O sensor de ´alcool foi submetido a v´arios testes em que participaram as 6 pessoas volunt´arios.
Acerca dos 6 volunt´arios foram registados os seguintes dados relevantes: g´enero, idade, peso, altura, ´ındice de massa corporal, ´agua corporal total, tipo de bebida e respetiva quantidade.
A ´agua corporal total ´e assumida como 60% do peso de um indiv´ıduo entre os 19 e os 50 anos (equa¸c˜ao5.7). O ´ındice de massa corporal (IMC) ´e calculado pela express˜ao
5.8.
ACT (L) = 0, 6 · P eso(Kg) (5.7)
IMC = P eso(Kg)
Altura2(m) (5.8)
Na execu¸c˜ao dos testes foram utilizadas trˆes bebidas alco´olicas diferentes no sentido de testar a resposta do sensor a diferentes concentra¸c˜oes de ´alcool (cerveja, vinho e whisky). Cada bebida foi tamb´em ingerida em diferentes quantidades (400 ml, 150 ml, 50 ml) dependendo do seu teor alco´olico.
Foram escolhidos cinco volunt´arios para ingerir uma das trˆes bebidas alco´olicas escolhidas e o sexto volunt´ario foi escolhido para testar o sensor no in´ıcio de todos os testes, sem ter ingerido quaisquer bebidas alco´olicas.
As seguintes tabelas mostram resultados obtidos em cada teste espec´ıficos para cada volunt´ario. S˜ao mostradas todas as convers˜oes e compara¸c˜oes dos valores registados para, por fim, ser apresentado o produto final da calibra¸c˜ao do sensor.
Tabela 5.1 – Tabela de caracter´ısticas do volunt´ario 1.
Sexo Idade Peso (kg) Altura (m) IMC ACT (L) Bebida Teor Alco´olico Quantidade (ml)
Masculino 23 74 1,70 25,6 44,4 Cerveja 6% 400
Tabela 5.2 – Resultados registados nos testes do volunt´ario 1.
No
de Sensor Grove Sensor Sensor Sensor Bebidas Valor Inteiro Grove (V) Comercial (g/L) Grove (g/L)
0 665 3,2 0 0 1 378 1,85 0,3 0,35 2 358 1,75 0,5 0,5 3 320 1,56 0,7 0,7 4 296 1,45 0,8 0,8 5 285 1,39 0,9 0,9 6 229 1,12 1,1 1,1 7 214 1,04 1,2 1,2
Figura 5.34 – Rela¸c˜ao entre o n´umero de bebidas e os resultados do sensor Comercial (volunt´ario 1).
Figura 5.35 – Rela¸c˜ao entre o n´umero de bebidas e os resultados do sensor Grove (volunt´ario 1).
Volunt´ario n´umero 2:
Tabela 5.3 – Tabela de caracter´ısticas do volunt´ario 2.
Sexo Idade Peso (kg) Altura (m) IMC ACT (L) Bebida Teor Alco´olico Quantidade (ml)
Masculino 22 82 1,72 27,71 49,2 Cerveja 6% 400
Tabela 5.4 – Resultados registados nos testes do volunt´ario 2.
No
de Sensor Grove Sensor Sensor Sensor Bebidas Valor Inteiro Grove (V) Comercial (g/L) Grove (g/L)
0 670 3,27 0 0 1 487 2,38 0,2 0,2 2 371 1,81 0,4 0,4 3 355 1,74 0,5 0,5 4 350 1,71 0,6 0,6 5 300 1,47 0,7 0,7 6 273 1,34 1,0 1,0 7 273 1,34 1,0 1,0
Figura 5.36 – Rela¸c˜ao entre o n´umero de bebidas e os resultados do sensor Comercial (volunt´ario 2).
Figura 5.37 – Rela¸c˜ao entre o n´umero de bebidas e os resultados do sensor Grove (volunt´ario 2).
Tabela 5.5 – Tabela de caracter´ısticas do volunt´ario 3.
Sexo Idade Peso (kg) Altura (m) IMC ACT (L) Bebida Teor Alco´olico Quantidade (ml)
Feminino 22 54 1,60 21,09 32,4 Vinho 11% 150
Tabela 5.6 – Resultados registados nos testes do volunt´ario 3.
