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[项目] 创客技术助力科学实验系列 | 饮酒前后

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前 言
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图1
     《中华人民共和国道路交通安全法》第九十一条针对酒后驾驶机动车应当承担的法律责任作了明确的规定。“开车不喝酒,喝酒不开车”已经成为人们的共识。但是,喝酒后多久才能开车呢,这个可没有具体的标准。这与喝酒者的体质、饮酒量及酒的类型等诸多因素有关。
       从饮酒后到完全恢复正常需要多久呢?我们不妨利用创客技术来做一下实验。本实验仅作为教学用途,旨在学习酒精传感器和物联网模块的使用,实验结果仅供参考。如果是未成年的小创客,请在成年人的帮助下进行实验。

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图2

实验方案
         利用Micro:bit作为主控板,外接酒精传感器、LED显示屏和物联网模块,组成一个酒精检测仪。该检测仪可以实时检测出受测者饮酒后呼出的空气中的酒精浓度(模拟值),并将数据通过网络上传到物联网平台。数据采集完成后,再到物联网平台导出数据,进行整理、分析、总结工作。
3.jpg 图3

创客器材清单
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图4
      (1)micro:bit 1块
      (2)micro:IoT扩展板 1块
       注:micro:IoT扩展板在IO扩展板上集成了LED显示屏和OBLOQ-IoT物联网模块;如果没有,可以使用扩展板外接LED显示屏和OBLOQ-IoT物联网模块。

实验平台搭建

1. 硬件搭建
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图5     

       如图5所示,将micro:bit插入扩展板插槽中,将酒精传感器连接到扩展板的P0引脚,装上锂电池。

2. 物联网平台配置
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图6  
       登录Easy IoT网站(iot.dfrobot.com.cn),如图6所示;需要注册账号才能使用。
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图7
       点击“工作间”按钮,在页面左边可以看到分配到的物联网账号和密码,点击眼睛按钮可查看账号和密码。点击“添加新的设备”按钮,新建一个名为“酒精检测”的设备,会自动产生一个设备ID号;点击右上角的“...”按钮可进行相关设置。

3. 编写程序
(1)打开编程软件Mind+,切换为上传模式,如图8所示。
8.JPG
图8
(2)点击左下方“扩展”按钮,在“主控板”中找到 “micro:bit”,点击图标即可添加,如图9所示。
9.JPG
图9
(3)在“扩展板”中找到“物联网主题扩展板”,点击添加,如图10所示。然后点击左上角的“返回”按钮,回到编程界面。
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图10
(4)编写初始化代码,在“MQTT初始化参数”积木中分别填入本地的WiFi信息和物联网平台的信息,如图11所示。
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图11
(5)编写采集数据及上传数据代码
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图12
(6)将程序上传到主控板。


4.将酒精传感器包裹在两层口罩之间,如图13、图14所示。

13.jpg
图13
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图14

实验活动

一、数据采集

1. 采集未饮酒时的数据
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图15
       打开检测仪的电源开关,让酒精传感器预热1分钟,然后让受测者带上口罩进行检测。检测时观察显示屏上的数值的变化,待数值稳定后按下主控板上的A按钮进行数据上传。

2. 采集饮酒后的数据
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图16
       每隔一段时间进行一次检测,一直到数值接近未饮酒时的数值,操作方法和上面相同。

二、数据处理

1. 从物联网平台导出数
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图17
       点击如图17所示的“查看详情”按钮;在新的页面中(如图18所示),点击右上角的“导出Excel”按钮,将数据保存到本地硬盘上。
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图18


2. 整理筛选数据
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图19
       原始数据表格有几百个数据(如图19所示),需要进行整理。筛选出有效的数据,并删除重复的数据,精简成如图20所示的表格。
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图20

3. 绘制统计图
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图21
       将精简后的表格进一步处理成如图21所示的表格,再利用电子表格软件的插入图表功能,生成如图22所示的折线统计图。
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图22

三、实验结果分析
       从本次实验结果可以看出:饮酒后的4小时内酒精浓度数值在持续上升,然后逐渐下降,一直到18小时才恢复到未饮酒时的状况。

总结与反思

       从科学的角度来看,实验结果大致反映出了人体对酒精的吸收、代谢过程,是一个成功的实验。
      但是,一次实验还不够,实验还没有针对不同的受测者、酒的类型、饮酒量等条件下进行对比实验,实验结论还不充分。


szjuliet  版主

发表于 4 天前

挺好,做多几组对照实验,可以整出篇论文了
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