiều kiến thức chuyên nghành quan trọng, giúp chúng em có thể hoàn thành bàinghiên cứu này và cũng là hành trang cho quá trình học tập và làm việc về sau

Mặc dù đã cố gắng hết sức để hoàn thành bài nghiên cứu theo đúng yêu cầu và kịptiến độ Tuy nhiên, do thời gian, kiến thức và thiết bị có hạn, nhóm chúng em không tránhkhỏi những thiếu sót Chúng em mong nhận được sự góp ý từ các thầy để bài nghiên cứuđược hoàn thiện nhất

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 16, tháng 12, năm 2019.

Sinh viên thực hiện:

Võ Nguyễn Gia Luật - 1611944 Huỳnh Thế Hào - 1610875

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1a: Cảm biến MQ3 10

Hình 1b: Sơ đồ mạch và kích thước của cảm biến MQ3 10

Hình 2: Độ nhạy của MQ3 đối với các chất khí khác nhau 11

Hình 3: Ảnh hưởng của nhiệt độ và độ ẩm đến cảm biến MQ3 11

Hình 4: Sơ dồ chân của cảm biến nồng độ cồn MQ3 12

Hình 5: Hàm tương quan giữa Rs/Ro và nồng độ cồn 13

Hình 6a: LCD 1602 xanh dương 16

Hình 6b: 16 chân của LCD 1602 16

Hình 7: Module I2C 18

Hình 8: Sơ đồ chân và các chức năng của linh kiện điện tử DHT22 18

Hình 9: Module giảm áp LM2596 19

Hình 10: Cảm biến nồng độ CO2 CCS811 20

Hình 11: Sơ đồ khối chức năng 20

Hình 12: Mô phỏng sơ đồ kết nối linh kiện 22

Hình 13: Sản phẩm sau khi hoàn thiện 22

Hình 14: Sơ đồ giải thuật 23

LỜI NÓI ĐẦU

Theo thống kê của tổ chức y tể thế giới WHO thì bia rựơu là nguyên nhân gây tai nạnhàng đầu cho người tham gia giao thông, đặc biệt ở Việt Nam luôn là quốc gia tiêu thụlượng bia rượu đứng hàng đầu thế giới Việc trang bị cho các chiến sĩ cảnh sát giao thôngnhững chiếc máy đo nồng độ cồn là hết sức cần thiết Khi đã có những chiếc máy đonồng độ cồn này các chiến sĩ giao thông có thể kịp thời phát hiện, nhắc nhở, xử phạtnhững người tham gia giao thông mà có nồng độ cồn vượt mức quy định nhằm góp phầngiảm thiểu số vụ tai nạn có thể xảy ra

Tuy nhiên, các loại máy thường sử dụng ngày nay yêu cầu người dùng phải thổi vàoống nên gây mất vệ sinh và khó chịu cho người sử dụng Còn các thiết bị đo không cầnthổi trên thị trường là thiết bị ngoại nhập, giá thành cao Do đó việc nghiên cứu thiết kế

ra “Thiết bị đo nồng độ cồn không dùng ống thổi” có độ chính xác chấp nhận được và

giá thành phù hợp là một nhu cầu thực tế

Bài báo cáo này trình bày nghiên cứu ứng dụng Arduino để thiết kế thiết bị đo nồng

độ cồn cầm tay không dùng ống thổi Bằng việc sử dụng cảm biến bán dẫn màng SiO2 đểđiều chỉnh biến trở và trả về giá trị điện áp tương ứng với nồng độ cồn trong hơi thở Vìcảm biến nồng độ cồn phụ thuộc nhiều và nhiệt độ và độ ẩm môi trường nên cần kết hợpvới cảm biến nhiệt độ, độ ẩm để hiệu chỉnh kết quả đo nồng độ cồn được chính xác.Đồng thời sử dụng Arduino để đọc, phân tích dữ liệu và hiển thị giá trị nồng độ cồn lênmàn hình Từ nồng độ cồn trong hơi thở, ta có thể suy ra nồng độ cồn trong máu bằngmột phép tính gần đúng được pháp luật công nhận

