I nte rna t io na l J o urna l o f   Ro bo t ics a nd   Aut o m a t io n ( I J R A)   Vo l. 8 ,  No . 1 ,  Ma r ch   201 9 ,  p p .   6 8 ~ 7 6   I SS N:  2089 - 4856 ,  DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j r a . v 8 i 1 . pp 6 8 - 7 6     68       J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ia e s co r e. co m/jo u r n a ls /in d ex . p h p / I JR A   Dev elo p m e nt  o f  alco ho l t rig g ered v ehicle engin e loc k sy ste m       I g ha lo   J o s hu a 1 ,   Uza irue  Sta nley 2 ,   O cho no g o r  Cha rles 3 ,   A m a ize  P et er 4 ,   K ennedy   o k o kp ujie 5   1 De p a rtme n t  o f   El e c tri c a l  &   El e c tro n ics   E n g in e e rin g ,   F e d e ra l  U n iv e rsit y   O y e - E k it i,   Nig e ria   2, 4, 5 De p a rtm e n t  o f   El e c tri c a l  a n d   I n f o rm a ti o n   E n g in e e rin g ,   Co v e n a n t  Un iv e rsity ,   Nig e ria   3 De p a rtme n t  o f   El e c tri c a l  a n d   El e c tro n ics   En g i n e e rin g ,   P e tro leu m   T ra in in g   In stit u te,   Nig e ria       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Dec   1 2 ,   2 0 1 8   R ev i s ed   Feb   1 4 ,   2 0 1 9   A cc ep ted   Feb   2 8 ,   2 0 1 9       Dru n k   d riv i n g   is  a   v e r y   d a n g e ro u s  b e h a v io r   c a u se d   a s  a   re su lt   o f   e x c e ss i v e   c o n su m p ti o n   o f   a lco h o l  th e re f o re   c a u sin g   d isto rti o n   in   th e   th o u g h t   p a tt e rn   o f   it s  v icti m s  w it h   a   larg e   p e r c e n tag e   b e in g   d riv e rs  o f   v e h icle s  o f   a ll   f o r m s.   M o st  o f   th e   traf f ic  a c c id e n ts  re c o rd e d   in   re c e n t  y e a rs  a r e   re late d   to   d r u n k   d riv in g .   S o lu ti o n s  h a v e   b e e n   p r o p o se d ,   d e v ice s  d e v e lo p e d ,   a ll   to   t h e   so le  a im  w h ich   is  to   re d u c e   traf f ic  a c c id e n ts  d u e   to   d ru n k   d riv in g   b u t  n o n e   h a s  b e e n   q u it e   c a b le  o f   i m p a iri n g   th e   d riv e r’s  a b il it y   to   d riv e .   T o   th is  e n d ,   we   m o d e l   a n d   d e sig n   a n   a lco h o l   tri g g e re d   v e h icle   e n g in e   lo c k   sy ste m .   T h i s  p ro jec t’s   a b il it y   to   i m p a ir  th e   d riv e r’s   a b il it y   to   d riv e   m a k e s  it   st a n d   o u t  f ro m   p re v io u s  m e th o d s  o r  d e v ice s  d e v e lo p e d   to   re d u c e   ro a d   a c c id e n ts  d u e   to   d r u n k   d riv in g .   T h e   e n ti re   s y ste m   is  b a se d   o n   a   m icro c o n tro ll e r  th a t  is  u se d   to   se t   a n   a lco h o l  li m it /  th re sh o ld   w h ich   w h e n   re a c h e d   o r  c ro ss e d   u p o n   se n si n g   o f   a lco h o l  in   th e   a ir  b y   th e   a lco h o l  se n so r ,   w o u l d   tri g g e r  th e   b u z z e r  a larm   a n d   w a rn in g   L ED  o f   th e   c ircu it   to   a lert  t h e   d ri v e r  th a t  h is/h e r  b lo o d   a lco h o l  c o n c e n tratio n   a t  th a t  m o m e n t  in   ti m e   w o u ld n ’t  b e   sa f e   f o r  d riv in g .   A t  th is  p o in t   th e   sy ste m   a u to m a ti c a ll y   lo c k s  th e   ig n it io n   s y ste m   o f   th e   v e h icle   w it h in   w h ich   it   is  e m b e d d e d   w h il e   a n   L CD  d isp lay s  in f o rm a ti o n   f o r  th e   d riv e r’s  v isu a ls  in c a se   th e   d riv e r’s sig h t  isn ’t  a lso   im p a ired   w h il e   in   th e   d ru n k   sta te.  T h is  p ro jec t  is  a   p ro t o ty p e   to   w h a t  is  p ro p o se d   with   t h e   v e h icle ’s  e n g in e   sy ste m   r e p re se n ted   w it h   a   DC  m o to r  a n d   it s   ig n it i o n   s y ste m   re p re se n ted   w it h   a   p u s h   b u tt o n .   T h e   o v e ra ll   w o rk   w a s  i m p le m e n ted   with   a   c o n stru c ted   w o rk ,   tes ted   w o rk in g   a n d   p e rf e c tl y   f u n c ti o n a l.   K ey w o r d s :   A T   m eg a  3 2 8   P U  m icr o co n tr o ller   DC   m o to r   Dr u n k   d r iv er s   E m b ed d ed   s y s te m   T h r esh o ld   Co p y rig h t  ©   2 0 1 9   In stit u te o f  A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e .    Al l  rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Uza ir u e  Sta n le y ,   Dep ar t m en t o f   E lectr ical  an d   I n f o r m atio n   E n g in ee r i n g ,   C o v e n an t U n i v er s it y ,   Ni g er ia .   E m ail:  S tan le y . u za ir u e @ co v e n an t u n i v er s it y . ed u . n g       1.   I NT RO D UCT I O N     Dr u n k   d r i v in g   is   a  v er y   d a n g e r o u s   b eh a v io r   ca u s ed   as   a  r es u lt  o f   e x ce s s i v e  co n s u m p tio n   o f   alco h o l   th er ef o r e  ca u s in g   d is to r tio n   in   th e  th o u g h t  p atter n   o f   its   v ict i m s .   T h e  in v esti g atio n   d o n e  b y   t h e  W o r ld   Hea lth   Or g an iza tio n   i n   2 0 0 8   s h o w s   th at  ab o u t  5 0 % - 6 0 %  o f   tr af f ic  ac cid en t s   ar e  r elate d   to   d r u n k   d r i v in g   [ 1 ].     I n   p r esen t  ti m es,  t h e  ca s es  o f   tr af f ic  ac cid en t  ca u s ed   b y   d r u n k   d r iv in g   h a s   i n cr ea s ed   r ap id l y .   Mo r e  an d   m o r e  p eo p le  h av e  r ea lized   th at   d r u n k   d r iv i n g   d o es  g r ea t  h ar m   to   p u b lic  s ec u r it y .   An   e m b ed d ed   s y s te m   co n s is tin g   o f   an   alco h o l  s en s o r   tr ies  to   r ed u ce   th e  p o s s ib ilit ies  o f   ac ci d en ts   ca u s ed   b y   d r u n k   d r iv i n g   [ 1 - 3 ] .   E m b ed d ed   s y s te m s   ap p licatio n   i n   t h e  tr a n s p o r tatio n   s ec to r   ta k e  t h e  f o r m   o f   i n telli g e n t  tr a n s p o r tatio n   s y s te m s ,   in te lli g en t   tr an s p o r tatio n   s y s te m s   i n cl u d e  s en s in g   tec h n o lo g ies  s u c h   as  in f r astr u ct u r e  s e n s o r s   ( in   r o ad   r ef lecto r s )   e m b ed d ed   o n   r o ad   s id es,  au to m atic  n u m b er   p late  r ec o g n itio n   tech n o lo g ie s ,   u s e  o f   g a s   s en s o r s   in   d etec tio n   o f   d an g er o u s /h ar m f u l  g ase s   in   v eh ic les  etc.   all  to   r ed u ce   t h e  in cr ea s i n g   r ates  o f   ac cid en ts   o f   all  f o r m s     an d   ca u s e s   [ 2 ].   T h e  alco h o l  tr ig g er ed   v e h icle  e n g i n e  lo ck   s y s te m   is   a  p r o to t y p e  d ev ice  t h a t  is   d ev elo p ed   w it h   th e  p r i m ar y   p u r p o s e  o f   r ed u cin g   d r asti ca ll y   t h e  n u m b er   o f   f atal  r o ad   ac cid en ts   d u e  t o   d r u n k   d r iv i n g   b y   m o to r is t.  