SE456811B

SE456811B - NYKTERHETSSPAERR

Info

Publication number: SE456811B
Application number: SE8400511A
Authority: SE
Inventors: Jack Simon
Original assignee: Jack Simon
Priority date: 1983-02-01
Filing date: 1984-02-01
Publication date: 1988-11-07
Also published as: GB2139387A; SE8400511D0; SE8400511L; CA1218734A; DE3403450A1; AU2398484A; GB8402633D0; JPS59184032A; GB2139387B; NL8400300A; AU565207B2; FR2585082A1

Description

456 811 apparat enligt patentkravet 1. Mikrodatorn är sålunda programmerad för att göra mera flexibel och fördelaktig användning av andningssensorer än som tidigare varit känt. Spärren kräver endast en enkel förbindelse med ett elektriskt startsystem och härleder sin effekt från startsystemet. Inga kemikalier används och rutinutbyte av material erfordras icke. Mikrodatorn testar första andnings- temperaturen med användning av ett termoelement, för att skydda mot kringgående av provet. När temperaturprovet är över, mäts alkoholkoncentration i andnings- luften på basis av resten av adsorption och desorption av etanol på ytan av en halvledarsensor. Resten medför en mätbar resistansändring. s Beroende på alkoholkoncentrationen kommer mikrodatorn antingen att aktivera ett stadigt grönt ljus och klargöra tändningen för en nykter förare, aktivera ett blinkande gult ljus och klargöra tändningen för en onykter men icke berusad förare eller aktivera ett klart rött ljus, frånkoppla tändningen och införa en programmerad väntetid innan provet åter kan försökas. Provet kan upprepas, efter det att väntetiden passerat. 456,811 apparatus according to claim 1. The microcomputer is thus programmed to make more flexible and advantageous use of respiratory sensors than previously known. The latch requires only a simple connection to an electric starting system and derives its effect from the starting system. No chemicals are used and routine replacement of materials is not required. The microcomputer tests the first breathing temperature using a thermocouple, to protect against bypassing the sample. When the temperature test is over, the alcohol concentration in the breathing air is measured on the basis of the rest of the adsorption and desorption of ethanol on the surface of a semiconductor sensor. The rest causes a measurable change in resistance. s Depending on the alcohol concentration, the microcomputer will either activate a steady green light and clear the ignition for a sober driver, activate a flashing yellow light and clear the ignition for a sober but not drunk driver or activate a clear red light, switch off the ignition and introduce a programmed waiting time before the test can be retried. The test can be repeated, after the waiting time has elapsed.

Kort beskrivning av ritningarna På bifogade ritningar är fig 1 ett blockschema av nykterhetsspärren 10 an- vänd med ett styrt system 100, fig 2 en föredragen utföringsfonn av uppfinning- en utvisande detaljer av kretsar, som kan användas i blocken i fig 1, fig 3, 4, 5, 6, och 7 är exempel på alternativa kretsar, som kan användas för blocken i fig 1, fig 0 en sidovy, med vissa delar avlägsnade och i sektion, av nykterhets- spärren, utvisande det munstycke som är fäst vid ett hus, vilket innehåller upp- finningens elektroniska kretsar, och fig 9 en bild liknande fig 8 men förstorad för att visa placeringen av ett termoelement relativt andningsporten eller öpp- ningen.Brief Description of the Drawings In the accompanying drawings, Fig. 1 is a block diagram of the sobriety barrier 10 used with a controlled system 100; Fig. 2 is a preferred embodiment of the invention showing details of circuits which may be used in the blocks of Fig. 1; 4, 5, 6, and 7 are examples of alternative circuits which may be used for the blocks of Fig. 1, Fig. 0 is a side view, with some parts removed and in section, of the sobriety latch, showing the nozzle attached to a housing , which contains the electronic circuits of the invention, and Fig. 9 is a view similar to Fig. 8 but enlarged to show the location of a thermocouple relative to the breathing port or opening.