Máy đo nồng độ cồn thông qua phân tích hơi thở không cần ống thổi là một trongnhững phương pháp hữu hiệu đưa ra để tính toán nhanh chóng nồng độ cồn trong máumột cách linh động, dễ dàng sử dụng với giá thành không quá cao Tuy nhiên, thực tế cácphép hiệu chuẩn thực hiện trong bài chỉ là các phép tính gần đúng với độ chính xác chophép và cảm biến bán dẫn màng SiO2 còn nhiều khuyết điểm về độ nhạy nên kết quả đođạc không chính xác tuyệt đối

I TỔNG QUAN

“Thiết bị đo nồng độ cồn không dùng ống thổi” là thiết bị cầm tay có thể đo được

giá trị nồng độ cồn trong máu ở một độ chính xác cho phép, nhằm xác định sơ bộ tìnhtrạng say xỉn của các tài xế khi tham gia giao thông Việc không dùng ống thổi giúp chohình ảnh các máy đo độ cồn trở nên an toàn vệ sinh và chuyên nghiệp hơn, hỗ trợ cho cácchiến sĩ cảnh sát giao thông tốt hơn trong việc kiểm tra các đối tượng

Với thời gian, trình độ chuyên môn và chi phí có hạn, chúng em chỉ có thể sử dụngcác cảm biến có giá thành thấp và có bán rộng rãi trên thị trường Do đó, dù nhóm chúng

em đã cố gắng hết sức để hoàn thành đề tài này nhưng chỉ giải quyết được các vấn đề sau:

 Dùng cảm biến nồng độ cồn MQ3 (tích hợp trong module) đo nồng độ cồn tronghơi thở, Do không dùng ống thổi, nên sau đó chúng em dùng cảm biến nồng độ CO2 để

đo độ pha loãng của hơi thở ở mũi để xác định chính xác nồng độ cồn trong hơi thở ở phếnang Để đảm bảo kết quả chính xác nhất, chúng em dùng thêm cảm biến DHT22 để đonhiệt độ, độ ẩm của môi trường để hiệu chỉnh cho cảm biến MQ3 Kết quả cuối cùngđược hiển thị lên LCD là giá trị nồng độ cồn trong máu của đối tượng

 Tìm thuật toán và viết chương trình trên Arduino IDE

 Thiết kế phần cứng thiết bị dễ sử dụng và nhỏ gọn

3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Để thực hiện đề tài “Thiết kế thiết bị đo nồng độ cồn không dùng ống thổi”, chúng em

đã tiến hành nghiên cứu các nội dung sau:

Nội dung 1: Tìm hiểu về nguyên lí đo nồng độ cồn

Nội dung 2: Tìm hiêu nguyên lí hoạt động của các cảm biến đo nồng độ cồn

Nội dung 3: Thiết kế sơ đồ khối cho thiết bị và lựa chọn linh kiện phù hợp.Nội dung 4: Thực hiện tính toán, thiết kế giải thuật và lập trình cho hệ thống.

Nội dung 5: Đo đạc và thi công phần cứng

4 BỐ CỤC ĐỀ TÀI

Bố cực bài báo cáo gồm có 6 chương:

Chương 1: Giới thiệu tổng quan đề tài, mục tiêu nghiên cứu và bố cục của đề tài Chương 2: Cơ sở lý thuyết Chương này sẽ trình bày các lý thuyết, cơ sở khoa học

liên quan đến đề tài

Chương 3: Tính toán và thiết kế hệ thống Chương này sẽ trình bày chi tiết về mô

hình của hệ thống bao gồm sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động của hệ thống

Chương 4: Thi công hệ thống Dựa trên sơ đồ thiết kế, tiến hành thi công phần cứng

và phần mềm cho hệ thống

Chương 5: Kiểm tra và đánh giá kết quả đạt được Chương này sẽ trình bày kết quả

đạt được đồng thời đưa ra những nhận xét và đánh giá với lý thuyết đã trình bày ởChương 2