No
de Sensor Grove Sensor Sensor Sensor Bebidas Valor Inteiro Grove (V) Comercial (g/L) Grove (g/L)
0 657 3,21 0 0 1 547 2,67 0,1 0,1 2 453 2,21 0,2 0,2 3 387 1,89 0,3 0,3 4 364 7,78 0,4 0,4 5 350 1,71 0,6 0,6 6 263 1,29 1,0 1,0 7 245 1,20 1,1 1,1
Figura 5.38 – Rela¸c˜ao entre o n´umero de bebidas e os resultados do sensor Comercial (volunt´ario 3).
Figura 5.39 – Rela¸c˜ao entre o n´umero de bebidas e os resultados do sensor Grove (volunt´ario 3).
Volunt´ario n´umero 4:
Tabela 5.7 – Tabela de caracter´ısticas do volunt´ario 4.
Sexo Idade Peso (kg) Altura (m) IMC ACT (L) Bebida Teor Alco´olico Quantidade (ml)
Masculino 22 72 1,69 25,21 43,2 Vinho 11% 150
Tabela 5.8 – Resultados registados nos testes do volunt´ario 4.
No
de Sensor Grove Sensor Sensor Sensor Bebidas Valor Inteiro Grove (V) Comercial (g/L) Grove (g/L)
0 665 3,2 0 0 1 552 2,7 0,1 0,1 2 514 2,51 0,2 0,15 3 514 2,51 0,2 0,15 4 487 2,38 0,2 0,2 5 378 1,85 0,3 0,35
Figura 5.40 – Rela¸c˜ao entre o n´umero de bebidas e os resultados do sensor Comercial (volunt´ario 4).
Figura 5.41 – Rela¸c˜ao entre o n´umero de bebidas e os resultados do sensor Grove (volunt´ario 4).
Tabela 5.9 – Tabela de caracter´ısticas do volunt´ario 5.
Sexo Idade Peso (kg) Altura (m) IMC ACT (L) Bebida Teor Alco´olico Quantidade (ml)
Feminino 21 62 1,65 22.77 37,2 Whisky 40% 50
Tabela 5.10 – Resultados registados nos testes do volunt´ario 5.
No de Sensor Grove Sensor Sensor Sensor Bebidas Valor Inteiro Grove (V) Comercial (g/L) Grove (g/L)
0 665 3,2 0 0 1 453 2,21 0,2 0,2 2 350 1,71 0,5 0,6 3 285 1,39 0,9 0,9 4 276 1,35 1,0 1,0 5 214 1,05 1,2 1,2
Figura 5.42 – Rela¸c˜ao entre o n´umero de bebidas e os resultados do sensor Comercial (volunt´ario 5).
Figura 5.43 – Rela¸c˜ao entre o n´umero de bebidas e os resultados do sensor Grove (volunt´ario 5).
Tabela 5.11 – Resultados finais da calibra¸c˜ao.
Grove Comercial Grove RS RS0 RS/RS0 PPM Convers˜ao
Valor Inteiro (g/L) (V) (Ohms) (Ohms) (g/L)
820 0 4 4 4 1 - - 552 0,1 2,7 1,17 4 0,29 100 0,1 547 0,1 2,67 1,15 4 0,29 100 0,1 514 0,2 2,51 1,01 4 0,25 150 0,15 487 0,2 2,38 0,9 4 0,22 200 0,2 453 0,2 2,21 0,79 4 0,20 200 0,2 387 0,3 1,89 0,61 4 0,15 350 0,35 378 0,3 1,85 0,59 4 0,15 350 0,35 371 0,4 1,81 0,57 4 0,14 400 0,4 364 0,4 1,78 0,55 4 0,14 400 0,4 358 0,5 1,75 0,54 4 0,135 500 0,5 355 0,5 1,74 0,53 4 0,132 500 0,5 350 0,6 1,71 0,52 4 0,13 600 0,6 320 0,7 1,56 0,45 4 0,113 700 0,7 300 0,7 1,47 0,42 4 0,105 700 0,7 296 0,8 1,45 0,41 4 0,103 800 0,8 285 0,9 1,39 0,39 4 0,10 900 0,9 276 1,0 1,35 0,37 4 0,09 1000 1,0 273 1,0 1,33 0,36 4 0,09 1000 1,0 263 1,0 1,29 0,35 4 0,088 1000 1,0 245 1,1 1,2 0,29 4 0,08 1100 1,1 229 1,1 1,12 0,29 4 0,072 1100 1,1 214 1,2 1,05 0,27 4 0,07 1200 1,2
A tabela 5.11 mostra todos os valores obtidos nos testes, o valor de RS, o r´acio
entre RS e RS0 (calculado anteriormente), o correspondente valor da concentra¸c˜ao
de ´alcool em PPM segundo a figura da folha de dados do sensor (figura 5.18) e a respetiva convers˜ao para g/L segundo a equa¸c˜ao 5.6.
Figura 5.45 – Resultados do sensor Grove em volts em fun¸c˜ao da concentra¸c˜ao de ´alcool em g/L.
A coluna “convers˜ao” da tabela 5.11 corresponde `a convers˜ao de PPM para g/L e, portanto, representa a calibra¸c˜ao final do sensor.
Uma vez que apenas foi detetado ´alcool quando o valor inteiro do sensor ´e inferior 106
a 512, ´e seguro deixar o sensor repousar depois de cada medida at´e que o seu valor n˜ao seja correspondente `a presen¸ca de ´alcool, ou seja, o sensor dever´a atingir um valor inteiro de cerca de 600 para que se possa proceder `a pr´oxima medi¸c˜ao. Depois de atingir este valor, o sensor encontra-se pronto a fazer testes. Este facto implica que, ap´os cada teste, seja estritamente necess´ario aguardar que o sensor estabilize at´e que o seu valor inteiro seja 600, caso contr´ario a medida efetuada n˜ao ´e vi´avel. Para recolher uma amostra do sopro do utilizador ´e necess´ario guardar v´arios valores do sensor (cerca de 15) j´a que, ao longo da extens˜ao do sopro, ser´a escolhido um valor m´ınimo, devolvido pelo sensor, da amostra recolhida que corresponde ao valor m´aximo de ´alcool detetado nessa pessoa, ou seja, das 15 leituras correspondentes `a amostra de sopro, ser´a ent˜ao guardado o valor m´ınimo.
Um valor m´ınimo ser´a uma melhor op¸c˜ao do que uma m´edia uma vez que ao devolver o valor m´aximo de ´alcool detetado, o utilizador estar´a mais salvaguardado.
O mecanismo utilizado atrav´es da programa¸c˜ao do microcontrolador segue o fluxo da figura 5.46.
Para que o fluxo da figura fosse seguido, a interface do utilizador deve servir para informar o mesmo do momento certo em que deve soprar no sensor e o tempo em que deve esperar pelo seu aquecimento.
Assim, o LCD ir´a informar o utilizador de que o sensor se encontra em aquecimento (o valor inteiro do sensor ainda n˜ao atingiu 600) e, quando este j´a se encontrar pronto a fazer medi¸c˜oes, ser´a mostrada uma mensagem de aviso, bem como os resultados do teste.
A figura 5.47 representa a interface do LCD .
Figura 5.47 – Apresenta¸c˜ao dos resultados ao utilizador. (A) representa o display inicial, (B), (C) e (D) representam a fase de aquecimento do sensor, (E) representa a fase em que o sensor j´a foi aquecido e o utilizador pode proceder `as medi¸c˜oes e (F) apresenta o resultado.
´
E importante referir que todos os sensores de ´alcool baseados na an´alise do sopro s˜ao afetados pela temperatura e humidade do ambiente em que se encontram. Assim, ´e necess´ario que o utilizador n˜ao fa¸ca in´umeras leituras sucessivas pois os resultados ir˜ao ser afetados. Este facto verificou-se tamb´em depois de serem feitas algumas leituras sucessivas no sensor comercial. O sensor deve ser mantido num ambiente protegido.