Detaljerad beskrivning av den föredragna utföringsformen Föreliggande uppfinning, en nykterhetsspärr 10, kan införas såsom i fig 1 i en systemregulator, för att testa en förare med avseende på nykterhet och hindra att systemet används, innan provet har passerats. Exempelvis kan uppfin- ningen användas i tändningssystemet 78 (fig 2) hos ett motorfordon eller annat maskineri, som icke ska köras av berusade personer. Nykterhetsspärren är monte- rad i ett motorfordon 100 genom avbrott av ledningen 98 mellan nyckelomkoppla- ren 97 och spolen i startsystemet 99. Ändarna av den frånkopplade ledningen 98 är åter förbundna med ingången 89 och utgången 96 hos en tändningsstartkrets 90, som är styrd av mikroprocessorn 80 (fig 1 och 2) med fördel av Intel Modell 8084. Spärren använder 5 V ledningen 5, som matas av kraftkällan 40, vilken är förbunden direkt med fordonets 12 V batteri, ej visat, vilket medger spärren att fungera oberoende av om nyckelomkopplaren 97 är sluten. Vid låga temperatu- rer absorberas gradvis föroreningar i och förskjuter egenskaperna hos sensorn s 456 811 lå (fig 2), vilken med fördel är av modell TGS 812, tillverkad av Figaro En- gineering Co. Kontinuerlig stödaktivering av värmespolen 15 (fig 2) från vär- medrivkretsen 70 håller alkoholsensorn 14 fri från förorening.Detailed Description of the Preferred Embodiment The present invention, a sobriety barrier 10, can be inserted as in Fig. 1 into a system controller, to test a driver for sobriety and prevent the system from being used before the test has been passed. For example, the invention can be used in the ignition system 78 (Fig. 2) of a motor vehicle or other machinery which is not to be driven by intoxicated persons. The sobriety lock is mounted in a motor vehicle 100 by disconnecting the line 98 between the key switch 97 and the coil in the starting system 99. The ends of the disconnected line 98 are reconnected to the input 89 and the output 96 of an ignition start circuit 90, which is controlled by the microprocessor. 80 (Figs. 1 and 2) in favor of Intel Model 8084. The latch uses the 5 V line 5, which is supplied by the power source 40, which is connected directly to the vehicle's 12 V battery, not shown, which allows the latch to operate regardless of whether the key switch 97 is closed. At low temperatures, impurities are gradually absorbed into and shift the properties of the sensor s 456 811 low (Fig. 2), which is advantageously of model TGS 812, manufactured by Figaro Engineering Co. Continuous support activation of the heating coil 15 (Fig. 2) from the heat drive circuit 70 keeps the alcohol sensor 14 free from contamination.

Man börjar med nykterhetstesten med att vrida nyckeln 1 tändningsomkopp- laren 97. Av fig 2 framgår att strömmen passerar i ledningen 89 genom klipp- steget 26, som klipper spikpulser och jämnar spänningsnivân för att alstra en signal "tändning på" på ledningen 27. Signalen "tändning på" 27 återställer processorn 80 och startar den på ett program, såsom programmet i Appendix A, vilket arbetar med en Intel 8048 såsom processorn 80. Först påtrycks en signal "värmare på" genom ledningen 71 på drivkretsen 70 under ett flertal minuter för sensorn 14 från beredskaps- till klartillstånd. Datorn 1, al- att värma spolen 15 och 80 kan aktivera värmedrivkretsen 70 genom en 12 V matning från ledningen 4 ternerande med eller 1 stället för 5 V ledningen 5 för att värma sensorn 14 snabbare- Under uppvärmningsperioden bringar datorn 80 de tre lysdioderna 85 att blinka i rotation- Varje lysdiod har med fördel sin katod ansluten genom ett 220 ohm motstånd till ett in/ut-stift på datorn och sin anod ansluten till 5 V mat- ningen. Även när den är fri från tidigare förorening, påverkas alkoholsensorns lä känslighet av temperaturen.The sobriety test is started by turning the key 1 on the ignition switch 97. Fig. 2 shows that the current passes in the line 89 through the cutting stage 26, which cuts nail pulses and equalizes the voltage level to generate a signal "ignition on" on the line 27. The signal "turning on" 27 resets the processor 80 and starts it on a program, such as the program in Appendix A, which works with an Intel 8048 such as the processor 80. First, a "heater on" signal is applied through line 71 on the drive circuit 70 for several minutes to the sensor 14 from standby to ready state. The computer 1, or heating the coil 15 and 80, can activate the heating drive circuit 70 by a 12 V supply from the line 4 alternating with or 1 instead of the 5 V line 5 to heat the sensor 14 faster. During the heating period, the computer 80 causes the three LEDs 85 to Each LED advantageously has its cathode connected through a 220 ohm resistor to an input / output pin on the computer and its anode connected to the 5 V supply. Even when free from previous contamination, the sensitivity of the alcohol sensor is affected by the temperature.