Chương 6: Kết luận và hướng phát triển của đề tài Chương này tóm lược lại những

điều đã làm được và những hạn chế chưa khắc phục được Đồng thời đưa ra những giảipháp và hướng phát triển của đề tài trong tương lai

II CƠ SỞ LÝ THUYẾT

1 CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐO NỒNG ĐỘ CỒN

Khi một người uống rượu, khoảng 20% ethanol được hấp thu ở dạ dày và 80% đượchấp thu ở ruột non Ethanol được hấp thu từ ruột sẽ theo tĩnh mạch cửa đến gan Khoảng90% lượng Ethanol tiêu thụ được phân giải ở gan bởi enzym ADH ở bào tương của tế bàogan tạo thành acetaldehyde, phần còn lại được hệ thống tĩnh mạch vận chuyển trở lại timvà phổi Một phần Ethanol được lọc tại phổi và chuyển ra ngoài dưới dạng hơi thở, mộtphần tiếp tục theo dòng tuần hoàn máu đi vào động mạch và chuyển đi khắp cơ thể thông

qua một mạng lưới mao mạch, cuối cùng được thải ra ngoài dưới dạng nước tiểu Vì vậy,chúng ta có thể đo chính xác nồng độ cồn trong máu bằng cách lấy mẫu máu hoặc nướctiểu để phân tích bằng các máy phân tích sinh hóa hiện đại

Ethanol là chất dễ bay hơi, do đó, khi máu chứa ethanol đi vào trong phế nangphổi, ethanol trong máu sẽ được chuyển sang dạng hơi và được thải ra ngoài cùng vớiCO2 qua đường hô hấp Mặc dù nồng độ cồn trong hơi thở phụ thuộc vào nồng độ cồntrong máu nhưng đây không phải là một mối tương quan chặt chẽ, tỷ lệ này phụ thuộcvào thời gian, và cũng phụ thuộc vào các thông số sinh lý khác nhau của người, nhưchiều cao, cân nặng, giới tính và tuổi tác… Do đó, theo nguyên tắc không thể chuyển đổichính xác tuyệt đối nồng độ cồn trong hơi thở đo được thành nồng độ cồn trong máu Tuynhiên, trong khoảng thời gian từ 2 đến 5 giờ sau khi uống rượu, tỷ lệ giữa nồng độ cồntrong máu và nồng độ cồn trong hơi thở có thể được tính xấp xỉ khoảng 2100:1 và đượcpháp luật công nhận

Nồng độ cồn trong hơi thở là nồng độ khí và có đơn vị chuẩn là miligam ethanoltrên một lít khí thở (mg / L) Ngược lại, nồng độ cồn trong máu là nồng độ chất lỏng và

có đơn vị chuẩn là %BAC đại diện cho khối lượng ethanol tính bằng gam trên 100 mLmáu

Để giải quyết vấn đề đo nồng độ cồn thông qua phân tích hơi thở, đã có nhiều nghiêncứu được thực hiện nhờ sử dụng các cảm biến pin nhiên liệu, cảm biến bán dẫn hoặcquang phổ hồng ngoại Công nghệ được sử dụng rộng rãi nhất là dùng cảm biến pin nhiênliệu Các cảm biến này hoạt động bằng cách sử dụng ethanol thở ra trong hơi thở của conngười để sinh ra dòng điện Đo giá trị dòng điện có thể tìm ra giá trị nồng độ cồn của hơithở tương ứng Cảm biến loại này có độ chính xác khá cao, nhưng độ nhạy dễ bị thay đổitheo thời gian sử dụng

Một loại cảm biến khác thường được sử dụng là cảm biến màng bán dẫn Trong cảmbiến màng bán dẫn, ethanol hấp phụ lên bề mặt cảm biến Do đó độ dẫn của cảm biến

được thay đổi tỷ lệ với nồng độ của khí Sự thay đổi độ dẫn này có thể được chuyển đổithành điện áp đầu ra giúp xác định giá trị nồng độ cồn tương ứng Loại cảm biến này cóthị trường rộng, giá thành rẻ, độ nhạy cao và độ phục hồi tương đối nhanh, dù còn nhiềuhạn chế về độ chính xác.