T h e  s y s te m   i s   m ad e  u p   o f   an   alco h o l  s e n s o r   ( MQ 3   Sen s o r ) ,   A T   Me g a  3 2 8   P U  m icr o co n tr o ller ,   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t  J   R o b   &   A u to m   I SS N:  2089 - 4856       Dev elo p men t o f a lco h o l tri g g e r ed   ve h icle  en g in e  lo ck   s ystem   ( Uza ir u e  S ta n ley )   69   A r d u i n o   U n o   b o ar d ,   DC   Mo to r   as  m o d el  f o r   v e h icle  e n g i n e,   p u s h   b u tto n   a s   m o d el  f o r   i g n i tio n   k e y   o f   v eh icle   en g i n e,   L C D  a n d   b u zz er   alar m .   T h e  s y s te m   d etec t s   alco h o l   m o lecu les  i n   t h e  air   s u r r o u n d in g   t h e  co n s u m er   o f   th e  alco h o l   v ia   th e   MQ 3   s e n s o r   ( alco h o l  s en s o r )   an d   s e n d s   t h e  an alo g   v al u e  o f   t h e  m o lecu l es  to   th e   A T   Me g a   3 2 8   P U  m icr o co n tr o ller   w h ic h   p r o ce s s es t h e  v al u e  a n d   co m p ar es  w ith   th e   a  g iv e n   t h r es h o ld   w h ic h   i s   i n clu d ed   in   t h e  co d es  u p lo ad ed   in to   t h e   m ic r o co n tr o ller .   I f   th e   v al u e  o f   th e   alco h o l  m o lec u les  d ete cted   is   g r ea ter   th a n   th e  s e t  th r e s h o ld ,   t h e  s y s te m   au to m at icall y   p r ev en ts   t h e  D C   m o to r   f r o m   o p er atin g   ( i.e .   lo ck in g   t h e  v eh icle   en g i n e)   w i th   th e   b u zz er   alar m   also   g o i n g   o f f   to o   a n d   w ar n i n g   s tate   m e s s a g es   p o p p in g   u p   o n   t h e  L C D.   B u t  i f   th e  v al u e  o f   t h e  alco h o l  m o le cu les  d etec ted   is   les s   th a n   t h e  s et  th r es h o ld ,   th e  s y s te m   wo u ld   allo w   t h e  DC   m o to r   to   co n tin u e  its   o p er ati o n   o r   s tar t  u p   ( i.e .   n o t  lo ck i n g   th e  v e h icle  e n g i n e)   w it h   t h e  b u zz er   alar m   n o t  g o in g   o f f   an d   t h e  L C D  d is p la y in g   n o r m al  s tate  m ess a g e s .       2.   RE L AT E D  WO RK     T h er e  h av e  b ee n   id ea s   o n   t h e  alco h o l  s e n s o r   in   r ec en t  y ea r s   s tar tin g   w i th   s i m p le  s en s i n g   an d   d etec tin g   cir c u it s   b y   h o b b y is t s   to   p r o j ec ts   ch an n eled   to w ar d s   r ed u cin g   d r asti ca ll y   t h e  n u m b er   o f   f atal  r o ad   ac cid en ts   d u e  to   d r u n k   d r iv i n g   b y   m o to r is t.  On e  o f   t h e  w o r k s   t h at  w as  i n itiated   to w ar d s   ac h iev i n g   th is   g o al  p r o p o s ed   a  d ev ice  w h ich   w as   m ad e  u p   o f   th e  alco h o l  s e n s o r ,   A C   p o w er   s u p p l y ,   L M  3 5 8   o p   am p   an d   L C D   cir cu itr y 3 .   W h en   i n   o p er atio n ,   th is   s y s te m   w o u ld   d is p la y   t h e  r esu lt s   o f   th e  alco h o l  s e n s o r   as  it  s en s es  th e   alco h o l  m o lec u les   i n   air   p r ese n t  ar o u n d   it  a n d   w h en   it  cr o s s es  t h e  f ix ed   t h r es h o ld   s et   b y   t h e  L M3 5 8   o p   a m p .   T h e  m aj o r   m er it  o f   t h i s   w o r k   w a s   th a t  it  w as  th e  f ir s t  m aj o r   h ea d w a y   in   th e  u s e   o f   t h e   alco h o l  s en s o r   to   d r asti ca ll y   r ed u ce   th e  n u m b er   o f   f atal  r o ad   ac cid en ts   d u e  to   d r u n k   d r iv in g   b y   m o to r is t  a n d   also   o n e  o f   th e   w o r k s   th at  allo w ed   f o r   th e  av ailab ilit y   o f   alco h o l  s e n s o r   lib r ar ies  f o r   s im u lat io n .   T h e  m aj o r   d em er it  o f   th i s   s y s te m   w a s   in ab ilit y   to   th e  ch ar ac ter is tic s   o f   p o r tab ilit y   [ 3,   4,   5 ] .   I t  r eq u ir ed   w h o s o ev er   to   b e   test ed   to   b e   clo s e  to   th e  AC   p o w er   o u tlet  d u e  to   th e  s y s te m   r u n n i n g   o n   AC   p o w er   u n li k e  t h e  p o r tab ilit y   t h at  w o u ld   h a v e   b ee n   en j o y ed   i f   it  w er e   p o w e r ed   o n   DC .   An o th er   d e m er it  w a s   t h e  p r ese n ce   o f   a   p r eset  t h r es h o ld   d u e  to   th e   p r esen ce   o f   th e  L M3 5 8   o p   a m p   i n   th e  cir c u it  w it h   an y   ac tio n   to   r esp o n d   to   th e  cr o s s in g   o f   s u ch   t h r esh o ld .   T h e  L M3 5 8   o p   am p   w h ic h   w as  ac tin g   as  a  co m p ar ato r   in   t h e  cir cu it  an d   ca m e  w ith   a  p r eset  v al u e   [ 5 ]   f o r   th e  th r es h o ld   u p o n   cr o s s ed ,   h ad   n o   r esp o n s e  s u c h   as  an   alar m   to   w ar n   t h at  th e  th r e s h o ld   h as  b ee n   cr o s s ed .     T h is   s y s te m   w as  r eq u ir ed   t w o   p ar ticip an ts   i.e .   o n e  p er s o n   to   ca r r y   o u t  th e  te s ti n g   a n d   n o te  w h e n   th e  t h r es h o ld   is   cr o s s ed   a n d   t h e  o t h er   as   th e  p er s o n   b ein g   test ed .   T h is   s y s te m   w as  n o w h er e  clo s e  to   p r o v in g   a  m ea n s   o f   in h ib itin g   a  d r iv er   i f   h e/ s h e  wer e  d r u n k   n o t to   m en t io n   r ea l t i m e  i m p le m e n tat io n .   A   r ec e n t  r esear c h   p r o p o s ed   an   alco h o l  d etec t io n   s y s te m   th at  a ler ts   t h e  d r iv er   th r o u g h   h i s / h er   ce llp h o n e.   T h is   s y s te m   w a s   a   h u g e  ad v a n ce m en t  f r o m   b r e ath al y ze r s   as  it  w a s   b ased   o n   GSM  tech n o lo g y   u s i n g   t h e  G SM  m o d u le   an d   d u m p ed   t h e  u s e   o f   a n   a lar m   cir cu it   b u t   s til l  e m p lo y ed   t h e  L M3 5 8   o p   a m p .     T h e  s y s te m   aler ted   v ia  te x t  m ess a g es  u s i n g   a  G SM  m o d u le  an d   h ad   a  u n iq u e  r i n g to n e  f o r   s u c h   tex t  m e s s a g es   s et  o n   th e  ce llp h o n e.   T h is   s y s t e m   w as  also   p r o p o s ed   f o r   u s e  in   a  v eh icle  f o r   r ea l  tim e  i m p le m e n tatio n   w h ic h   ag ain   d is t in g u is h ed   p o s itiv el y   f u r th er   f r o m   t h e  t w o   p r ev io u s l y   r e v ie w ed   w o r k s   [ 6 ] .   T h e  s y s te m   lac k ed   a   d is p la y   u n it  i.e .   L C D  d u e  to   t h e  p r esen ce / u s e  o f   t h e  ce llp h o n e.   