Värmespolen 15 håller sensorn vid en känd konstant temperatur för att mini- mera verkan av omgivningsluftens temperatur. Värmaren 15 slås från av en lås- spänningstillslagsdrivkrets 70, vilken driver basen i transistorn 74 låg och hindrar den från att slå till transistorn. En drivkrets 70 för tillslagen hög- spänning åstadkommer tillräcklig ström genom motståndet 73 samt basen och emit- tern i transistorn 74 för att transistorn ska leda ström till sin jordade emit- ter från kollektorledningen 75, värmespolen 15 och 5 V källan 5 (eller 12 V käl- lan 4l). Om alkoholsensorns utgångsledning 16 vore förbunden direkt (ej visat) med ett av datorns ingângsstift, skulle datorn mäta spänningsfallst över halvle- darsensorn 14 för att bestämma dess resistans och därigenom dess temperatur, in- dikerande huruvida sensorn är klar.The heating coil 15 maintains the sensor at a known constant temperature to minimize the effect of the ambient air temperature. The heater 15 is turned off by a latch voltage turn-on drive circuit 70, which drives the base of the transistor 74 low and prevents it from turning on the transistor. A high voltage on drive circuit 70 provides sufficient current through the resistor 73 and the base and emitter of the transistor 74 for the transistor to conduct current to its grounded emitter from the collector line 75, the heating coil 15 and the 5 V source 5 (or 12 V). source 4l). If the output sensor 16 of the alcohol sensor were connected directly (not shown) to one of the input pins of the computer, the computer would measure the voltage drop across the semiconductor sensor 14 to determine its resistance and thereby its temperature, indicating whether the sensor is ready.

När sensorn är uppvärmd och klar för ett prov, lyser den gröna lysdioden 81 stadigt. Den avsedde föraren andas då in i porten 12. För att skydda mot kring- gående av nykterhetsspärren används en andningstemperatursensor 20, med fördel en typ J monolitisk termoelementförstärkare modell AD594 från Analog Devices Co, för att mäta lufttemperaturen i andningsporten 12- Temperatursensorn 20 varierar spänningen på ledningen 22 i enlighet med (andnings-)tempersturen vid punkten 21 i andningsporten 12. För att bestämma om temperaturen 1 porten 12 är inom ett i 2,8°C område kring den normala andningstemperaturen 37°C hos människan, jämförs testspänningen av temperaturkomparatorer 60 mot en temperaturgolvrefe- rens 37 och en takreferens 39. Temperaturreferenserna kan tillföras genom "456- 811 variabla 5 kohm-motstånd 36 och 38 1 en referensspänningsmatningskrets 30.When the sensor is heated and ready for a test, the green LED 81 is lit steadily. The intended driver then breathes into the port 12. To protect against bypassing the sobriety barrier, a breathing temperature sensor 20, preferably a type J monolithic thermocouple amplifier model AD594 from Analog Devices Co, is used to measure the air temperature in the breathing port 12- The temperature sensor 20 varies on the line 22 in accordance with the (breathing) temperature control at point 21 in the breathing port 12. To determine if the temperature in the port 12 is within a range of 2.8 ° C around the normal breathing temperature of 37 ° C in humans, the test voltage of temperature comparators is compared 60 against a temperature floor reference 37 and a ceiling reference 39. The temperature references can be supplied through 456-811 variable 5 kohm resistors 36 and 38 in a reference voltage supply circuit 30.