Một phương pháp với độ chính xác cao được sử dụng là dùng cảm biến khí ethanolnhờ hồng ngoại Dựa vào sự hấp thụ ánh sáng hồng ngoại của phân tử khí ehthanol đểxác định nồng độ ethanol tương ứng Tuy nhiên, phương pháp này đòi hỏi có giá thành rấtcao, và rất khó tìm trên thị trường mà thường được sử dụng trong các phòng thí nghiệmhoặc các dự án lớn đòi hỏi độ chính xác cao

Đối với công nghệ không dùng ống thổi, khí thở ra có nồng độ bị pha loãng ảnhhưởng đến kết quả đo đạc Vào năm 2010, tiến sĩ Annika Kaisdotter Andersson đã dựavào nồng độ CO2 trong hơi thở để phát triển các kỹ thuật phân tích hơi thở theo dõi nồng

độ cồn Lượng carbon dioxide đo được khi thở ra có liên quan đến nồng độ carbondioxide trong phế nang được dùng để đo độ pha loãng của mẫu hơi thở Dựa vào độ phaloãng này, ta có thể tính giá trị nồng độ cồn trong khí ở phế nang từ nồng độ cồn tronghơi thở

Ngoài ra, các nghiên cứu chỉ ra mối quan hệ giữa nồng độ cồn trong máu và trongtuyến mồ hôi tiết ra Nồng độ cồn trong máu có thể đo đạc thông qua lấy mẫu mô hôinhanh chóng nhờ vào sensor tatoo dán vào da của đối tượng cần kiểm tra

Phân tích tình hình phổ biến của các loại cảm biến nồng độ cồn hiện tại, cùng với chiphí có giới hạn, nên ở bài báo cáo này chúng em lựa chọn phương pháp xác định giá trịnồng độ cồn trong máu nhờ vào phân tích hơi thở, sử dụng cảm biến màng bán dẫn SnO2kết hợp với cảm biến đo giá trị nồng độ CO2 trong hơi thở để hiệu chỉnh kết quả màkhông cần dùng ống thổi Ngoài ra, vì cảm biến bán dẫn phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ và

độ ẩm môi trường, nên cần dùng thêm cảm biến nhiệt độ và độ ẩm để lấy giá trị nhiệt độvà độ ẩm của môi trường đưa vào hiệu chỉnh kết quả đo đạc được

3 CẢM BIẾN NỒNG ĐỘ CỒN MÀNG BÁN DẪN

Ngày nay, các cảm biến khí được ứng dụng rộng rãi trong rất nhiều các lĩnh vực khácnhau như: kiểm soát môi trường sống và môi trường công nghiệp nhằm đảm bảo sứckhỏe và an toàn lao động; điều khiển tỷ tệ không khí - nhiên liệu trong các động cơ đốttrong nhằm nâng cao hiệu suất của phản ứng cháy và tiết kiệm nhiên liệu; điều khiển môitrường trên máy bay, tàu vũ trụ; phát hiện hàng cấm tại các cửa khẩu và sân bay Do đó,đòi hỏi các cảm biến phải có độ nhạy cao, chọn lọc tốt và hoạt động ổn định

Cảm biến khí cho phép xác định thông tin về môi trường khí, dựa trên lớp nhạy khí vàphần chuyển tín hiệu điện Việc phát hiện khí được dựa trên sự thay đổi môi trường khídẫn đến thay đổi các tính chất lớp nhạy khí và được chuyển thành tín hiệu điện Lớp nhạykhí được tối ưu hóa bằng việc lựa chọn vật liệu, phần chuyển tín hiệu điện được tối ưuhóa bằng việc lựa chọn công nghệ thích hợp