W ith   all  th i s   f ea tu r e s   h i g h lig h ted ,   th i s   s y s te m   w a s   a  h u g e  b r ea k t h r o u g h   i n   b r id g in g   t h e  g ap   f u r th er   i n   r ed u c in g   d r asti ca ll y   th e  n u m b er   o f   f atal  r o ad   ac cid en ts   d u e  to   d r u n k   d r iv i n g   b y   m o to r is t  b u t  it  h ad   s o m e  d r a w b ac k s   s till   li k e  an o th er   p r o j ec t.  I ts   m aj o r   d em er it  w a s   th e  lac k   o f   a n   L C D  u n it  a n d   an   alar m   cir c u it.  As  g e n er ic   as  th e  alar m   cir cu it  s ee m ed   in   t h is   w o r k ,   i t  is   r eq u ir ed   as  s in ce   t h e  s y s te m   w a s   p r o p o s ed   f o r   r ea l  tim e  i m p le m e n tat io n ,   th er e  w o u l d   b e  ca s es  o f   w h er e  th e   d r iv er   w o u ld   n o t  b e  w it h   h is   o r   h er   ce llp h o n e  in   th e  v e h i cle  at  th e  p er io d   o f   d r u n k e n n ess   an d   as  s u c h   n o   m ea n s   o f   aler tin g   th e  d r iv er   o f   h i s /h er   s tate  o f   d r u n k e n n ess   k ee p in g   in   m in d   th is   s y s te m   d o esn ’ t  p r o v id e  an y   o th er   m ea n s   o f   i m p a ir in g   t h e  d r iv er ’ s   ab ili t y   to   d r iv e.   An o t h er   d e m er it  i s   i n   t h e  ca s e  o f   th e  v is u al  a n d   h ea r i n g   i m p air m e n t   o f   s u ch   d r iv er .   I f   b o th   w er e  to   o cc u r   at  th e  s a m e  ti m e  to   a  p ar ticu lar   d r iv er ,   th en   t h er e  is   ab s o lu tel y   n o   m ea n s   o f   aler tin g   th e  d r iv er .     T h e  p r esen ce   o f   t h e  L M3 5 8   o p   a m p   as a   co m p ar ato r   w a s   an o th er   d r a w b ac k   as it   ca n   b e  as s u m ed   t h at   w it h   t h e  ad v a n ce m e n t  i n   th e  t ec h n o lo g y   i n   u s e  i n   t h is   s y s te m   [ 5 ] ,   th e  u s e  o f   o p   a m p   w o u ld   b e  d itch ed   an d   a  m icr o co n tr o ller   e m p lo y ed   to   allo w   f o r   f le x ib ilit y   i n   ch a n g i n g   t h e   b lo o d   alco h o l  co n ce n tr at io n   ( B AC )   th r es h o ld   d u e  to   p r o b ab ilit y   i n   ch a n g e s   o f   b o d y   c h e m is tr y   o f   th e  d r iv er .   T h e  is s u e  o f   ce llp h o n e  b atter ies   r u n n i n g   d o w n   a ls o   co m es  u p   i m p l y i n g   t h at   t h e  s y s te m   w o u l d   b e  in ac ti v e  in   t h e  s tate  t h at   a  ce llp h o n e   b atter y   is   d ea d .   A ls o ,   w i th   m o s t  d r i v e r s   in   t h e  h ab it  o f   k ee p in g   t h eir   ce llp h o n e s   i n   th e   v ib r atio n   o r   s ile n t  m o d e  w h ile   d r iv in g ,   t h is   i n h ib ited   t h e  aler tin g   p r o p er ty   o f   t h e  w o r k .   Sti l l,  th i s   w o r k   d id n ’ t   p r o v id e  a  m ea n s   o f   i n h ib iti n g   th e  d r iv er ’ s   ab ilit y   to   d r iv e  j u s t lik ed   t h e  p r ev io u s l y   r e v ie w e d   w o r k s   ab o v e  p r o v id ed   h e/ s h e  w er e  i n   a  d r u n k e n   s tate.   I n   r ec e n t  r esear ch ,   a  d es ig n   s i m ilar   to   t h e  p r ev io u s   s tu d y   w as  p r o p o s ed .   T h e  m aj o r   d if f er e n ce   b et w ee n   b o th   w o r k s   w as   th e   i n tr o d u cti o n   o f   a   m icr o co n tr o ller   in   t h e   f o r m er ’ s   w o r k .   A l s o ,   t h is   s y s te m   w a s   to   o p er ate  o n   AC   p o w er   u n lik e  t h e  f o r m er   w h ic h   w as  o n   t h e  ce llp h o n e’ s   b atter y .   T h e  m icr o co n tr o ller   u s ed   w as  t h e  P I C   1 6 F8 7 7 A   m icr o co n tr o ller   [ 7 ].   T h e  m icr o co n tr o ller   h as  a   h i g h   p o w er   co n s u m p t io n   r ate   a n d   r eq u ir ed   a  lo t  o f   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SS N : 2 0 8 9 - 4856   I n t  J   R ob  &  A u to m ,  Vo l.  8 ,   No .   1 ,  Ma r ch   2 0 1 9   :    6 8   –   7 6   70   co d e  th er ef o r e  m ak i n g   it   d if f i cu lt  to   b e  r ec o m p iled   w h en   n e ce s s ar y   b u t   th i s   cr ea ted   r o o m   f o r   f le x ib ili t y   in   t h e   s etti n g   o f   t h e  th r es h o ld   v al u e  an d   n o   is s u e  o f   c h an g i n g   b o d y   ch e m is tr y   o f   th e  d r iv er   th er ef o r e  af f ec tin g   h is / h er   b lo o d   alco h o l  co n ce n tr atio n   v alu e   w as   s u p p o s ed   to   o cc u r   [ 6,   8 ].   T h e  p r esen ce   o f   t h e  m icr o co n tr o ller ,   g av e  r o o m   f o r   ad d itio n   o f   o th er   f ea tu r es  i n   th e  f u t u r e.   T h e  o n l y   m aj o r   d r a w b ac k   w as  t h e   s y s te m ’ s   i n ab ilit y   f o r   a  d ir ec t  r ea l  ti m e  i m p le m e n tatio n   d u e  to   it  b ein g   p o w er e d   b y   an   AC   p o w er   s u p p l y ,   a s   th e   alco h o l  s e n s o r   w o u ld n ’ t  h a v e  t h e  o p p o r tu n it y   to   h a v e  at  least  3 h r s   f u ll  r u n   in   t i m e  i t  w o u ld   g et  if   o n   DC   s u p p l y   ( v e h icl e   b atter y )   to   g i v e  th e  s e n s o r   th e   d eg r ee   o f   ac cu r ac y   it  r eq u ir e s   f o r   its   o p er atio n   [ 9 ] .   W ith   a ll  th is   f ea tu r e,   th is   w o r k   s til l  d id n ’ t  p r o v id e  a  m e an s   o f   i n h ib itin g   th e  d r i v er ’ s   ab ilit y   to   d r i v e  j u s t  lik ed   th e  p r ev io u s l y   r e v ie w ed   w o r k s   ab o v e  p r o v id ed   h e/sh e   w er e  in   a  d r u n k e n   s tate.   T h i s   s tu d y   i s   b ased   o n   th e  id ea s   o f   th e  p r ev io u s l y   r ev ie w ed   w o r k s   ab o v e  b u t  w it h   a  lo t  o f   m o d i f icat io n   i n   ter m s   o f   cir c u itr y   all   to   a ch iev in g   t h e  g o al  o f   in h ib itin g   t h e  d r iv er ’ s   ab ilit y   to   s tar t  u p   th e  v e h icle  p r o v id ed   th e  aler tin g   f ea t u r es  o f   t h e  s y s te m   f ails   to   s to p   th e  d r iv er .       3.   M E T H O DS     3 . 1 .     Co m po ne nt  t heo ry   T h e  A r d u i n o   Un o   B o ar d   is   t h e  ce n tr al  u n it  o f   th e   s y s te m .   T h e  A r d u i n o   Un o   i s   a  m icr o co n tr o ller   b o ar d   b ased   o n   th e  A T m eg a3 2 8   [ 10 ] .   I t  is   a  p r o g r a m m ab le  m icr o   co n tr o lle r   f o r   p r o to ty p i n g   elec tr o m ec h a n ical  d ev ice s .   S en s o r s   ( G y r o s co p es,  GP S  L o ca to r s ,   ac ce ler o m eter s )   &   Actu ato r s   ( L E D S  o r   elec tr ical  m o to r s )   j u s t   as  t h e   MQ 3   s en s o r   an d   D C   m o to r   w er e  co n n ec ted   to   th e  b o ar d .   