Golvreferensspänningen 37, representerande 35°C, pâtrycks den negativa ingångskontakten till komparatorn 67 och takspänningen 39, representerande 40,5°C, påtrycks komparatorns 69 positiva ingång. Temperaturtestspänningen 22 påtrycks genom motstånd 23 resp 24, båda företrädesvis 12 kohm, den posi- tiva ingången till golvkomparatorn 67 och den negativa ingången till kompara- torn 69. Temperaturspänningar 22 över golvet och under taket bringar båda kom- paratorerna 67 och 69 att verka såsom källor för ström, som flyter ut genom motståndet 65, helst 9,1 kohm, till matningsledningen 5. Detta medför mer än 5 V på ledningen 68 för "temp. klarä, vilken verkar såsom en "OCH-kopplad"grind, som ger en insignal till stiftet C28 på datorn 80. Även om temperaturindikerings~ spänningen på ledningen 22 alltid kommer att satisfiera en av jämförelserna och denna komparator kommer att höja spänningen på ledningen 68, gäller att, om led- ningens 22 spänning icke också satisfierar den andra jämförelsen, denna andra komparator kommer att verka såsom en kylare och dra ledningens 68 spänning under signaltröskeln hos datorns ingångsstift C29. När ledningen 68 för "temp. klar" har förblivit hög under det programmerade antalet sekunder, kommer lys- 'diodskärmen 85 att ändras från stadigt grönt till att alla tre blinkar gemen- samt, medan alkoholnivån testas under omkring 1,5 s.The floor reference voltage 37, representing 35 ° C, is applied to the negative input contact of the comparator 67 and the ceiling voltage 39, representing 40.5 ° C, is applied to the positive input of the comparator 69. The temperature test voltage 22 is applied by resistors 23 and 24, respectively, both preferably 12 kohm, the positive input to the floor comparator 67 and the negative input to the comparator 69. Temperature voltages 22 above the floor and under the ceiling cause both comparators 67 and 69 to act as sources of current flowing through the resistor 65, preferably 9.1 kohm, to the supply line 5. This results in more than 5 V on the line 68 for "temp. clear", which acts as an "AND-connected" gate, which provides a input signal to pin C28 on computer 80. Although the temperature indication voltage on line 22 will always satisfy one of the comparisons and this comparator will increase the voltage on line 68, if the voltage of line 22 does not also satisfy the other comparison, this second comparator will act as a cooler and draw the voltage of line 68 below the signal threshold of the computer's input pin C29. has remained high for the programmed number of seconds, the LED screen 85 will change from solid green to all three flashing together, while the alcohol level is tested for about 1.5 seconds.

Istället för att använda komparatorer 50 och 60, spänningsreferenskällan 30 och deras utgångsledningar, kan en A/D-omvandlare 25 användas för att tillföra digitaliserade värden för temperatur 22 och alkohol 16. Datorn 80 är sålunda självkalibrerande och skulle då jämföra med internt lagrade värden.Instead of using comparators 50 and 60, the voltage reference source 30 and their output lines, an A / D converter 25 can be used to supply digitized values for temperature 22 and alcohol 16. The computer 80 is thus self-calibrating and would then compare with internally stored values.

Den andel av alkohol, som finns i andningsluften, mäts av en gassensor 13.The proportion of alcohol present in the breathing air is measured by a gas sensor 13.

Sensorn 13 innehåller en tenndioxidhalvledare 14, vars resistans ändras genom absorption och desorption av etanol i enlighet med gaskoncentrationen vid sen- sorns yta (liksom dess resistans ändras av temperaturen). Sensorns utspänning på ledningen 16 indikerar etanolkoncentrationen. Ström, som flyter till jord genom motstânden l7 och 19, helst'l,5 kohm resp 6,8 kohm, reducerar spänningen från ledningen l6 till en lägre spänning i ledningen 18.The sensor 13 contains a tin dioxide semiconductor 14, the resistance of which is changed by absorption and desorption of ethanol in accordance with the gas concentration at the surface of the sensor (as well as its resistance is changed by the temperature). The sensor output voltage on line 16 indicates the ethanol concentration. Current flowing to earth through resistors 17 and 19, preferably 1.5 kohm and 6.8 kohm, respectively, reduces the voltage from line 16 to a lower voltage in line 18.

Empiriska prov har fastställt att andningsluften hos en person, som har en blodalkoholnivå av 0,05 Z (berusad men icke betraktad såsom lagligen onykter) kommer att bringa sensorn 14 att alstra 3,1 V på ledningen 18. Testning av en person, som har 0,10 Z blodalkoholnivå, kommer att alstra 1,9 V på ledningen 18.Empirical tests have established that the breathing air of a person who has a blood alcohol level of 0.05 Z (drunk but not considered legally intoxicated) will cause the sensor 14 to generate 3.1 V on line 18. Testing of a person who has 0.10 Z blood alcohol level, will generate 1.9 V on line 18.

Referensspänningsmatningskretsen 30 åstadkommer alkoholreferensspänningar 33 och 35, som är lika med dessa nivåer, härledda genom variabla motstånd 32 ooh 34, genom vilka referenserna kan kalibreras. Komparatorn 55 jämför alkoholspännings- nivån på ledningen 18 mot (den lägre) standarden 0,052 på ledningen 35 och alst- rar en ström på sin utgångsledning 56 genom motståndet 57 i enlighet med 456 811 resultatet av jämförelsen. En alkoholnivå under den låga referensen 35 bringar komparatorn 55 att verka såsom en strömförbrukare och reducerar spänningen på ledningen 56 till mindre än 5 V. Omvänt bringar en testresultatspänning 18 över den låga referensen 35 komparatorn 55 att verka såsom en strömkälla och höja spänningen på ledningen 56 över 5 V.The reference voltage supply circuit 30 produces alcohol reference voltages 33 and 35, which are equal to these levels, derived by variable resistors 32 and 34, through which the references can be calibrated. The comparator 55 compares the alcohol voltage level on the line 18 against the (lower) standard 0.052 on the line 35 and generates a current on its output line 56 through the resistor 57 in accordance with 456,811 the result of the comparison. An alcohol level below the low reference 35 causes the comparator 55 to act as a power consumer and reduces the voltage on line 56 to less than 5 V. Conversely, a test result voltage 18 across the low reference 35 causes the comparator 55 to act as a power source and increase the voltage on line 56. over 5 V.

