Hepimiz o minik, avuç içine sığan alkol test cihazını görmüşüzdür. Basit bir düğmeye basar, içine üfleriz ve birkaç saniye içinde bir sayı belirir ekranda. Peki, bu küçük alet arkasında nasıl bir bilim gizliyor? İçinde neler var? Ve nefesimizdeki alkolü gerçekten bu kadar hızlı ve doğru bir şekilde nasıl ölçebiliyor? Gel beraber bu soruların peşine düşelim, hatta içini açıp neyin ne olduğunu anlamaya çalışalım!
Gizemli Kutunun İçi: Neler Saklı?
El tipi bir alkol test cihazı, dışarıdan bakıldığında oldukça sade durur: bir düğme, bir ekran ve üfleme deliği. Düğmeye bastığımızda başlayan o geri sayım rutini var ya, işte orada bile bir numara dönüyor. Cihaz aslında o an sensörünü fiziksel olarak ısıtıyor! Evet, doğru duydun. Sensörün doğru çalışabilmesi için belirli bir sıcaklığa ulaşması gerekiyor. Geri sayım bittiğinde de “üfle” sinyali geliyor. Eğer üflemezseniz ne mi olur? Cihaz, akıllıca bunu fark eder ve ekranda “FL” (Fail) gibi bir hata mesajı gösterir.
Peki, içini açtığımızda neyle karşılaşıyoruz? Neredeyse her elektronik cihazda olduğu gibi, burada da bir devre kartı, ekran ve birkaç kablo var. Üfleme portundan gelen hava, doğrudan sensöre yönlendiriliyor ama ilginç bir detay var: havayı sensörün içinden zorla geçirmek yerine, üzerinden akmasını sağlayan küçük hava çıkışları bulunuyor. Yani nefesiniz sensörün yüzeyini yalayıp geçiyor diyebiliriz.
Devre kartına baktığımızda, elbette ekranı ve muhtemelen fabrika ayarları veya kalibrasyon için kullanılan bir potansiyometreyi görüyoruz. Tek bir AAA pille çalışan bu minicik alet, daha yüksek voltaj gerektiren bazı bileşenleri çalıştırmak için bir boost dönüştürücü kullanıyor. Ve tabii ki, her şeyin beyni olan bir mikrodenetleyici var: Holtek HT46R65 gibi 8 bitlik, analog-dijital dönüştürücü (ADC) ve LCD kontrolcüsü entegre edilmiş bir çip. Ayrıca, o tanıdık bip sesini çıkaran bir piezo zil de devrede. Şaşırtıcı değil mi, modern elektroniklerin çoğu aslında bu kadar temel bileşenlere indirgenebiliyor.
Kalpteki Küçük Mucize: Alkol Sensörü (MQ3 Serisi)
Bu küçük cihazın asıl sihri, içindeki alkol sensöründe yatıyor. Piyasada bu alana aynı firmanın ürettiği MQ3 serisi sensörler hakim. Özellikle MQ303A gibi modeller yaygın olarak kullanılıyor. Bu sensör, aslında üç terminalli bir yapıya sahip: ikisi ısıtıcı için, üçüncüsü ise sinyal için. Temel olarak, bu bir değişken direnç. Üzerinden geçen alkol buharının konsantrasyonuna göre direnci değişiyor.
Sensörün çalışma prensibi de oldukça enteresan: İçindeki ısıtıcı, kalay dioksit kaplı bir seramik peleti ısıtıyor. Etanol molekülleri bu sıcak kalay dioksit yüzeyine indiğinde, ortamdaki oksijenle tepkimeye giriyor ve su ile karbondioksit oluşturuyor. Bu tepkime, kalay dioksit yüzeyinden oksijen atomlarını çekerek, malzemenin elektriksel iletkenliğini, dolayısıyla direncini değiştiriyor. Ne kadar çok etanol gelirse, o kadar çok oksijen çekilir ve direnç de buna bağlı olarak daha fazla değişir.
Sensörün veri sayfaları, ısıtıcının 0.9 volt gerektirdiğini ve ölçüm yapmadan önce birkaç dakika dengeye gelmesi gerektiğini belirtir. Ancak kim bekleyecek ki? İşte bu yüzden cihazlarda bir kısayol kullanılıyor: ilk 10-15 saniye boyunca ısıtıcıya 2 volt verilir ve sonra tekrar 0.9 volta düşürülür. Bu sayede sensör hızla ısınır ve o meşhur geri sayım süresinin de mantığı budur. Unutmadan, bu MQ3 sensörü sadece alkole değil, oksijen konsantrasyonuna, sıcaklığa ve neme de duyarlıdır. Bu yüzden cihazlar, nefes için ideal kabul edilen %20 oksijen, yüksek nem ve 20-30°C sıcaklık değerlerine göre kalibre edilir.
Nefesimizdeki Sırlar: BAC ve PPM İlişkisi
Kanımızdaki alkol konsantrasyonu (BAC) ile nefesimizdeki alkol miktarı (PPM cinsinden) arasında bir ilişki var. Alkol, vücut tarafından emildikten sonra belirli ve nispeten sabit bir hızda metabolize edilir. Bu yüzden kanda alkol seviyesi zamanla doğrusal bir şekilde düşer. Akciğerlerimizdeki zarların geçirgenliği sayesinde, alkol molekülleri kandan havaya geçebilir ve biz de bunu nefesimizle dışarı atarız.
İlginçtir ki, bu küçük alkol test cihazındaki sensör, tam da nefeste bulunabilecek alkol konsantrasyonu aralığını ölçmek için özel olarak ayarlanmıştır. Yani, bütan veya hidrojen gibi başka gazları da algılayabilse de, alkol tüketen bir kişinin nefesinden çıkan ana maddeler su, etanol ve karbondioksit olduğundan, cihaz en çok etanole tepki verecek şekilde optimize edilmiştir. 10 ila 1000 PPM arasındaki konsantrasyonlar, nefeste karşılaşılabilecek en yaygın aralığı kapsar.
Yapılan bir denemede, belli bir miktar alkol tüketildikten yaklaşık 20 dakika sonra yapılan ölçümde ekranda %0.01 gibi bir değer okunmuştur. Bu da, cihazın hassasiyetini ve anlık durumu yakalama yeteneğini gösterir. Kendi sensörümüzü test ederken de, üflediğimizde sensör direncinde belirgin bir düşüş gözlemledik ve nefes kesildiğinde direnç tekrar yükseldi. İşte cihazın, üflenip üflenmediğini anlama mekanizması da tam olarak burada yatıyor: ısıtıcının veya sensörün kendi direncindeki değişimleri takip ederek hava akışını algılıyor. Gerçekten de, basit görünen bu kutucuğun ne kadar akıllı olduğunu bir kez daha görüyoruz!
—
Sıkça Sorulan Sorular
Alkol test cihazları neden açıldığında bir süre beklememizi istiyor?
Bu bekleme süresi, cihazın içindeki alkol sensörünü (genellikle MQ3 tipi) yeterli çalışma sıcaklığına getirmek içindir. Sensör, alkol buharını doğru bir şekilde algılayabilmek için ısıya ihtiyaç duyar. Sensörün veri sayfaları, hızlı bir ısınma sağlamak için ilk 10-15 saniye yüksek voltaj verildiğini belirtir.
Bir alkol test cihazı alkolden başka gazları da algılayabilir mi?
Evet, bu sensörler (MQ3 serisi gibi) teorik olarak bütan veya hidrojen gibi diğer yanıcı gazlara da tepki verebilir. Ancak, bir kişi alkol tükettiğinde nefesinden esas olarak su buharı, karbondioksit ve etanol çıktığı için, cihaz özellikle alkolü hedefleyecek şekilde kalibre edilmiştir. Bu özel kalibrasyon, doğru nefes alkol ölçümü için kritik öneme sahiptir.
Cihaz nefes alıp vermediğimi nasıl anlıyor ve “FL” (Fail) hatası veriyor?
Alkol test cihazı, üfleme sırasında sensörün ısıtıcısının direncindeki veya algılama direncindeki değişiklikleri algılar. Bu değişiklikler, sensör üzerinden bir hava akışı olduğunu ve nefes alındığını gösterir. Eğer bu değişimler algılanmazsa, cihaz yeterli hava üflenmediğini veya hiç üflenmediğini varsayarak “FL” hatası verir. Bu, sensörün akıllıca çevresindeki değişiklikleri takip etme yeteneğinden kaynaklanır.