I t  h as  1 4   d ig ital    I n p u t/ o u tp u t  p i n s   ( o f   w h ic h   6   ca n   b e  u s ed   as  P W M  o u tp u ts ) ,   6   an alo g   i n p u t s ,   a  1 6   MH z  ce r a m ic  R e s o n ato r ,   a   USB   co n n ec tio n ,   a  p o w er   j ac k ,   an   I C SP   h ea d er   an d   a  r ese t  b u tto n   as  s h o w n   in   F ig u r e  1   [ 1 1 ] .   I t  c o n tain s   ev er y t h i n g   n ee d ed   to   s u p p o r t  th e  A T   Me g a  3 2 8   P U  m icr o co n tr o ller .   T h e  Un o   b o ar d   w a s   u s ed   to   in ter f ac e  t h e   L C D,   DC   m o to r ,   MQ 3   s en s o r ,   b u zz er   alar m ,   p u s h   b u tto n   a n d   L ed   w ar n in g   li g h t  w it h   t h e   A T   Me g a  3 2 8   P U   m icr o co n tr o ller .   Th e  alco h o l  s en s o r   also   k n o wn   as  th e  M Q3   s en s o r   is   s u i tab le  f o r   d etec tin g   alco h o l  an d   was  u s ed   i n   th is   p r o j ec t to   d etec t a lco h o l   a s   s h o w n   i n   Fig u r e  2   [ 5 ] .   I t  h as   a  h ig h   s e n s iti v it y   to   alco h o l a n d   s m all   s e n s i tiv it y   to   B en ze n e.   T h e  s en s iti v it y   w a s   ad j u s ted   u s i n g   a  1 0 K  p o ten tio m eter   a n d   in te g r ati n g   th e  p r esen ce   o f   t h e  p o ten tio m eter   i n   th e   co d e  to   s et  th e   t h r esh o ld .   T h e  s en s iti v e   m ater ial   o f   t h e  MQ - 3   g as   s e n s o r   is   Sn O2 ,   w h ic h   h as  lo w er   co n d u cti v it y   i n   clea n   air .   B u t  w h e n   t h e  tar g et  a lco h o l  g a s   ex is t s ,   th e  s e n s o r ’ s   co n d u cti v it y   i s   h ig h er   alo n g   w it h   t h e  g as  co n ce n tr ati o n   r is in g   [ 12 - 14 ] .   L C D  ( L iq u i d   C r y s tal  Di s p la y )   s cr ee n   i s   an   elec tr o n ic  d is p la y   m o d u le  an d   f in d   a  w id e  r an g e  o f   ap p licatio n s   as  s h o w n   in   Fi g u r e  3 .   A   1 6 x 2   L C D  d i s p la y   is   v er y   b asic  m o d u le  a n d   i s   v er y   co m m o n l y   u s ed   i n   v ar io u s   d ev ice s   a n d   cir cu it s   a n d   w as   u s ed   i n   t h is   p r o j ec t  to   d is p lay   b o th   w ar n i n g   a n d   n o r m al  m es s ag e s .   A   1 6 x 2   L C D  m ea n s   it  ca n   d is p la y   1 6   c h ar ac ter s   p er   lin e  a n d   th er e  ar e  2   s u c h   li n es.           Fig u r e  1 .   A r d u i n o   u n o   b o ar d       I n   th i s   L C D  ea ch   c h ar ac ter   is   d is p la y ed   in   5 x 7   p ix el  m atr ix .   T h e  L C D  w a s   co n n ec ted   to   t h e  A r d u i n o   Un o   b o ar d   v ia  th e  p o r ts   o n   th e  b o ar d   s o   as  to   in ter f ac e  it  w it h   th e  m icr o co n tr o ller   an d   allo w   f o r   p r o g r am m i n g   o f   th e   L C D   [ 15 ] .   T h is   D C   o r   d ir ec t  cu r r en t  m o to r   w o r k s   o n   th e  p r in c ip le,   w h e n   a  c u r r en t   ca r r y i n g   co n d u cto r   is   p lace d   in   a  m a g n et ic  f ield ,   it e x p er ien ce s   a  to r q u e  an d   h as   a  ten d en c y   to   m o v e   a s   s h o w n   in   Fi g u r e  4 .   T h is   i s   k n o w n   as   m o to r in g   ac t io n .   I f   th e  d ir ec tio n   o f   c u r r en t  i n   t h e  w ir e  i s   r ev er s ed ,   th e  d i r ec ti o n   o f   r o tatio n   a ls o   r ev er s es.  W h e n   m ag n etic  f ield   an d   elec tr ic  f ield   i n ter ac t,  t h e y   p r o d u ce   a  m ec h a n ical  f o r ce ,   an d   b ased   o n   th at   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t  J   R o b   &   A u to m   I SS N:  2089 - 4856       Dev elo p men t o f a lco h o l tri g g e r ed   ve h icle  en g in e  lo ck   s ystem   ( Uza ir u e  S ta n ley )   71   th e  w o r k i n g   p r in cip le  o f   d c  m o to r   estab lis h ed .   T h e  d ir ec tio n   o f   r o tatio n   o f   t h is   m o to r   is   g iv e n   b y   Fle m i n g ’ s   lef t  h a n d   r u le,   w h ic h   s tate s   th at  if   th e  i n d ex   f i n g er ,   m id d le  f i n g er   an d   th u m b   o f   y o u r   lef t   h an d   ar e  ex ten d ed   m u tu al l y   p er p en d icu lar   to   ea ch   o th er   an d   if   th e  i n d ex   f in g er   r ep r esen ts   th e  d ir ec tio n   o f   m a g n et ic  f ield ,   m id d le   f i n g er   i n d icate s   t h e  d ir ec tio n   o f   cu r r en t,  th e n   t h e  th u m b   r ep r esen t s   th e  d ir ec tio n   in   w h ic h   f o r ce   is   ex p er ien ce d   b y   t h e  s h a f t  o f   t h e  d c  m o to r .   I n   th is   p r o j ec t,   th e  DC   m o to r   w as  u s ed   as  a  p r o to ty p e  f o r     th e  v e h icle  e n g in e   [ 16 ] .             Fig u r e  2 .   MQ 3   g as se n s o r   Fig u r e  3 .   L C D   Fig u r e  4 .   DC   m o to r       3 . 2 .   P rinciple o f   O pera t i o n   T h is   s ec tio n   p r esen t s   t h e  d es ig n   o f   th e  s o f t w ar e  an d   h ar d w ar e  p ar t  o f   t h e  p r o j ec t.  P r o teu s   a n d   A r d u i n o   w er e  t h e  m ain   s o f t w ar e  u s ed   d u r i n g   th i s   p r o j ec t.  Si m u lat io n   i n   p r o teu s   w a s   d o n e  to   s tu d y   t h e   b eh av io r   o f   th e  s y s te m   b ef o r e  th e  h ar d w ar e  d esig n .   B lo ck   d iag r a m   o f   t h e  s y s te m   a s   s h o w n   in   Fi g u r e  5.   W ith   th e  a id   o f   F i g u r e s   5 - 6   t h e  m o d e  o f   o p er atio n   o f   t h is   p r o j ec t  is   d escr ib ed .   W h en ev er   t h e  ig n it io n   o f   t h e  en g i n e  i s   s tar ted ,   th e   s e n s o r   m ea s u r es  t h e  co n ten t  o f   t h e  alco h o l   in   th e   b r ea th   o f   t h e   d r iv er   o r   in   th e   air   ar o u n d   th e  s en s o r   clo s e  to   th e  d r iv er   an d   au to m atica ll y   s witch es  o f f   th e  e n g i n e  i f   th e  d r iv er   is   f o u n d   to   b e  d r u n k .   I n   t h is   s y s te m   t h e  s e n s o r   d eliv er s   a  cu r r e n t  w it h   a  l in ea r   r elatio n s h ip   to   t h e  alco h o l  m o lecu le s   f r o m   ze r o   to   v er y   h i g h   co n ce n tr atio n .   T h e  o u tp u t  o f   t h e  s en s o r   is   f ed   to   t h e  A T m e g a  3 2 8 p u   f o r   co m p ar is o n .   I f   t h e  m ea s u r ed   v al u e  r ea ch e s   o r   ex ce ed s   t h e  th r es h o ld ,   th e  m o to r   s to p s   au to m atica ll y   a n d   t h e  b u zz er   p r o d u ce s   s o u n d   w i th   th e  L C D  d is p la y in g   w ar n i n g   m es s ag e s   an d   a  w a r n in g   L E D  co m in g   u p .   