Komparatorn 53 fungerar på likartat sätt för att bringa en ström genom företrädesvis 9,2 kohm motståndet 52 och alstra mindre än 5 V på ledningen 54 för alkoholtestresultat under den höga referensen på ledningen 33 och mer än 5 V på ledningen 54 för testresultat, som är över referensledningen 33.The comparator 53 operates in a similar manner to pass a current through the preferably 9.2 kohm resistor 52 and generate less than 5 V on the line 54 for alcohol test results during the high reference on the line 33 and more than 5 V on the line 54 for test results, which is over the reference line 33.

Mikroprocessorn 80 använder temperaturverifikationssignalen 68 och jämfö- relseresultaten 54 och 56 för alkoholnivå för att bestämma huruvida nykterhets- testen har genomförts. En alkoholnivå under 0,05 Z aktiverar den gröna lysdioden kontinuerligt och en högspänningsutsignal "klart att köra" på linjen ledningen 88, företrädesvis genom ett 1 kohm motstånd b7. En hög signal på ledningen 88 till basen i transistorn 91, företrädesvis en 2N440l, och företrädesvis ström från S V källan genom ett 10 kohm motstånd 48 bringar transistorn att leda ström genom sin kollektor och en spole 92 i reläet 93, företrädesvis ett AROMAT HBZE.The microprocessor 80 uses the temperature verification signal 68 and the alcohol level comparison results 54 and 56 to determine whether the sobriety test has been performed. An alcohol level below 0.05 Z activates the green LED continuously and a high voltage output signal "ready to run" on line line 88, preferably through a 1 kohm resistor b7. A high signal on line 88 to the base of transistor 91, preferably a 2N4401, and preferably current from the S V source through a 10 kohm resistor 48 causes the transistor to conduct current through its collector and a coil 92 in relay 93, preferably an AROMAT HBZE.

Ström, som flyter i spolen 92, alstrar ett magnetfält, som attraherar armar 94 mot kontakter 95 till fullbordande av kretsen kring den frånkopplade ledningen 98.Current flowing in the coil 92 generates a magnetic field which attracts arms 94 to contacts 95 to complete the circuit around the disconnected lead 98.

En blodalkoholnivå mellan 0,05 Z och 0,10 Z alstrar en blinkande gul lys- diod 82 "onykter", vilket innebär att fordonet bör köras med varsamhet. En hög signal “klart att köra" aktiverar reläet 93.A blood alcohol level between 0.05 Z and 0.10 Z produces a flashing yellow LED 82 "drunk", which means that the vehicle should be driven with caution. A high "ready to run" signal activates relay 93.

Om blodalkoholnivån är över 0,10 Z, har andningsprovet misslyckats och spärren 10 kommer icke att medge att bilen 100 startas. Ledningen 88 "klart att köra" hålls låg och den röda lysdioden 83 blinkar. Nyckelomkopplaren 97 måste slås från och åter till för att bringa datorn 80 till ett tillstånd "effekt på" och återstarta provet. En fyra minuters "lång uppvärmning" måste förlöpa, medan värmaren 15 frigör sensorn och förhoppningsvis njurarna frigör blodet från alko- holförorening.If the blood alcohol level is above 0.10 Z, the breath test has failed and the latch 10 will not allow the car 100 to be started. The "ready to run" line 88 is kept low and the red LED 83 flashes. The key switch 97 must be turned off and on again to bring the computer 80 to a "power on" state and restart the sample. A four minute "long warm up" must take place, while the heater 15 releases the sensor and hopefully the kidneys release the blood from alcohol contamination.

