模块化酒精检测装置
技术领域
本实用新型涉及酒精检测技术领域，尤其涉及一种模块化酒精检测装置。
背景技术
酒精检测仪是用来检测人体是否摄入酒精及摄入酒精多少程度的仪器。主要应用于交通运输业、地下开采等，目前应用较多的是交通警察手中拿的酒精测试仪。
现有的酒精检测仪包含各种功能模块包括显示屏各控制按键等，其体积比较庞大，各输入输出接口相对固定，通用性不强。另外，酒精检测精度较低。
实用新型内容
本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种模块化酒精检测装置。
为实现上述目的，本实用新型实施例提供一种模块化酒精检测装置，所述模块化酒精检测装置包括：壳体模块；
人体呼气采集装置，所述人体呼气采集装置安装在所述壳体模块内，用于采集定量的人体呼出气体；
酒精检测模块电路，所述酒精检测模块与所述人体呼气采集装置连接，所述酒精检测模块电路用于将所述人体呼出气体进行酒精检测；
所述酒精检测模块电路上设有通讯模块，所述通讯模块用于将酒精检测结果传输至外接设备。
进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述通讯模块包括有线通信或无线通信；所述有线通信包括UART和/或RS232协议通讯，所述无线通信无线包括蓝牙和/或者wifi协议通讯。
进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述壳体模块上设有吹气通道，所述吹气通道用于与吹气管连接；
所述人体呼气采集装置包括：电化学酒精传感器气路、气囊和电磁铁，所述电化学酒精传感器气路内设有电化学酒精传感器，所述气囊设有气囊进气口，所述电化学酒精传感器气路进气口与所述吹气通道的出气口连通，所述电化学酒精传感器气路出气口与所述气囊进气口连通，所述电磁铁的活塞与气囊相连，用于通过所述电磁铁拉动气囊进行人体呼气的抽入与排出。
进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述酒精检测模块电路包括：
酒精检测电路，所述酒精检测电路与所述电化学酒精传感器电极相连，所述酒精检测电路将所述气囊抽取的定量人体呼出气体进行酒精浓度的检测处理；
微处理器，所述微处理器与所述酒精检测电路电性连接，所述微处理器用于接收所述酒精检测电路的检测处理输出，并通过所述通讯接口将检测结果输出至外接设备。
进一步地，根据本实用新型的一个实施例，还包括人体呼气采集驱动电路，所述人体呼气采集驱动电路分别与所述微处理器及电磁铁，所述人体呼气采集驱动电路用于在所述微处理器的控制下输出气压采集驱动信号，对所述电磁铁进行人体呼出气体采集驱动。
进一步地，根据本实用新型的一个实施例，还包括吹气压力检测电路，所述吹气压力检测电路包括压力传感器和压力前端处理电路；所述压力传感器的与所述吹气通道相连，压力传感器还与所述压力前端连接，所述压力传感器用于检测人体吹气的压力变化，并通过所述压力前端处理后传输至所述微控制器，通过所述微控制器判断是否正在吹气以及吹气的流速。
进一步地，根据本实用新型的一个实施例，还包括温度传感器，所述温度传感器与所述微处理器连接，所述温度传感器用于检测温度，并将检测温度传输至所述微处理器，微处理器通过温度信息对所测得的数据进行温度补偿。
进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述酒精检测电路包括：
电化学酒精传感器；
前端信号处理电路，所述前端信号处理电路包括集成运放U1、电阻R7、电阻R3、电阻R8、电阻R39和电阻R5，所述电阻R7的一端与所述电化学酒精传感器的一输出端连接，所述电阻R7的另一端与所述集成运放U1的负端连接，所述电阻R3的一端与所述集成运放U1的负端连接，所述电阻R3的另一端与所述集成运放U1的输出端连接，所述电阻R8的一端与所述电化学酒精传感器的另一端连接，所述电阻R8的一端与所述集成运放U1的正端连接，所述电阻R39的一端与所述集成运放U1的正端连接，所述电阻R39与参考地连接，所述电阻R5的一与所述集成运放U1的输出端连接，所述电阻R5与所述微处理器的信号采集端连接。
进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述酒精检测电路还包括：
模数转换模块，所述模数转换模块的信号输入端与所述前端信号处理电路的信号输出端连接，所述模数转换模块的数据输出端与所述微处理器连接，所述模数转换模块用于将所述前端信号处理电路的输出信号进行模数转换后传输至所微处理器。
进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述电化学酒精传感器为化学燃烧式电化学酒精传感器。
进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述压力前端处理电路包括：
第一信号处理电路，所述第一信号处理电路包括集成运放U11、电阻 R104、电阻R105、电阻R106、电阻R107和电阻R114；所述电阻R104的一端与所述压力传感器的一输出端连接，所述电阻R104的另一端与所述集成运放 U11的负端连接，所述电阻R105的一端与所述集成运放U11的负端连接，所述电阻R105的另一端与所述集成运放U11的输出端连接，所述电阻R106的一端与所述压力传感器的另一端连接，所述电阻R106的另一端与所述集成运放 U11的正端连接，所述电阻R107的一端与所述集成运放U11的正端连接，所述电阻R107的另一端与参考地连接，所述电阻R114的一端与所述集成运放 U11的输出端连接，所述电阻R114的另一端为第一信号处理电路的信号输出端；
第二信号处理电路，所述第二信号处理电路包括集成运放U12、电阻 R108、可调电阻V1、电阻R109、电阻R112和电阻R113；所述电阻R108的一端与第一供电电压VDD连接，所述电阻R108的另一端与所述可调电阻V1的第一端及可调端连接，所述可调电阻V1的第二端与参考地连接，所述电阻 R109的一端与所述可调电阻V1的可调端连接，所述阻R109的另一端与所述集成运放U12的负端连接，所述电阻R112的一端与所述集成运放U12的负端连接，所述电阻R112的另一端所述集成运放U12的输出端连接，所述集成运放U12与所述第一信号处理电路的输出端连接，所述电阻R113的一端与所述集成运放U12的输出端连接，所述电阻R113另一端与所述微处理器的一电压采集端连接。
本实用新型实例通过人体呼气采集装置进行被测人的呼出气体的定量气体的采集并通过酒精检测模块电路对定量气体进行酒精浓度的检测，使得检测精度高，另外，通过通讯模块与外接模块进行通信，将检测结果传输至外接模块，使得所述模块化酒精检测装置可嵌入到其他电子设备中使用，成为一个独立的功能模块，体积较小，通用性较好，可应用到不同的酒精检测设备中进行酒精的检测。
附图说明
图1为本发明实施例提供的模块化酒精检测装置结构示意图；
图2为本发明实施例提供的模块化酒精检测装置分解结构示意图；
图3为本发明实施例提供的模块化酒精检测装置的酒精检测模块电路结构框图；
图4为本发明实施例提供的模块化酒精检测装置的酒精检测电路结构示意图；
图5为本发明实施例提供的模块化酒精检测装置吹气压力检测电路结构示意图；
图6为本发明实施例提供的模块化酒精检测装置人体呼气采集驱动电路结构示意图；
图7为本发明实施例提供的模块化酒精检测装置的温度传感器结构示意图；
图8为本发明实施例提供的模块化酒精检测装置的微处理器电路结构示意图；
图9为本发明实施例提供的模块化酒精检测装置有线通讯模块电路结构示意图；
图10为本发明实施例提供的模块化酒精检测装置的无线通信接口电路结构示意图。
附图标记：
酒精检测模块 01；
壳体模块 10；
吹气通道 101；
人体呼吸采集装置 20；
吹气管 201；
电化学酒精传感器气路 202；
电化学酒精传感器气路进气口 2021；
电磁铁 203；
气囊 204；
酒精检测模块电路 30；
微处理器 301；
酒精检测电路 302；
人体呼气采集驱动电路 303；
吹气压力检测电路 304；
压力传感器 3041；
温度传感器 305；
通讯模块 306；
通讯接口 307；
上位机 40；
被测人 50。
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本实用新型的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
参阅图1和图2，本实用新型提供一种模块化酒精检测装置，包括：壳体模块10、人体呼气采集装置和酒精检测模块电路30，所述人体呼气采集装置安装在所述壳体模块10内，用于采集定量的人体呼出气体；所述壳体模块10 为小型化模块，以方便将所述壳体模块10嵌入到其他设备中作为一个功能模块使用。所述模块化酒精检测装置在使用时，所述人体呼气采集装置通过吹气管201与被检测人的呼气口接触，用于收集定量人体呼出气体。
所述酒精检测模块与所述人体呼气采集装置连接，所述酒精检测模块电路30用于将所述人体呼出气体进行酒精检测；当被检测人饮酒时，被检测人的呼出气体中便包含有酒精气体，所述酒精检测模块用于将所述定量的呼出气体进行酒精的检测。在本实用新型的一个实施例中，可采用化学燃烧式酒精传感器进行酒精含量的检测。通过所述酒精传感器可将酒精含量信息转换为相对应的电量信息，例如，与所述酒精含量相配的电压信息或电流信息。由于输出电压信号或电流信号与酒精含量成正比例关系，所述酒精检测模块根据所述酒精传感器输出电压信息或电流信息，从而获取所述定量呼出气体的酒精含量，根据酒精含量和定量的呼出气体的比例，则可获取被测人呼出气体的酒精浓度。
所述酒精检测模块电路30上设有通讯模块306，所述通讯模块306用于将酒精检测结果传输至外接设备。用于本实用新型主要作为模块化设备嵌入到其他设备中作为一个功能模块使用。通过所述通讯模块306可将所述酒精检测模块电路30获取的酒精浓度数据传输到其他设备中进行使用。如图1中所示，在有线通讯时，所述酒精检测模块电路30通过通讯接口307与所述其他设备通信进行数据的传输。
参阅图9和图10，所述通讯模块包括有线通信或无线通信；所述有线通信包括UART和/或RS232协议通讯，所述无线通信无线包括蓝牙和/或者wifi协议通讯。如图9中所示，有线通讯时，通过RS232协议转换芯片将所述微处理器输出的检测结果传输到其他设备；如图10中所示，无线通讯时，通过接口与无线通讯模块连接，将所述微处理器输出的检测结果传输到其他设备
本实用新型实例通过人体呼气采集装置进行被测人的呼出气体的定量气体的采集并通过酒精检测模块电路30对定量气体进行酒精浓度的检测，使得检测精度高，另外，通过通讯模块307与外接模块进行通信，将检测结果传输至外接模块，使得所述模块化酒精检测装置可嵌入到其他电子设备中使用，成为一个独立的功能模块，可应用到不同的酒精检测设备中进行酒精的检测。
参阅图1和图2，所述壳体模块10上设有吹气通道，所述吹气通道用于与吹气管201连接；如图2中所示，所述吹气通道设置在所述壳体模块10的一侧的位置，所述吹气通道为中空结构，通过与吹气管201连接，以采集被测人的呼出气体。
所述人体呼气采集装置包括：电化学酒精传感器气路202、气囊204和电磁铁203，所述电化学酒精传感器气路202内设有电化学酒精传感器，所述气囊设有气囊进气口，所述电化学酒精传感器气路202进气口与所述吹气通道 101的出气口连通，所述电化学酒精传感器气路出气口与所述气囊204进气口连通，所述电磁铁203的活塞与气囊204相连，用于通过所述电磁铁203拉动气囊204进行人体呼气的抽入与排出。如图2中所示，所述电化学酒精传感器气路202设置在所述酒精检测模块电路30的电路板上，所述电化学酒精传感器气路202进气口2021通过接头与所述吹气通道101的出气口连通。以将被检测人的呼出气体进行采集，即在所述电磁铁203的作用下，通过电磁铁203推拉所述气囊204进行气体的抽取和排出。所述电磁铁203安装在所述酒精检测模块电路30的电路板上。在进行酒精检测时，通过所述电磁铁203带动活塞运动推拉所述气囊抽取定量气体进行检测。
参阅图3，所述酒精检测模块电路30包括：酒精检测电路302和微处理器 301，所述酒精检测电路与所述电化学酒精传感器电极相连，所述酒精检测电路将所述气囊204抽取的定量人体呼出气体进行酒精浓度的检测处理；电化学酒精传感器将抽取的定量气体进行检测转换为电信号输出，并通过所述酒精检测电路进行电信号的处理输出至所述微处理器301。
所述微处理器301与所述酒精检测电路302电性连接，所述微处理器301 用于接收所述酒精检测电路302的检测处理输出，并通过所述通讯接口307将检测结果输出至外接设备。所述微处理器301将所述酒精检测电路302输出的电信号进行检查采样，并根据采样结果获取酒精的浓度。并将所述酒精的浓度输出到外接设备，以便所述外接设备进行数据的使用。
参阅图3和图6，还包括人体呼气采集驱动电路303，所述人体呼气采集驱动电路303分别与所述微处理器301及电磁铁203连接，所述人体呼气采集驱动电路303用于在所述微处理器301的控制下输出气压采集驱动信号，对所述电磁铁203进行人体呼出气体采集驱动。所述人体呼气采集驱动电路303在所述微处理器301的作用下输出气压驱动信号，所述气压驱动信号对所述电磁铁 203进行驱动。驱动所述电磁铁203开始推力所述气囊204进行气体的抽取以及气体的排出。参阅图6，所述人体呼气采集驱动电路303包括电源集成电路U1 及其外围电路，所述电源集成电路U1用于将所述模块化酒精检测装置的供电电压进行电压转换，以输出所述电磁铁203所需的供电电压，以对所述电磁铁 203进行驱动。如图6中所示，所述电磁铁203设置在接口J1上，并通过MOS 晶体管Q8对所述电磁铁203进行抽取气体的驱动控制。例如，所述微处理器 301通过控制所述MOS晶体管Q8的导通，以使所述电磁铁203推力所述气囊 204进行抽取气体，或通过控制所述MOS晶体管Q8的截止，以使所述电磁铁 203停止推力所述气囊204抽取气体。
参阅图3和图5，还包括吹气压力检测电路，所述吹气压力检测电路304 包括压力传感器和压力前端处理电路；所述压力传感器3041的与所述吹气通道101相连，压力传感器3041还与所述压力前端连接，所述压力传感器3041 用于检测人体吹气的压力变化，并通过所述压力前端处理后传输至所述微控制器301，通过所述微控制器301判断是否正在吹气以及吹气的流速。控制所述电磁铁203推力所述气囊204开始抽取定量人体呼出气体。所述人体呼出气体气压通过所述压力传感器3041转换成电信号输出，并通过所述压力前端处理电路将所述电信号处理后输出至所述微处理器301，所述微处理器301通过采样所述压力前端处理电路处理后的所述电信号，判断是否正在吹气以及吹气的流速。如果判断被测人正在吹气及气流足够大，则可以被抽取进行检测。此时，所述微控制器控制所述电磁铁203驱动所述气囊抽取定量人体呼出气体。
参阅图3和图7，还包括温度传感器305，所述温度传感器305与所述微处理器301连接，所述温度传感器305用于检测温度，并将检测温度传输至所述微处理器301，微处理器通过温度信息对所测得的数据进行温度补偿。所述温度传感器305用于温度的检测，并将温度检测结果传输至所述微处理器301，所述微处理器301进行酒精浓度的输出结果的调整，通过温度信息对所测得的数据进行温度补偿，以将所述酒精浓度的结果尽量接近真实值，减少检测误差。
参阅图4，所述酒精检测电路302包括：电化学酒精传感器和前端信号处理电路，所述前端信号处理电路包括集成运放U1、电阻R7、电阻R3、电阻 R8、电阻R39和电阻R5，所述电阻R7的一端与所述电化学酒精传感器的一输出端连接，所述电阻R7的另一端与所述集成运放U1的负端连接，所述电阻 R3的一端与所述集成运放U1的负端连接，所述电阻R3的另一端与所述集成运放U1的输出端连接，所述电阻R8的一端与所述电化学酒精传感器的另一端连接，所述电阻R8的一端与所述集成运放U1的正端连接，所述电阻R39的一端与所述集成运放U1的正端连接，所述电阻R39与参考地连接，所述电阻R5 的一与所述集成运放U1的输出端连接，所述电阻R5与所述微处理器301的信号采集端连接。所述集成运放U1、电阻R7、电阻R3、电阻R8、电阻R39和电阻R5构成比例运算放大电路，将所述电化学酒精传感器输出的电信号进行运算处理，例如，调整所述电化学酒精传感器的输出电平值，以方便所述微处理器301进行电压的采样处理。
参阅图，所述酒精检测电路302还包括：模数转换模块，所述模数转换模块的信号输入端与所述前端信号处理电路的信号输出端连接，所述模数转换模块的数据输出端与所述微处理器301连接，所述模数转换模块用于将所述前端信号处理电路的输出信号进行模数转换后传输至所微处理器301。所述模数转换模块包括模数转换器U8,所述模数转换器U8为高精度模数转换器，以将所述前端信号处理电路的输出电平信号进行高精度的数据采样，减少采样误差。并将采样后的数据传输至所述微处理器301。
进一步地，在本实用新型的一个实施例中，所述电化学酒精传感器为化学燃烧式电化学酒精传感器。通过采用化学燃烧式电化学酒精传感器可使得输出的酒精检测数据更加的准确。
参阅图5，所述压力前端处理电路包括：第一信号处理电路和第二信号处理电路，所述第一信号处理电路包括集成运放U11、电阻R104、电阻R105、电阻R106、电阻R107和电阻R114；所述电阻R104的一端与所述压力传感器 3041的一输出端连接，所述电阻R104的另一端与所述集成运放U11的负端连接，所述电阻R105的一端与所述集成运放U11的负端连接，所述电阻R105的另一端与所述集成运放U11的输出端连接，所述电阻R106的一端与所述压力传感器3041的另一端连接，所述电阻R106的另一端与所述集成运放U11的正端连接，所述电阻R107的一端与所述集成运放U11的正端连接，所述电阻 R107的另一端与参考地连接，所述电阻R114的一端与所述集成运放U11的输出端连接，所述电阻R114的另一端为第一信号处理电路的信号输出端；所述集成运放U11、电阻R104、电阻R105、电阻R106、电阻R107和电阻R114构成比例运算放大电路，将所述压力传感器3041输出的电信号进行运算处理，例如，调整所述压力传感器3041的输出电平值，以方便所述第二信号处理电路进行一步的处理。
所述第二信号处理电路包括集成运放U12、电阻R108、可调电阻V1、电阻R109、电阻R112和电阻R113；所述电阻R108的一端与第一供电电压VDD 连接，所述电阻R108的另一端与所述可调电阻V1的第一端及可调端连接，所述可调电阻V1的第二端与参考地连接，所述电阻R109的一端与所述可调电阻 V1的可调端连接，所述阻R109的另一端与所述集成运放U12的负端连接，所述电阻R112的一端与所述集成运放U12的负端连接，所述电阻R112的另一端所述集成运放U12的输出端连接，所述集成运放U12与所述第一信号处理电路的输出端连接，所述电阻R113的一端与所述集成运放U12的输出端连接，所述电阻R113另一端与所述微处理器301的一电压采集端连接。所述集成运放 U12、电阻R108、可调电阻V1、电阻R109、电阻R112和电阻R113构成可调式比例运算放大电路，将所述第一信号处理电路输出的电信号进行运算处理，例如，调整所述压力传感器3041的输出电平值，以方便所述为处理器进行一步的处理。通过调节所述可调电阻V1的电压值，可调节所述第二信号处理电路的输出电压值，以触发所述微处理器301开始控制所述电磁铁203抽气检测。
以上仅为本实用新型的实施例，但并不限制本实用新型的专利范围，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本实用新型说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本实用新型专利保护范围之内。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