Trong số các cảm biến khí, các cảm biến dựa trên các vật liệu bán dẫn oxit kim loại(include resistance type and non-resistance type) rất quan trọng do sự đa dạng về vật liệunhạy khí và phương pháp chế tạo Các vật liệu nhạy khí được nghiên cứu và ứng dụngrộng rãi là SnO2, TiO2, In2O3, WO3 Để tăng độ chọn lọc của cảm biến dựa trên các vậtliệu này, các nhà nghiên cứu đã pha tạp vật liệu này với các kim loại có hoạt tính xúc táccao như Pt, Pd, Au hay trộn lẫn với các oxit kim loại khác Nhược điểm của cảm biến loạinày có độ nhạy và thời gian đáp ứng phụ thuộc rất nhiều bởi nhiệt độ, độ ẩm môi trường Cảm biến nồng độ ethanol là loại cảm biến khí và phổ biến nhất là cảm biến dựa trênvật liệu oxit bán dẫn loại điện trở Cho đến nay, một số oxit đã được thử nghiệm cho cảmbiến hơi ethanol là: SnO2 màng mỏng, ZnO, Bi203-MoO3 và Bi3FeMo2O12 Trong đó,SnO2 được dùng nhiều nhất do có độ nhạy cao với hơi ethanol Rượu etylic có trong hơithở bị oxy hóa thành axit axetic và tác động lên lớp cảm biến SnO2 làm cho điện trởgiảm Bằng cách sử dụng điện trở tải bên ngoài, sự thay đổi điện trở được chuyển đổithành điện áp tương ứng

III TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN LINH KIỆN

Arduino thật ra là một bo mạch vi xử lý được dùng để lập trình tương tác với các thiết

bị phần cứng như cảm biến, động cơ, đèn hoặc các thiết bị khác Đặc điểm nổi bật củaArduino là môi trường phát triển ứng dụng cực kỳ dễ sử dụng, với một ngôn ngữ lập trình

có thể học một cách nhanh chóng ngay cả với người ít am hiểu về điện tử và lập trình Vàđiều làm nên hiện tượng Arduino chính là mức giá rất thấp và tính chất nguồn mở từ phầncứng tới phần mềm Chỉ với khoảng $30, người dùng đã có thể sở hữu một board Arduino

có 20 ngõ I/O có thể tương tác và điều khiển chừng ấy thiết bị

Board Arduino Nano có cấu tạo, số lượng chân vào ra là tương tự như board ArduinoUno tuy nhiên đã được tối giản về kích thước cho tiện sử dụng hơn Do được tối giản rấtnhiều về kích thước nên Arduino Nano chỉ được nạp code và cung cấp điện bằng duynhất 1 cổng mini USB

Thông số kĩ thuật chi tiết: + Vi xử lý ATmega328 (phiên bản v3.0)

+ Điện áp hoạt động 5 V

+ Điện áp đầu vào (khuyến nghị) 7-12 V

+ Điện áp đầu vào (giới hạn) 6-20 V

+ Chân vào/ra số 14 (6 chân có khả năng xuất ra tín hiệu PWM)

+ Chân vào tương tự 8

+ Dòng điện mỗi chân vào/ra 40 mA

+ Bộ nhớ 16 KB (ATmega168), 32 KB (ATmega328) trong đó 2 KB dùng để nạpbootloader

+ SRAM 1 KB (ATmega168) hoặc 2 KB (ATmega328)

+ EEPROM 512 bytes (ATmega168) hoặc 1 KB (ATmega328)

+ Xung nhịp 16 MHz

+ Kích thước 0.73" x 1.70"

1.2 GIỚI THIỆU VỀ ARDUINO IDE VÀ NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH CHO

ARDUINO

Thiết kế bo mạch nhỏ gọn, trang bị nhiều tính năng thông dụng mang lại nhiều lợi thếcho Arduino, tuy nhiên sức mạnh thực sự của Arduino nằm ở phần mềm Môi trường lậptrình đơn giản dễ sử dụng, ngôn ngữ lập trình Wiring dễ hiểu và dựa trên nền tảng C/C++rất quen thuộc với người làm kỹ thuật Và quan trọng là số lượng thư viện code được viếtsẵn và chia sẻ bởi cộng đồng nguồn mở là cực kỳ lớn

