Alkoholmessgerät mit Infrarot-Analyse

[Horst K (Gast)]

Hi alle zusammen,
ich habe vor ein Alkoholmessgerät zu bauen (habe mir dazu auch schon 
einige Beiträge aus diesem Forum durchgelesen), doch soll er diesmal auf 
eine ganz andere Art und Weise messen. Ich stelle mir das so vor, dass 
ich eine kleine Kammer habe (wie groß muss die etwa sein?) in der die 
ausgeatmetete Luft mittels INFRAROT-Analyse analysiert wird.
Doch kann ich mir nicht wirklich vorstellen, wie das genau funktionieren 
soll. Baue ich auf der einen Seite Infrarot_LEDs und auf der anderen 
Seite ne Diode, die je nach Infrarotdurchlass andere Spannungnen 
durchlässt, wodurch dann ein Micocontroller rechnen kann und dann das 
Ergebnis auf einer Segmentanzeige ausgibt?

[Jiggler (Gast)]

don't feed the Trolls !

[Horst K (Gast)]

Ich möchte hier keine Provokationen anzetteln, da ist eine sehr ernste 
Frage von mir!

[Stefan (Gast)]

Was verstehst Du unter INFRAROTANALYSE ?
Einfach nur die Dämpfung des "IR-Lichts" ermitteln?
Ich glaube, dann hast Du eher einen Wasserdampfmesser gebaut!
Vermute mal, Du musst/willst die Dämpfung wellenlängenabhängig messen...
...viel Spaß ;-)

[Sebastian (Gast)]

Vermutung: Alkohol in der ausgeatmeten Luft führt zu einem veränderten 
Infrarot-Absorptionsspektrum im Vergleich zu alkoholfreier Luft.

Problem: Wasserdampf könnte, ebenso wie andere Substanzen in der 
Atemluft, die Infrarotabsorption ebenfalls beeinflussen.

Ansatz: Meßkammer aufbauen, mit einer wellenlängenmodulierbaren 
Infrarot-Lichtquelle. In der Praxis wird dazu ein infraroter 
Halbleiterlaser benutzt, unter Umständen geht es aber mit einer IR-LED 
auch. Spektrum ist dann aber breiter, Messung weniger genau.

Theorie dahinter: Wellenlänge des Emissionsmaximums eines 
Halbleiterlasers, und auch einer LED, ändert sich mit der Temperatur. 
Unter Ausnutzung der Eigenerwärmung ist es möglich, in einem begrenzten 
Wellenlängenbereich eine Rampe zu fahren. (Nicht lachen, Fachpublikum, 
das hat mir ein Mitarbeiter einer Forschungseinrichtung erzählt.)

Weitere Anforderungen: Photodiode mit guter Empfindlichkeit im 
Infrarotbereich, schneller ADC, präzise Stromregelung der Sendediode. 
Wenn man die Sache zu weit treibt, ist die Diode schnell kaputt, das 
gilt insbesondere bei Laserdioden.

Alle diese Messungen sind dann natürlich relativ, die spektrale 
Empfindlichkeit der Fotodiode sowie die Sendediode selbst sind nicht 
linear.
Man kann aber dann mit leerer Kammer ein Referenzspektrum aufnehmen, und 
zum Vergleich Wasserdempf oder Alkoholdämpfe einblasen. Vielleicht 
lassen sich günstige Meßpunkte im Spektrum isolieren und daraus eine 
Näherungsformel zur Bestimmung des Alkoholgehaltes bilden.

Dies hat, technisch korrekt ausgeführt, wahrscheinlich das Niveau einer 
Diplomarbeit.

[Kai G. (runtimeterror)]

Zum Testen sind wir alle eingeladen nehme ich an? ;)=

[Stefan B. (stefan)]

Die Atemalkoholbestimmung 
(http://de.wikipedia.org/wiki/Atemalkoholbestimmung) mittels 
IR-Spektroskopie (http://www.ir-spektroskopie.de/) berüht darauf, dass 
durch IR-Licht bestimmter Wellenlänge das
Ethanolmolekül zu Schwingungen angeregt wird und dadurch diese 
Wellenlängen im IR-Spektum mit geringerer Intensität vorkommen. 
(http://www.ansyco.de/CMS/frontend/index.php?idcatside=124&show=148).

Insofern ist

> ich habe vor ein Alkoholmessgerät zu bauen ... doch soll er diesmal auf
> eine ganz andere Art und Weise messen.

ein alter Hut.

Die Herausforderung ist, IR-Licht genau der Wellenlänge bereitzustellen, 
bei dem das Ethanolmolekül schwingt und mit deinem Detektor die Abnahme 
der Intensität bei diesen Wellenlängen nachzuweisen.

D.h. das Verfahren genügend empfindlich auf Ethanol zu machen. Andere 
ebenfalls IR-absorbierende Stoffe in der Atemluft sollen nicht stören 
(Aceton bei Diabetikern..., Kohlendioxid, Wasser). Und die geringe Menge 
an Ethanol in der Atemlust muss mit deiner Methode auch reproduzierbar 
nachweisbar sein.

Ich befürchte ein einfaches IR-LED Sende / Fotodiode-Empfänger System 
ist dafür nicht geeignet, sonst würde kein solcher Aufwand bei 
kommerziellen Geräten getrieben ;-)

[Horst K (Gast)]

Ja dann werde ich mich mal an mein Osterprojekt heranwagen, ich glaube 
aber auch, dass es unheimlich schwiegrig wird exakte Messungen zu 
erziehlen, alleine schon von den anderen Molekülen, die in der Lage sind 
Schwingungen (siehe Treibhauseffekt!) im selben Wellenbereich wie 
Ethanol zu erzeugen.

Na ja
wünscht mir Glück ;-)