En föredragen utföringsform av den konstruktion, som bildar munstycken och stödet för de elektroniska kretsarna i nykterhetsspärren 10, visas i fig 8 och 9. Denna konstruktion innehåller ett hus 110, som är av ett lämpligt material, såsom hårdplast, och vilket har robust konstruktion. Huset är avsett att inne- hålla och skydda de kretskort och andra elektroniska komponenter, som innehålls i detta, mot skada, t ex i händelse av att huset tappas mot ett underlag- Ett av kretskorten 112 visas i fig 8 inuti huset 110. En kabel 114 med ledare 116, som sträcker sig utåt från denna förbinder de elektroniska kretsarna med en yttre 456 811 kraftkälla, såsom batteriet hos ett fordon, och förbinder även kretsarna med fordonets tändningssystem.A preferred embodiment of the construction forming nozzles and the support for the electronic circuits in the sobriety barrier 10 is shown in Figures 8 and 9. This construction contains a housing 110, which is of a suitable material, such as hard plastic, and which has a robust construction. The housing is intended to contain and protect the circuit boards and other electronic components contained therein from damage, for example in the event that the housing is dropped against a substrate. One of the circuit boards 112 is shown in Fig. 8 inside the housing 110. A cable 114 with conductors 116 extending outwardly therefrom connect the electronic circuits to an external power source, such as the battery of a vehicle, and also connect the circuits to the vehicle ignition system.

-Huset 110 har en rörformig hals 118, vid vilken en rörformig förlängning 120 är fäst. Organet 120 är styvt och kan vara format av vilket lämpligt mate- rial som helst, såsom aluminium. I illustrerande syfte, förlängningen 120 inne- håller ett metallorgan 121, såsom av aluminium, och ett styvt plastorgan 123, som är fäst vid och sträcker sig utåt från en ände av organet 121. Utsidan av organet 121 har ringformiga lister 122 för att medverka till avledning av värme, som absorberas i organet.The housing 110 has a tubular neck 118 to which a tubular extension 120 is attached. The member 120 is rigid and may be formed of any suitable material, such as aluminum. For illustrative purposes, the extension 120 includes a metal member 121, such as of aluminum, and a rigid plastic member 123, which is attached to and extends outwardly from one end of the member 121. The outside of the member 121 has annular strips 122 for assisting in dissipation of heat, which is absorbed into the body.

Sensorn 14 är monterad på lämpligt sätt, såsom genom presspassning, inuti organet 121 nära dess yttre öppna ände. Gassensorn 14 är nära ett antal åtskilda öppningar 124 genom organet 121, så att utrymmet 126 invid utsidan av gassensorn 14 står i förbindelse med atmosfären för att medverka till rening av sensorn, såsom beskrivs nedan.The sensor 14 is suitably mounted, such as by press fitting, inside the member 121 near its outer open end. The gas sensor 14 is close to a number of spaced openings 124 through the member 121, so that the space 126 adjacent the outside of the gas sensor 14 communicates with the atmosphere to assist in cleaning the sensor, as described below.

Organet 123 innehåller ett rörformigt, värmeisolerande element 130, typiskt av kork, för att skärma ett parti av andningstemperatursensorn 20, vilken är kopplad genom ledningar 132 till kretsarna 1 huset 110, vilka ledare 132 _ sträcker sig genom organet 120, liksom ett par ledare (ej visade), vilka är kopplade med gassensorn 14. Dessa ledare är kopplade till de kretsar, som inne- hålls i huset 110. Temperatursensorn 20 innehåller ett termoelement 134, som vi- sas mer detaljerat i fig 9.The means 123 includes a tubular, heat insulating member 130, typically of cork, for shielding a portion of the breathing temperature sensor 20, which is connected through leads 132 to the circuits of the housing 110, which conductors 132 extend through the member 120, as well as a pair of conductors ( not shown), which are connected to the gas sensor 14. These conductors are connected to the circuits contained in the housing 110. The temperature sensor 20 contains a thermocouple 134, which is shown in more detail in Fig. 9.

Ett munstycksorgan 136 är fäst vid den yttre änden av organet 123 och har en yttre ände 138, över vilken munnen placeras, för att blåsa ett andningsprov 1 i munstycksorganet 136. Ett inre hål 140 i munstycket 136 innehåller ett rörfor- migt element 142 med en genomgående fluidflödespassage 144, så att andningspro- vet under tryck i hålet 140 kan intränga i utrymmet 146, som innehåller termo- 'elementet 134.A nozzle member 136 is attached to the outer end of the member 123 and has an outer end 138, over which the mouth is placed, to blow a breath sample 1 into the nozzle member 136. An inner hole 140 in the nozzle 136 contains a tubular member 142 having a through fluid flow passage 144, so that the breath sample under pressure in the hole 140 can enter the space 146, which contains the thermocouple 134.

Termoelementet 134 visas i sitt föredragna läge i fig 9 vid nedströmsänden av passagen 144. Det framgår av fig 9 att termoelementets fog 135 är fysiskt vid änden av passagen 144. Skälet härför är att termoelementet kommer att vara di- rekt känsligt för andningens temperatur, innan andningsluften expanderar in i utrymmet 146 ooh därigenom kyls.The thermocouple 134 is shown in its preferred position in Fig. 9 at the downstream end of the passage 144. It can be seen from Fig. 9 that the joint 135 of the thermocouple is physically at the end of the passage 144. The reason for this is that the thermocouple will be directly sensitive to respiration temperature before the breathing air expands into the space 146 ooh thereby cooling.

Termoelementet 134 har ett värmeelement 148 i värmeväxlande förhållande till detta på ett kort avstånd såsom 6,4 till 12,7 mm, från fogen 135, gåsom vi- sas i fig 9. Värmaren 148 innefattar en värmespole inom ett vakuumhölje 150, som omger ett parti av termoelementet 134. Ändamålet med värmespolen 148 är att eli- minera tendensen hos nykterhetsspärren 10 att slå till automatiskt, om omgiv- ningstemperaturen var omkring 37°C. För att eliminera detta problem är värma- ren 148 placerad i värmeväxlingsförhållande med termoelementet, speciellt dess e* 456 811 båda trådar, för att värma termoelementet till en temperatur över den normala an ningstemperaturen av 37°C. Det kan exempelvis värmas till 54°C och detta styrs av mikroprocessorn 80, så att temperaturen hos det uppvärmda partiet av termoelementet förblir vid omkring 54°C. En liten translator kan slås till och från för att reglera och förbli vid denna temperaturnivå, varvid denna uppvärm- ning utförs genom ledning till termoelementets fog 135. När en person blåser i munstycksorganet 136 med andningstemperaturen vid omkring 37°C, kyls sålunda termoelementet ned från temperaturen 54°C, så att nykterhetsspärren 10 då kan börja ett giltigt prov.The thermocouple 134 has a heating element 148 in heat exchange relation thereto at a short distance such as 6.4 to 12.7 mm, from the joint 135, shown in Fig. 9. The heater 148 comprises a heating coil within a vacuum housing 150, which surrounds a portion of the thermocouple 134. The purpose of the heating coil 148 is to eliminate the tendency of the sobriety barrier 10 to turn on automatically if the ambient temperature was about 37 ° C. To eliminate this problem, the heater 148 is placed in a heat exchange relationship with the thermocouple, especially its two wires, to heat the thermocouple to a temperature above the normal annealing temperature of 37 ° C. For example, it can be heated to 54 ° C and this is controlled by the microprocessor 80, so that the temperature of the heated portion of the thermocouple remains at about 54 ° C. A small translator can be turned on and off to control and remain at this temperature level, this heating being performed by conduction to the thermocouple joint 135. When a person blows into the nozzle member 136 with the breathing temperature at about 37 ° C, the thermocouple is thus cooled from the temperature 54 ° C, so that the sobriety barrier 10 can then start a valid test.

En annan viktig egenskap hos den i fig 8 och 9 visade konstruktionen är an- vändningen av passagen l44, som typiskt har en diameter av 1,9 till 3,3 mm. Pas- sagen I44, som i själva verket bildar en liten öppning tvingar sålunda en person att blåsa in i munstyeket, så att ett svagt lufttryck utvecklas i munstycksorga- net. Detta tvingar personens läppar att hålla en lufttätning kring munstycksor- ganet för att hindra yttre luft från att intränga i andningsprovet, vilket rikta in i och genom passagen 144. Yttre luft skulle annnars ändra funktionsresultaten av nykterhetsspärren 10.Another important feature of the construction shown in Figures 8 and 9 is the use of the passage 144, which typically has a diameter of 1.9 to 3.3 mm. The passage I44, which in fact forms a small opening, thus forces a person to blow into the nozzle, so that a weak air pressure develops in the nozzle member. This forces the person's lips to hold an air seal around the nozzle member to prevent external air from entering the breath sample, which directs into and through the passage 144. External air would otherwise alter the performance results of the sobriety barrier 10.

Emedan passagen 144 har en ändlig längd, riktar den andningsflödet mot ter- moelementets fog 135 och därefter genom förlängningen 120 och på gassensorn 14.Since the passage 144 has a finite length, it directs the respiratory flow towards the joint 135 of the thermocouple and then through the extension 120 and on the gas sensor 14.