Arduino IDE là phần mềm dùng để lập trình cho Arduino Môi trường lập trìnhArduino IDE có thể chạy trên ba nền tảng phổ biến nhất hiện nay là Windows, MacintoshOSX và Linux Do có tính chất nguồn mở nên môi trường lập trình này hoàn toàn miễnphí và có thể mở rộng thêm bởi người dùng có kinh nghiệm Ngôn ngữ lập trình có thểđược mở rộng thông qua các thư viện C++ Và do ngôn ngữ lập trình này dựa trên nềntảng ngôn ngữ C của AVR nên người dùng hoàn toàn có thể nhúng thêm code viết bằngAVR vào chương trình nếu muốn

2.1 Giới thiệu cảm biến MQ3

Cảm biến đo nồng độ cồn kiểu bán dẫn điện trở MQ3 với lớp bán dẫn làm bằng SnO2được bọc trong một bệ gốm có khả năng chịu đựng cao trong môi trường khắc nghiệt lêntới 200 ° C Hình 1 mô tả cảm biến MQ3 trong thực tế

Hình 1 (a) Cảm biến MQ3, (b) Sơ đồ mạch và kích thước cảm biến MQ3

Đặc thù của cảm biến MQ3 có độ nhạy cao trong môi trường có cồn và không nhạycảm với khói thuốc lá, xăng, dầu nên nó có khả năng phát hiện chính xác nồng độ cồntrong môi trường không khí bình thường được thể hiện trong hình 2.

Hình 2 Độ nhạy của MQ3 đối với các chất khí khác nhau

Hình 3 Ảnh hưởng của nhiệt độ và độ ẩm đến cảm biến MQ3

Đối với cảm biến MQ3, nó có các tính năng sau:

 Độ nhạy cao với hơi ethanol

 Độ ổn định và độ tin cậy cao trong một thời gian dài

 Tuổi thọ cao và chi phí thấp

 Sử dụng mạch điện đơn giản

Tuy nhiên, hiệu ứng phát hiện nồng độ cồn của cảm biến này còn phụ thuộc điều kiệnnhiệt độ như hình b Khi nhiệt độ bề mặt cảm biến được sấy nóng tới 60ºC, thời gian cầnthiết cần thiết để phát hiện nồng độ cồn kéo dài khoảng 6 giây Cũng trong môi trường

đó, khi nhiệt độ bề mặt cảm biến là 20ºC thời gian phát hiện nồng độ cồn kéo dài từ 3đến 5 phút Do đó trong khi thiết kế mạch điện điều khiển cần đặc biệt chú ý đến sự ảnhhưởng của nhiệt độ và độ ẩm đến kết quả đo

Cảm biến có nguyên tắc hoạt động đơn giản, khi khí có cồn thổi vào cảm biến thì cảmbiến sẽ thay đổi điện trở, thông qua một mạch điện tử đơn giản ta có được thay đổi điệnáp ra tuyến tính so với nồng độ cồn

Hình 4 Sơ đồ chân của cảm biến nồng độ cồn MQ3

VCC: Cung cấp nguồn 5V cho cảm biến

GND: Cung cấp đất cho cảm biến

DOUT: Chân ra mức 0 nếu có cồn, mức 1 nếu không có cồn

AOUT: Chân ra tương tự tuyến tính với nồng độ cồn

2.2 Tính toán và hiệu chỉnh cảm biến MQ3

Mối quan hệ giữa nồng độ cồn MQ3 và tỉ lệ Rs/R0 là quan hệ phi tuyến Theo côngthức của Girono, tỉ lệ (Rs/ Ro) của cảm biến MQ3 và nồng độ cồn trong không khí (mg/l)

có mối quan hệ là hàm năng lượng: