ARTIGO Bafômetro (Projeto Integrador 2)

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CRIANDO UM BAFÔMETRO ELETRÔNICO USANDO A PLATAFORMA ARDUINO UNO
Henrique de Amorim Souza
INTRODUÇÃO
Bafômetro é um aparelho que permite estipular a concentração de álcool nos pulmões de uma pessoa analisando o ar exalado por ele (a).
Atualmente o Bafômetro eletrônico é utilizado por diversas forças militares ao redor do mundo com o intuito de medir o nível de álcool ingerido por motoristas que se encontram embriagados. O aparelho foi inventado em 1974 pelo cientista britânico Tom Parry Jones (1935 – 2013), desde então o aparelho vem sendo modificado e elaborado na parte química quantitativa. Com a evolução do aparelho as regras também mudaram, a Lei Complementar 11.705, conhecida como “Lei Seca”, quem for pego pela Operação Lei Seca dirigindo sob o efeito de álcool ou se recusar a fazer o teste do bafômetro, pagará uma multa superior ao valor cobrado atualmente, que é de R$ 1915,00 reais, para os que apresentarem concentração maior que de 0,1 a 0,29 mg de álcool por litro de ar expelido dos pulmões, e suspensão do direito de dirigir por doze (12) meses.
A concentração de álcool no sangue é medida por uma correlação entre a concentração de ar expelido pelo pulmão e a concentração de álcool presente no sangue, exemplo: para a concentração de 0,1 mg/L de alveolar haverá uma concentração de 0,2 mg/L (0,2 gramas de álcool em 1 litro de sangue.
O projeto tem como por objetivo o desenvolvimento de um mecanismo eletrônico utilizando o sensor de gás MQ-3, uma unidade de micro controlador Arduino Uno e alguns displays (ou leds) que permite a leitura do projeto utilizando algoritmos de leitura que simplifique as medidas obtidas com as leituras feitas. A leitura alcoólica lida é exibida no display (ou led) e a calibração foi realizada através de simulações físicas e computacionais com diferentes concentrações de álcool.
Esse projeto do bafômetro eletrônico foi idealizado com o intuito de produção de baixo custo, podendo ser operado por medições de concentração de álcool no ar razoavelmente através de uma concentração de álcool no ar. 
		
OBJETIVO
Exibir o nível de concentração de álcool no sangue
Exibir um bafômetro eletrônico controlado pela plataforma Arduino
Realizar medições e testes de concentrações de álcool no ar com uma precisão de valores reais e aproximado das concentrações de álcool no sangue.
METODOLOGIA
Arduino é uma plataforma eletrônica fácil de usar tornando-se uma ferramenta para os desenvolvimentos de sistemas micro controlados. Utilizando umas das suas entradas analógicas conectando o sensor MQ-3 como sensibilidade e aquecimento de sua resistência interna e números de medições realizadas sequencialmente. O sensor é calibrado através de um sistema onde submetido a diversas concentrações de álcool, com o intuito de estabelecer faixas que correlacionam à leitura do sensor através da porta serial “COM três” a seu equivalente em gramas por mililitro de álcool por litro de água destilada. Portanto, a leitura do sensor é disponibilizada no display (ou led) com o seu teor e nível alcoólico (mg/L)
1° Passo – Pesquisa do tipo de projeto: Com a pesquisa feita, foi realizado um estudo de micro controladores e foi verificado que a plataforma Arduino Uno era a mais viável para iniciantes, logo: utilizou –se a programação C++. Em seguida listou –se os componentes eletrônicos necessário para inicialização do circuito e obtive a seguinte lista de componentes.
1 Arduino Uno
1 Sensor de Álcool MQ-3
1 Protoboard
7 LEDs de cores variados
6 Resistores de 330 Ω
1 Resistor de 10 KΩ
Alguns Jumpers
2° Passo – Calibrar o Sensor para obter precisão do sensor MQ-3 para obter o funcionamento do circuito. Os pinos do sensor é ilustrado abaixo na figura, sua sensibilidade está relacionada a sua resistência interna, o que o torna as leituras obtidas após um tempo de pré –aquecimento de 5 minutos.
Figura esquemática do sensor – http://labdegaragem.com/profiles/blogs/tutorial-bafometro
Para determinar a concentração de álcool foi necessário fazer um estudo das equações utilizadas, com isso chegamos a seguinte equação:
M = n / V
Em que M = massa molar [n1 / V(L)
n = Número de soluto
V = Volume de solução [L]
n1 = massa de soluto / massa de solução = m1 / M1
Substituindo o valor da equação da massa molar na equação da molaridade, chegamos à seguinte conclusão:
M = m1 / M1 . V(L)
No final dos cálculos o fator de correção foi utilizado para que a utilização do álcool com 95% de pureza não interferisse no resultado final, pois para uma concentração pura é necessário um álcool com 100%. Logo: é preciso relacionar em uma regra de 3 simples o valor do volume obtido para o álcool 95% e descobrindo o valor do álcool 100%. Outra importante ferramenta muito útil para a calibração do sensor foi a utilização de um circuito como indicador, onde cada valor obtido na porta analógica será encaixado um conjunto de LED’s o que resultou como bom parâmetro para amostragem. A utilização de água destilada potencializa a eliminação de erros durante a medição de valores devido a concentração de minérios na água.
3° Passo – Montagem do Circuito com LED’s implementando a porta lógica aplicada na programação.
O funcionamento da porta “COM3”: com uma tensão de entrada 5V aplicada no circuito Arduíno, para cada valor máximo lido durante um determinado intervalo de tempo pela porta serial “COM3”, com uma tensão de saída determinada em escala de 0 a 1023, conversor de 10 bits. O que acontece para cada valor lido de tensão terá um respectivo de concentração, originando um gráfico de concentração em função da tensão de saída.
MONTAGEM DO CIRCUITO MODELO 1
Figura 1: Diagrama do circuito lógico bafômetro
Para a montar o circuito com LED’s, foi necessário a coleta de dados coletados durante a calibração do sensor para a construção de um gráfico. Esse gráfico é responsável pelo fornecimento da função que fará a conversão de valores obtidos na porta serial “COM3” em valores de concentração de mg de álcool / litro de ar. Encontra-se na figura abaixo.
Figura 2: Código inicial do circuito
APLICAÇÃO
 O bafômetro pode ser aplicado em testes de nível álcool ingerido por pessoas para averiguar se a pessoa ingeriu uma quantidade exagerada de álcool com o objetivo de indicar o nível de concentração alcoólica ingerida no sangue pelos motoristas embriagados.
PROPOSTA DE UTILIZAÇÃO PARA DO BAFÔMETRO
	Diante dos trágicos acidentes de trânsitos ocorridos por motoristas embriagados no Brasil e no mundo o bafômetro poderia ser inserido em um circuito eletrônico do automóvel, funcionaria da seguinte forma: Com o bafômetro inserido no circuito do automóvel o motorista faria um teste no bafômetro para averiguar o teor de álcool, se for constatado que existe teor de álcool no sangue do motorista por mais fraco que seja o teor de álcool o carro não viria a funcionar, caso contrário o veículo funcionaria normalmente.
CONHECENDO O ARDUINO UNO
Arduino Uno é uma plataforma eletrônica Open-Source, que se baseia em hardware e software fáceis de utilizar. O Arduíno conta com uma IDE que pode ser baixada gratuitamente pela internet que permite a programação do dispositivo utilizando a linguagem C/C++. O Arduino possui uma intensa e ampla comunidade ao redor do mundo, que troca informações e permite a popularização da plataforma [ARDUINO.CC 2014].
A plataforma Arduino utiliza um Microcontrolador ATMEGA (chip controlador agravável) com a função de receber e entregar o fluxo de informações com com o controle por ambiente virtual.
Figura 3: Arduino Uno. Fonte: http//www.arduino.cc/em/arduinouno
MONTAGEM DO CIRCUITO MODELO 2
Figura 4: Proposta de utilização para um segundo modelo de circuito bafômetro
CIRCUITO APRIMORADO
Figura 5: Modelo de um circuito aprimorado
CÓDIGO DO NO CIRCUITO COM DISPLAY LCD
Figura 6: Algoritmo do circuito aprimorado
ORIENTAÇÃO PARA USO VEICULAR
O bafômetro poderia ser implementado no uso veicular como forma à coibir o manuseio do veículo, o método funcionariada seguinte forma: O condutor ao ligar o veículo automaticamente o sistema controlado por um microcontrolador coibiria o funcionamento do veículo, sendo assim a diminuição por embriaguez diminuiria nas estradas.
FORMAS DE DRIBLAR O BAFÔMETRO
O bafômetro pode ser manipulado por pessoas não autorizadas, por exemplo: O condutor que irá dirigir fará o teste do bafômetro por outra pessoa X, assim o veículo iria ligar. Para coibir essa prática seria necessário mais um sistema controlado por microcontrolador usando interface de identificação facial ou digital.
CONCLUSÃO
Neste experimento conclui-se que a plataforma Arduíno Uno aborda um meio tecnológico avançado que consiste em um dispositivo que controla a ignição obtida no resultado do bafômetro, se o dispositivo não detectar teor alcoólico a ignição será liberada caso contrário será bloqueado. O objetivo real desse protótipo é demonstrar seu real funcionamento com finalidades de coibir motoristas de dirigir sob efeito de álcool.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
http://www.brasil.gov.br/cidadania-e-justica/2016/10/multa-para-motoristas-alcoolizados-aumenta-a-partir-de-novembro
https://en.wikipedia.org/wiki/Tom_Parry_Jones
http://www.planalto.gov.br/ccivil_03/_ato2007-2010/2008/lei/l11705.htm
http://brasilescola.uol.com.br/quimica/lei-seca.htm
https://coad.jusbrasil.com.br/noticias/2413963/bafometro-stj-aplica-entendimento-sobre-aplicacao-da-lei-seca
http://zh.clicrbs.com.br/rs/noticias/noticia/2014/03/estudantes-criam-bafometro-para-carro-que-impede-motorista-de-dirigir-bebado-4457433.html
https://en.wikipedia.org/wiki/Tom_Parry_Jones
http://blog.filipeflop.com/sensores/bafometro-com-arduino.html
http://labdegaragem.com/profiles/blogs/tutorial-bafometro-utilizando-o-sensor-de-gas-alcool-com-arduino
http://electronicpiece.blogspot.com.br/2012/08/arduino-bargraph.html