B u t  i f   th e  m ea s u r ed   v al u e   is   les s   th a n   t h e  th r e s h o ld ,   th e   m o to r   ca n   s till   s tar t  u p   o r   co n ti n u e  r u n n i n g   if   alr ea d y   s tar t ed   w it h   n o   b u zz er   alar m   g o in g   o f f ,   L C D  d is p la y i n g   “n o r m al”  m e s s a g e  an d   n o   w ar n in g   L E D  g lo w i n g .   T h e  p r o j ec t’ s   o p er atio n al  f lo w ch ar t i n   F i g u r e  6   d escr ib e s   th e  m o d e  o f   o p er atio n   o f   t h e  s y s te m .               Fig u r e  5 .   B lo ck   d iag r a m   o f   t h e  s y s te m   Fig u r e  6 .   T h e  p r o j ec t o p e r atio n al  f lo w   c h ar t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SS N : 2 0 8 9 - 4856   I n t  J   R ob  &  A u to m ,  Vo l.  8 ,   No .   1 ,  Ma r ch   2 0 1 9   :    6 8   –   7 6   72   3 . 3 .   P o w er   s up ply   un it   T h e  p o w er   s u p p l y   u n i t  co n s is ts   o f   a  v o ltag e  r e g u la to r   ( 7 8 0 5 ) ,   1 2 V  b atter y ,   f ilter   ca p ac it o r s   an d   a  r esis to r   as  s h o w n   i n   Fig u r e  7 .   T h e  v o ltag e  s o u r ce   f o r   th is   s y s te m   w as   a  1 2 V  DC   b atter y .   T h is   w a s   c h o s e n   b ased   o n   th e  r an g e  o f   v a lu e s   th at  th e  v o ltag e  r eg u lato r   u s e d   f o r   th e  p r o j ec t  r eq u ir es  w h i ch   is   f r o m   7 V - 2 0 V.   T h e  t w o   ca p ac ito r s   u s ed   i n   t h is   s tag e  o f   th e  p r o j ec t  ar e  t w o   elec tr o l y t ic  ca p ac ito r s   as  th e y   g a v e  th e  p o w er   s u p p l y   s ec tio n   lo w   lea k a g e  r esis ta n ce   f ea tu r e  ( at  i n p u t  a n d   o u tp u t  o f   t h e  v o ltag e  r e g u la to r   r esp ec tiv el y )   a n d   w er e  s elec ted   in s tead   o f   t h e  co n v e n tio n al  an d   ( in p u t a n d   o u tp u t o f   t h e  v o lta g e  r eg u lato r   r es p ec tiv el y )   s tated   in   th e  L M7 8 0 5   d atash ee t  b ec au s e   th e  w h o le  th e  s y s te m   w ill   p u ll  p o w er   f r o m   p o w er   s o u r ce   f o r   s o m e  ti m e.     T h e  v o ltag e  r eg u lato r   u s ed   i n   t h is   p r o j ec t w a s   t h e  L M7 8 0 5   v o ltag e  r eg u lato r .           Fig u r e  7 .  P o w er   s u p p l y   cir cu i t       T h is   t y p e  o f   v o lta g e  r eg u lato r   w as  s elec ted   b ec au s e  it s   o u tp u t  o f   5 V  is   r eq u ir ed   f o r   o p er at io n   b y   th e   m icr o co n tr o ller ,   MQ 3   s e n s o r ,   L C D  a n d   D C   m o to r .   A s   s e en   i n   t h e  cir c u it   b elo w ,   th e   f ir s t   ca p ac ito r ,   th e      elec tr o l y tic  ca p ac ito r ,   w as  h o o k ed   u p   af ter   th e  v o ltag e  s o u r ce ,   in   th is   ca s e  th e  1 2 V  b att er y   a n d   b ef o r e  th e   in p u t  o f   t h e  L M7 8 0 5   r eg u lato r .   T h is   ca p ac ito r   f ilter s   o u t  an y   n o is e  co m i n g   f r o m   th e  b atter y .   T h e  ca p ac ito r ,   in   ess e n ce ,   ac ts   a s   a  b y p as s   ca p ac ito r .   I t sh o r ts   t h e  AC   s i g n al  o f   t h e  v o lta g e  s ig n al  ( w h ic h   is   n o is e  o n   th e  v o lta g e   s ig n al)   to   g r o u n d   a n d   o n l y   t h e  DC   p o r tio n   o f   th e  s i g n al   g o es  in to   t h e  r eg u lato r .   T h e  s e co n d   ca p ac ito r ,   th e      elec tr o l y tic  ca p ac ito r ,   is   h o o k ed   u p   af ter   t h e  v o lta g e  r eg u la to r .   T h is   ca p ac ito r   is   th er e  a g ain   to   f ilter   o u t  a n y   n o is e  o r   h ig h - f r eq u e n c y   ( ac )   s ig n a ls   th a t  m a y   b e  o n   th e  D C   v o ltag e  li n e  th e r e f o r e  o u tp u tti n g   a  p r ec is e  v o ltag e   i.e .   5 V  r eq u ir ed   to   p o w er   th e  m icr o co n tr o ller .     3 . 4 .        Sens ing   Sta g e   3 . 4 . 1 .   M Q 3   Sens o r   T h e  MQ 3   s en s o r   in   co m b i n ati o n   w ith   th e  L M3 9 3   w a s   u s ed   in   t h is   p r o j ec t  f o r   d etec tin g   al co h o l  an d   p r o ce s s in g   th e  d etec ted   alco h o l  in to   s i g n als  t h at  i s   i n ter p r eted   b y   t h e  m icr o co n tr o ller .   Fi g u r e  8   s h o w s   a  f u ll   cir cu it d iag r a m   o f   t h e  s e n s o r .           Fig u r e  8 .  C ir cu it d ia g r a m   o f   MQ 3   Sen s o r       T h e  MQ 3   m o d u le  it s elf   h a s   f o u r   p in s .   I t  h a s   a n   an a lo g   o u tp u t  p i n ,   an d   a  d i g ital  o u t p u t  th a t  is   s u p p lied   f r o m   a  co m p ar ato r   o u tp u t.  T h e  d ig ital  o u tp u t  is   n o r m all y   h i g h .   W h en   alco h o l   m o lecu le s   b ec o m e  p r esen t  i n   t h e  s u r r o u n d in g s   o f   t h e  s e n s o r ,   th e  s en s o r   o u tp u t  s w i n g s   f r o m   5 v   ( 1 )   to   0 v   ( 0 ) .   T h is   o u tp u t  w as   f u r t h er   ca lib r ated   in   th e   p r o j ec t  w it h   t h e   aid   o f   a   1 0 K  v ar iab l e  r esis to r   Fi g u r e  9   is   a  s ch e m a tic  d iag r a m   o f   th e   MQ 3   ele m en t a lo n e .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t  J   R o b   &   A u to m   I SS N:  2089 - 4856       Dev elo p men t o f a lco h o l tri g g e r ed   ve h icle  en g in e  lo ck   s ystem   ( Uza ir u e  S ta n ley )   73       Fig u r e  9 .  Sch e m atic  o f   t h e  M Q3   ele m en t       T h e  r esis tan ce s   ac r o s s   th e  A  p in   an d   B   p in   v ar ies  d ep en d in g   o n   h o w   m u c h   alco h o l  is   in   th e  air   ar o u n d   th e  s e n s o r .   A lco h o l  i n   th e  b r ea th   i s   r ep r esen ted   i n   r esis ta n ce .   T h e  m o r e  alco h o l,  th e  lo w er   th e   r esis ta n ce ,   i n s tead   o f   m ea s u r i n g   t h e  r esi s tan ce   d ir ec tl y ,   w e  m ea s u r e  t h e  v o ltag e   le v el  at   th e  p o in t  b et w ee n   t h e   s en s o r   an d   a  lo a d   r esis to r   R 2 T h e  s en s o r   an d   lo ad   r esis to r   R 2   f o r m   a  v o ltag e  d iv id er ,   an d   th e  lo w er   th e  s en s o r   r esis ta n ce ,   th e   h i g h er   t h e  v o ltag e  r ea d in g   w h ic h   w as   t h en   f ed   d ir ec tl y   i n to   t h e  i n p u t  o f   t h e  L M3 9 3   co m p ar ato r .     3 . 4 . 2 .   Sens ing   Sta g e;   Co m pa ra t o r  Unit   T h e  L M3 9 3   is   th e   co m p ar at o r   cir cu it  u s ed   an d   it  co m p a r ed   t w o   v o lta g e  s ig n al s   a n d   d eter m in ed   w h ic h   o n e  w as  g r ea ter .   T h e  r esu lt   o f   co m p ar i s o n   i s   i n d icate d   b y   th e  o u tp u t  v o lta g e.   T h e  c o m p ar ato r   f u n ctio n s  in   t h e  f o llo w i n g   m a n n er .   I t  g i v es  a   h i g h   o u tp u t  w h e n   t h e  v o ltag e  i n   th e  n o n - i n v er tin g   in p u t  ( +)   is   g r ea ter   t h an   th e  v o lta g e  at  th e  in v er ti n g   i n p u t  ( - )   an d   it  g iv e s   a  lo w   o u t p u t  w h e n   th e  v o lta g e  at  th e  i n v er ti n g   in p u t  ( - )   is   g r ea ter   th a n   o r   eq u al  to   th e  v o ltag e  i n   th e  n o n - i n v er ti n g   in p u t  ( +) .   Fig u r e  10   is   a  cir c u it  d iag r a m   o f   th e   L M3 9 3   co m p ar ato r .           Fig u r e  1 0 .  C ir cu it d iag r a m   o f   L M3 9 3   v o ltag e  co m p ar ato r       I n   t h e  co m p ar ato r   s tag e   a  p r e cise  p o in t   is   s et   w h er e  t h e  o u t p u t  v o ltag e   ch a n g es.  T h i s   i s   a ch iev ed   b y  ad j u s tin g   v o lta g e  o f     ( )  in   F ig u r e  10   ab o v e.   Setti n g     to   2 . 0 V   i m p lie s   t h at  a n y   v o lta g e  b elo w   2 . 0 V  i n   th e  in v er ti n g   i n p u t  ( w h e n   alc o h o l  m o lecu le s   ar e  p r esen t  in   th e  s u r r o u n d in g   air   o f   th e  s e n s o r   m o d u le)   w ill  m ak e   t h e  co m p ar ato r   o u tp u t   HI GH.   A n y   v o lta g e  ab o v e   2 . 0 V  in   t h e  i n v er tin g   in p u t  w ill   m ak e   t h e  co m p ar ato r  o u tp u t  L OW .   T h e  co m p ar ato r   w o u ld   th er e f o r e  g iv e  a  HI G H  w h e n   th er e  w er e  alco h o l  m o lecu le s   p r esen t  i n   th e  air   s u r r o u n d i n g   t h e  s e n s o r   m o d u le  an d   a  L OW   w h e n   t h er e  w er e  n o   alco h o l  m o lec u le   p r esen t  in   t h e  air   s u r r o u n d in g   t h e   s e n s o r   m o d u l e.   T h is   s h o w s   h o w   s e n s i ti v e  t h e  s en s o r   is   ( i.e .   t h e  s e n s o r   w o u ld   i m m ed iatel y   s en s e  th e  p r esen ce   o f   alco h o l   m o lecu le s   n o   m at ter   th e  q u a n tit y   p r esen t)   an d   t h er ef o r e  a  1 0 K  p o ten tio m eter   w a s   ad d ed   to   en ab le  ca lib r atio n   o f   t h e  s e n s o r   v ia  t h e  m icr o c o n tr o ller .   T h e  o u tp u t  o f   t h e  co m p ar a to r   i s   s e n t   to   th e  m icr o co n tr o ller   f o r   in ter p r etatio n   an d   ac tio n s   to   b e  tak en   v ia  th e  AOUT   an d   DOUT   p in .     3 . 5 .   Ca lib ra t io n  o f   t he  M Q 3   Sens o r  M o du le   Set th r es h o ld   =  2 4 4 ,  A OUT   v alu e  r an g e  =  0   –   1 0 2 4     % a lco h o l in   b r ea th   =    =  2 3 . 8 3 % ≈   0 . 2 3 8 3   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SS N : 2 0 8 9 - 4856   I n t  J   R ob  &  A u to m ,  Vo l.  8 ,   No .   1 ,  Ma r ch   2 0 1 9   :    6 8   –   7 6   74   B A C   ( m g / L )   =  ( alco h o l in   b r ea th )   ×  ( )      B A C   ( m g / L )   =  ( 0 . 2 3 8 3 )   ×  ( )   =  0 . 0 5 g /1 0 0 m L   =  0 . 5 g / L     T h e  ca lcu latio n   v er i f ies  t h at  t h e  s et  t h r esh o ld   o f   2 4 4   g i v es   a  B A C   v al u e  o f   0 . 5 g / L   a s   r eq u ir ed   f o r   th e   p r o j ec t .   T h e  MQ 3   d etec ts   alco h o l  m o lec u les   w h ich   ar e  m ea s u r ed   as   an alo g   r ea d i n g   ( s en s o r   v al u e) .     A   1 0 K  p o ten tio m e ter   is   co n n e cted   to   th e  an alo g   p i n   ( A 1 )   o f   th e  m icr o co n tr o ller   th at  aid s   i n   th e  ca l ib r atio n   b y   h o ld in g   th e  t h r es h o ld   an alo g   v al u e  w h ich   w h e n   cr o s s e d   m a k es  t h e  s y s te m   d ec lar e   th e  d r iv er   d r u n k .     T h e  f o llo w i n g   ter m s   b elo w   ar e  in cl u d ed   in to   th e   p r o g r a m   f o r   th e  p r o j ec t so   as e n ab le  s u cc ess f u l c a lib r atio n   o f   th e  s en s o r .   T h e  f o llo w i n g   ter m s   b elo w   ar e  in c lu d ed   i n to   t h e  p r o g r a m   f o r   th e   p r o j ec t  s o   as  en ab le   s u cc e s s f u l   ca lib r atio n   o f   th e  s en s o r .   co n s t i n t a n alo g P in   =  A 1 ;   co n s t i n t th r e s h o ld   =  2 4 4 ;   v o id   lo o p ( )   {      in t a n alo g Val u e  =  an alo g R ea d ( A OUT p in ) ;      if   ( an alo g Va lu e  >  t h r es h o ld )   {    }      else { }     3 . 6 .   Dis pla y   Unit   T h e  d is p lay   u s ed   i n   t h is   p r o j ec t  is   t h e  liq u id   cr y s tal  d is p la y   ( L C D) .   I t  d is p la y s   i n f o r m at io n   o f   t h e   p r o j ec t  b ased   o n   w h a t  in f o r m a tio n   it  h as  b ei n g   p r o g r a m m ed   u s i n g   th e  m icr o co n tr o ller   to   d i s p la y .   T h e  1 6   X  2   L C D  is   e m p lo y ed   i n   t h e  d is p la y   u n it a s   it i s   ec o n o m ical;  ea s i l y   p r o g r a m m ab le;  h as  n o   li m it atio n   o f   d is p la y i n g   s p ec ial  &   ev e n   cu s to m   c h ar ac ter s   ( u n li k e  in   s e v e n   s eg m en ts ) . T h e  L C D  i s   co n n ec te d   ac co r d in g   to   th e   g u id eli n e s   as   d ir ec ted   in   t h e  d atash ee t   b u t   a  1 0 K  p o ten tio m eter   an d   a  2 2 0 Ώ   r esis to r   is   co n n ec ted   to   t h e  L C D  s o   as  tu n e  t h e  L C D  f o r   b etter   clar it y   o f   c h ar ac ter s   an d   r e d u ce   th e  b r ig h t n es s   o f   t h e  d i s p la y   r esp ec ti v el y .   C ir cu it d ia g r a m   o f   alco h o l tr ig g er ed   v eh ic le  en g i n e  lo ck   s y s t e m   as s h o w n   in   F ig u r e  1 1 .           Fig u r e  11 .  C ir cu it d iag r a m   o f   alco h o l tr ig g er ed   v eh icle  e n g i n e  lo ck   s y s te m       4.   RE SU L T S   T h e  T ab le  1   s h o w s   t h e  r es u lt s   tak en   f r o m   p laci n g   a  s p ec i f ic   v o lu m e  o f   a lco h o l  at  s p ec i f ic   d is tan ce s   f r o m   t h e  MQ 3   s en s o r   as  h i g h lig h ted   in   tab le  b elo w .   T h e  a n alo g   v al u e  o f   th e  b lo o d   alco h o l  co n ce n tr at io n   at  ea ch   d is ta n ce   i s   al s o   g o tte n .   T h e  s e t  t h r es h o ld   f o r   t h e  p r o j ec t  w as  2 4 4   ( an alo g   v alu e)   i.e .   0 . 5 g /l  ( B AC   v al u e) .   Fig u r e  12   is   a  g r ap h   o f   t h e  b lo o d   alco h o l  co n ce n tr atio n   ag ain s t  t h e  d is ta n ce   b et w ee n   th e  s e n s o r   an d   t h e   v o lu m e  o f   alco h o l.  I t  is   d ed u ce d   f r o m   t h e  g r ap h   th at  as  t h e  d is tan ce   in cr ea s e s   th e  B AC   an d   an alo g   v a l u e  d ec r ea s es  i.e .   Dis ta n ce   b et w e en   t h e  s e n s o r   a n d   th e  v o l u m e  o f   alco h o l  i s   i n v er s el y   p r o p o r tio n al  to   b lo o d   alco h o l c o n ce n tr atio n   an d   th e  an alo g   v alu e .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t  J   R o b   &   A u to m   I SS N:  2089 - 4856       Dev elo p men t o f a lco h o l tri g g e r ed   ve h icle  en g in e  lo ck   s ystem   ( Uza ir u e  S ta n ley )   75   T ab le  1 .   B A C   ( g /l)  v s   Dis ta n c e  ( cm )   D i st a n c e   ( c m)   A n a l o g   v a l u e   B A C   ( g / l )   0   3 2 0   0 . 6 6   10   2 6 0   0 . 5 3   20   1 5 5   0 . 3 2   30   1 2 6   0 . 2 6   40   94   0 . 1 9   50   87   0 . 1 8         Fig u r e  1 2 .   Gr ap h   o f   B lo o d   alco h o l c o n ce n tr atio n   v s   D is ta n c e  b et w ee n   s e n s o r   an d   alco h o l ( cm )       5.   DIS CU SS I O N S   Sev er al  p r o b le m s   w er e  e n co u n ter ed   d u r in g   t h e  p r o j ec t.  T h e  p r o b lem s   r a n g e  f r o m   d es ig n   p r o b lem s   to   i m p le m en ta tio n   p r o b lem s   an d   also   co n s tr u ctio n   p r o b le m s .   T h e  m aj o r   p r o b lem s   ar e  as  f o llo w s .   T h e  MQ 3   s en s o r   ca n n o t  d i f f er en tiate  b et w ee n   alco h o l  m o lec u les  a n d   p er f u m es  d u e  to   t h e  p r esen ce   o f   et h an o l  i n   b o th   a s   th e  s e n s o r   r ea cts  to   an y   f o r m   o f   m at ter   w ith   h i g h   co n ce n tr atio n   o f   et h a n o l  an d   as  s u c h   a  d r iv er   w h o   is n ’ t   d r u n k   a n d   h as  u s ed   a  lo t  o f   p er f u m e  co u ld   tr i g g er   t h e  s y s te m .   T h e  9 V  b atter y   w as  n o t   s u p p l y i n g   e n o u g h   cu r r en t  to   p o w er   th e  cir cu it  a n d   th e  s e n s o r   at  th e  s a m e  ti m e.   T h is   p r o b lem   w as  s o l v ed   b y   u s in g   a  1 2 Vo lts   b atter y   i n s tead   o f   a  9 Vo lts   b atter y .   T h e  b u zz er   w as  n o t  lo u d   en o u g h   w h e n   co n n ec ted   to   th e  m icr o co n tr o ller   alo n e.   T h is   p r o b le m   w as   s o lv ed   b y   co n n ec ti n g   t h e  b u z ze r   to   a  tr an s is to r   s o   as   to   a m p li f y   it   as   th e   m icr o co n tr o ller   p o r t  d o esn ’ t  h av e  en o u g h   c u r r en t  to   p o w er   t h e  b u zz er   to   o p er ate  at  its   n o r m al  ca p ac it y .   T h e   v o ltag e   r eg u lato r   g o t   w as  g ett in g   v er y   h o t  d u e   to   t h e  h ig h   a m o u n t  o f   p o w er   d is s ip ati n g   as  h ea t  a n d   as  s u c h   lead in g   to   th e  v o lta g e  r eg u lat o r   s w itc h in g   o f f   au to m atica ll y .   T h is   p r o b lem   w a s   s o lv ed   b y   attac h in g   a  co p p e r   h ea t  s i n k   to   th e  v o ltag e  r e g u la to r .   W h en   th e  w h o le  s y s te m   w a s   s w itc h ed   o n ,   t h e  L C D  w a s   n o t  d is p la y in g   a n y   ch ar ac ter s .   T h is   p r o b lem   w a s   s o lv ed   b y   co n n ec ti n g   a  1 0 K  p o ten tio m eter   to   t h e  L C D  as i t w a s   u s ed   to   tu n e  t h e   co n tr ast  o f   t h e  L C D.   Oth er   p r o b lem s   i n cl u d e  s o ld er in g   an d   m ea s u r e m en t  er r o r s   b u t  th ese  p r o b le m s   w er e   s o lv ed   b y   p r o p er   tr o u b lesh o o tin g   w i th   s er io u s   ca r e  in   t h e  co n s tr u ctio n   o f   t h e  p r o j ec t.       6.   CO NCLU SI O N   T h e  p r o j ec t  w h ic h   is   th e  d es ig n   a n d   i m p le m e n tat io n   o f   an   alco h o l  t r ig g er ed   v e h icle  en g i n e  lo c k   s y s te m   h as  m et  its   o b j ec tiv es.   T h e  p r o j ec t  is   a  r ea l  tim e  i m p le m en ta tio n   o f   t h e  p r o to ty p e   o f   th e  m o d el  an d   w a s   d o n e  co n s id er in g   s o m e   f ac to r s   s u c h   a s   ec o n o m y ,   av ailab ilit y   o f   co m p o n en ts   a n d   r esear ch   m ater ial s ,   ef f icien c y ,   co m p at ib ilit y ,   p o r tab ilit y   a n d   also   d u r ab ilit y .   T h e  g en er al  o p er atio n   a n d   p er f o r m an ce   o f   t h e   p r o j ec t  is   d ep en d en t   o n   th e   p r esen ce   o f   alco h o l  w i th i n   1 0 c m   r a n g e   o f   th e   s y s te m   w h ich   co n s is t  o f   t h e  alco h o l   s en s o r .   I f   th e  q u an t it y   o f   alco h o l  d etec ted   b y   th e  s y s te m   i s   g r ea ter   th a n   t h e  t h r esh o ld   s e t   in   t h e  s y s te m ,   t h e  s y s te m ’ s   b u zz er   alar m   is   tr ig g er ed   w h ile  it s   w ar n i n g   L E Ds  co m e  u p   an d   a  w ar n i n g   m e s s ag e  is   d is p la y ed   b y   th e  L C D.   B u t   if   t h e  q u a n tit y   o f   alco h o l  d etec ted   b y   t h e  s y s te m   i s   le s s   t h a n   t h e  s et  t h r es h o ld   in   t h e  s y s te m ,   t h e   s y s te m ’ s   b u zz er   s ta y s   lo w   wh ile  it s   w ar n i n g   L E D s   d o es  n o t  co m e  o n   w i th   a  n o r m al  m ess a g e  in s tead   o f   a   w ar n in g   m es s a g e  d is p la y ed   b y   t h e  L C D.   T h e  o p er atio n   o f   th e  s y s te m   is   a ls o   d ep en d en t  o n   h o w   w ell  t h e   s o ld er in g   w as  d o n e,   an d   th e  p o s itio n i n g   o f   t h e  co m p o n e n ts   o n   th e  Ver o   b o ar d   in   w h ic h   p r o p er   s o ld e r in g   w as   d o n e  an d   th e  co m p o n e n ts   w e r e  w ell  s p ac ed   o n   t h e  Ver o   b o ar d   w ith   th e  I C ’ s   w er e  s o ld er ed   a w a y   f r o m   th e   p o w er   s u p p l y   s ta g e  to   p r ev en t  h ea t  r ad iatio n   w h ic h ,   m ig h t   o cc u r   an d   af f ec t  t h e  p er f o r m an ce   o f   t h e  en tire   s y s te m .   C o n s tr u ctio n   o f   t h e  s y s te m   w as   d o n e  i n   s u c h   a  w a y   t h at   it  m a k es   m a in te n a n ce   an d   r ep air s   a n   ea s y   task   a n d   a f f o r d ab le  f o r   t h e  u s e r   s h o u ld   th er e  b e  a n y   s y s te m   b r ea k d o w n   w it h   tr o u b les h o o ti n g   m ad e  ea s ier   d u e   to   s o ld er in g   o f   t h e  w h o le  p r o jec t  o n   j u s t  o n e  Ver o   b o ar d .   T h e  d esi g n   o f   th e  m icr o co n tr o ll er   b ased   au to m atic   v eh ic le  en g i n e  lo ck   s y s te m   f o r   d r u n k e n   d r iv er s   in v o l v ed   r esear ch   in   b o th   a n alo g   &   d ig it al  elec tr o n ics  w it h   in te n s i v e  w o r k   d o n e  o n   m icr o co n tr o ller s   an d   p r o g r a m m i n g   i n   C .   I n   g e n er al,   t h e  s y s te m   w a s   d esi g n ed ,   a n d   t h e   r ea l ti m e  i m p le m e n tatio n   w as  d o n e  w it h   a  p r o to - t y p e  o f   t h e  m o d el.       7.   F UT UR E   WO RK S   T h er e  ar e  n o   p r o j ec ts   th at  ca n n o t  b e  i m p r o v ed .   E n h a n ce m en ts   h av e  to   b e  ca r r ied   o u t  s o   as  to   i m p r o v e  th e  ef f icie n c y   o f   th i s   s y s te m .   O n e  o f   th e  i m p r o v e m en ts   th a t  co u ld   b e  m ad e  o n   th i s   s y s te m   i n   th e   f u tu r e  is   t h at  it  s h o u ld   b e  m a d e  s m aller .   T h e  s m al ler   th e  s y s te m ,   t h e  m o r e  co n v en ie n t  t h e  alco h o l  s y s te m   i s ,   th e  m o r e  li k el y   d r i v er s   w ill ac ce p t it.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SS N : 2 0 8 9 - 4856   I n t  J   R ob  &  A u to m ,  Vo l.  8 ,   No .   1 ,  Ma r ch   2 0 1 9   :    6 8   –   7 6   76   T h er e  s h o u ld   b e  p r o p er   p o s itio n in g   o f   t h e  alco h o l   s en s o r   s o   as  to   allo w   co n v e n ien t  r ea d in g   o f   th e  d r iv er ’ s   alco h o l  co n s u m p tio n   q u an tit y   w it h   o r   w i th o u t  t h e  aid   o f   t h e  d r iv er .   So m e  o p tio n s   f o r   w h er e  th e  s en s o r   ca n   b e   p lace d   in clu d e;     An   ele m e n t   th a t  ca n   h elp   d i f f e r en tiate  t h e   eth a n o l  q u an tit y   i n   alco h o l  a n d   p er f u m e s   s h o u l d   b e  in tr o d u ce d   in to   th e   s e n s o r   s o   as  to   p r ev e n t  t h e  is s u e  o f   t h e  s y s te m   b ei n g   tr ig g er ed   d u e  to   u s e   o f   lar g e  a m o u n t  o f   p er f u m e  b y   th e  d r i v er .     A   ca b le  ca n   b e  p u t  n ea r   th e  d r iv er ’ s   s ea t  an d   t h en   co n n ec ted   w it h   th e  i g n itio n   o f   t h e  ca r .   T h is   m e an s   th e   alco h o l  d etec tio n   s y s te m   ca n   b e  an o th er   k e y   to   t h e  ca r .   T h e  d r iv er   s h o u ld   b lo w   to   th e   s y s te m   b ef o r e   h e/s h e  s tar t  t h e  ca r .   I f   t h e  v al u e  o f   th e  a lco h o l  co n ce n tr atio n   is   ab o v e  t h e  s y s te m ’ s   th r e s h o ld   v al u e,   t h e  s y s te m   w i ll  s to p   th e  ca r   s tar tin g .   So   a  d r u n k   d r iv er   w o u ld   n o t  b e  a b le  to   s tar t  th e  ca r   w h i ch   w ill  p r ev en t   th e  b eh a v io r   o f   d r u n k   d r iv in g .   I t  is   n o t  o n l y   s af e  to   t h e  d r iv er ,   b u t  ca n   en s u r e  t h e  p as s en g er s   w o u ld   n o t   b e  h it b ec au s e  o f   t h e  d r iv er ’ s   d r u n k   d r i v in g .       RE F E R E NC E S   [1 ]   Kill o ra n ,   A . ,   Ca n n in g ,   U. ,   Do y le,  N.,   &   S h e p p a rd ,   L . ,   “ Re v ie w  o f   e ffe c ti v e n e s s  o f   la w s  li m it in g   b lo o d   a lco h o l   c o n c e n tratio n   lev e ls  to   re d u c e   a l c o h o l - re late d   ro a d   in ju ries   a n d   d e a th s , ”   F in a l  Re p o rt ,   L o n d o n :  C e n tre  f o r  P u b li c   He a lt h   Ex c e ll e n c e   (NICE) ,   2 0 1 0 .   [2 ]   Em b e d d e d   sy st e m .   h tt p :/ /e n . w ik i p e d ia.o rg /w ik i/ e m b e d d e d _ sy ste m   (a c c e ss e d   Ju ly   2 0 1 7 ) .   [3 ]   L e e ,   K.  (2 0 1 0 ).   “ A ss e ss in g   th e   F e a sib il it y   o f   V e h icle - Ba se d   S e n so rs  to   De tec t  A lco h o l  Im p a ir m e n t. , ”   Na ti o n a l   Hig h w a y   T ra ff ic S a f e t y   A d m in istratio n :  W a sh in g to n ,   DC .   2 0 1 0 .   [4 ]   RT OS  Ke rn e l.   h tt p : / /rt o s.c o m /  (a c c e ss e d   M a y   2 0 1 7 ) .   [5 ]   M Q3   S e n s o r  Da tas h e e t.   h t tp :/ /www . sp a rk f u n . c o m /d a tas h e e ts/s e n so rs/M Q - 3 . p d f   (a c c e ss e d   m a y   2 0 1 7 ) .   [6 ]   Ko n g ,   H.,   R u e ,   X . ,   &   Da i,   J.  ( 2 0 1 3 ).   A lco h o l   d e tec ti n g   sy ste m   (P ro jec t  re p o rt).   [7 ]   P h a n i,   S . A . ,   S a m u e l,   S . V . ,   Ka y la n ,   G . C. ,   &   Ra v i,   T . G .   (2 0 1 4 ).   L iq u o r  d e tec ti o n   t h ro u g h   a u to m a ti c   m o to r  lo c k in g   s y ste m :  In   b u il t   (L D A M L S ).   In tern a ti o n a l  Jo u r n a l  o f   Co m p u tatio n a l  En g in e e rin g   Re se a rc h   (IJCER),   Vo l  4 ,   Iss u e   7 ,   Ju ly - 2014 .   [8 ]   Bra in ,   M .   M icro c o n tr o ll e r. h tt p :/ /e lec tro n ics . h o w stu ffw o rk s.co m / m i c ro c o n tr o ll e r. h tm l /   (a c c e ss e d   Ju ly   2 0 1 7 ) .   [9 ]   Ja m e s,  N.,   A p a rn a   C. ,   &   T e e n a   P .   (2 0 1 4 ).   A lco h o l  d e tec ti o n   sy ste m .   In tern a ti o n a l  J o u r n a l  o f   Re se a rc h   in   C o m p u ter  a n d   Co m m u n ica ti o n   T e c h n o l o g y ,   Vo l  3 ,   Iss u e   1 ,   Ja n u a ry -   2014 .   [1 0 ]   M icro c o n tro ll e r  &   M icro p ro c e ss o r.   h tt p :/ /en g i n e e rsg a ra g e . c o m /t u to rials/ d if f e r e n c e - b e t w e e n - m icr o p r o c e ss o r - a n d - m icro c o n tro ll e r /   (a c c e ss e d   Ju ly   2 0 1 7 )   [1 1 ]   A t m e l  4 2 7 3 5 B   ATm e g a   3 2 8 / P   Da tas h e e t.   h tt p : // n e w b ieh a c k . c o m / m i c ro c o n t ro ll e rIn tr o d u c ti o n A Be g in n e rs G u id e T o T h e A t m e l A V R A t m e g a 3 2 se ries .   (a c c e ss e d   Ju ly   2 0 1 7 ) .   [1 2 ]   M Q G a s S e n so rs.  h tt p :/ /p lay g ro u n d . a rd u i n o . c c /M a i n /M QG a sSen s o rs.  (a c c e ss e d   Ju ly   2 0 1 7 ).   [1 3 ]   S e n so r  Re p o rt  -   M Q3   G a s s e n so r.   h tt p :/ /se n so rw o rk sh o p . b l o g sp o t. c o m /2 0 0 8 / 0 4 /se n so r - re p o rt - m q 3 - g a s - se n so r. h tm l/   (a c c e s se d   Ju ly   2 0 1 7 ) .   [1 4 ]   F ra d e n ,   J.   (2 0 1 0 ).   Ha n d b o o k   o f   m o d e rn   se n s o rs:  P h y sic s,  d e sig n s,  a n d   a p p li c a ti o n s:  S p ri n g e r,   2 0 1 0 .   [1 5 ]   L CD Disp la y .   h tt p :/ /w ww . sp a r k fu n . c o m > d a tas h e e ts  (a c c e ss e d   Ju ly   2 0 1 7 ) .   [1 6 ]   DC M o t o r.   h tt p :/ /w ww . e lec tri c a l4 u . c o m /d c - m o to r - or - d irec t - c u rre n t - m o to r/ ,  (a c c e ss e d   Ju l y   2 0 1 7 ) .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.