För att göra detta måste en temperatur av 35°C avkännas av termoelementet un- der en period av åtminstone fyra sekunder, så att ett djupt lungandningsprov mäts. Emedan öppningar 124 (fig 8) finns i organet 121, kommer gassensorn att vara i fri luft, vilket är väsentligt för rening av sensorn. Med användningen av öppningarna 124 är det möjligt att leda ett första prov och ha sensorn renad för att göra nästa prov inom mindre än 15 sekunder.To do this, a temperature of 35 ° C must be sensed by the thermocouple for a period of at least four seconds, so that a deep lung breath test is measured. Since openings 124 (Fig. 8) are located in the member 121, the gas sensor will be in the open air, which is essential for cleaning the sensor. With the use of the openings 124, it is possible to conduct a first sample and have the sensor cleaned to make the next sample in less than 15 seconds.

En annan egenskap hos föreliggande uppfinning beträffande reningen av gas- sensorn 14 innefattar användningen av en frekvensstyrd (omkring 10 till 100 Hz) spänningskälla, som påläggs sensorn under reningsperioden. Denna frekvensstyrda spänningskälla används istället för en stabil spänningskälla för att värma sen- sorn. Vanligen är med användning av en stabil spänning reningsperioden omkring tio sekunders såsom rekommenderas av gassensorns tillverkare. Hed användning av en frekvensstyrd variabel spänningskälla, som bildas av mikroprocessorn 80, för att värma sensorn, minskas denna reningstid till mindre än fem sekunder. Det är även möjligt att förbättra noggrannheten hos gassensorns resultat- Detta utförs med användning av mikroprocessorn 80 för att kontrollera den nivå, vid vilken gassensorn lä renas vid den tidpunkt, då ett prov startas. Denna startpunkt har en signifikant betydelse för resultaten av ett alkoholandningsprov. I analogldi- gitalversionen av nykterhetsspärren lO kan kompensation för eventuell variation '456 811 av startpunkten justeras automatiskt medelst mikroprocessorn 80.Another feature of the present invention regarding the purification of the gas sensor 14 involves the use of a frequency controlled (about 10 to 100 Hz) voltage source which is applied to the sensor during the purification period. This frequency-controlled voltage source is used instead of a stable voltage source to heat the sensor. Typically, using a stable voltage, the purge period is about ten seconds as recommended by the gas sensor manufacturer. Using a frequency controlled variable voltage source generated by the microprocessor 80 to heat the sensor, this purge time is reduced to less than five seconds. It is also possible to improve the accuracy of the gas sensor results. This is done using the microprocessor 80 to control the level at which the gas sensor is purified at the time a sample is started. This starting point is of significant importance for the results of an alcohol breath test. In the analog-to-digital version of the sobriety block 10, compensation for any variation 456 811 of the starting point can be adjusted automatically by means of the microprocessor 80.

Detaljer har beskrivits för att illustrera uppfinningen i en föredragen utföringsform, av vilken anpassningar och modifikationer inom uppfinningens område inses av en fackman på området. Uppfinningens område begränsas endast av följande krav.Details have been described to illustrate the invention in a preferred embodiment, of which adaptations and modifications within the scope of the invention will be apparent to one skilled in the art. The scope of the invention is limited only by the following claims.

Programmet kan i mjukvara även innehålla ett val, så att om ett fordon icke körs under 48 timmar eller annan tidsperiod, den automatiska reningseykeln för gassensorn överstyrs för att hindra urladdning av fordonets batteri, som till- för effekt till kretsarna- Kretsen avstänger sig sålunda själv. Den enda nack- delen härmed är att rening av gaaaensorn kan ta en minut, när fordonet används dïrnäst istället för 10 sekunder för normal funktion.The program may also contain software in a selection, so that if a vehicle is not driven for 48 hours or another period of time, the automatic cleaning cycle of the gas sensor is overridden to prevent discharging of the vehicle battery, which supplies power to the circuits. . The only disadvantage of this is that cleaning the gaaaensor can take one minute, when the vehicle is used next instead of 10 seconds for normal operation.

Ett styrprogram för användning med spärren 10 visas nedan. d:A control program for use with latch 10 is shown below. d:

Claims

456,811 Patent claims

A sobriety tester, comprising a support, an elongate tubular nozzle (136) disposed on the support and extending outwardly therefrom, the nozzle having a port (12) for receiving breathing air, an electric power source (40) and a temperature sensor (20) connected to the power source, characterized in that the temperature sensor (20) comprises a thermocouple (134), which is supported by the support and has a joint (135), which is arranged next to and aligned with the port (12), wherein the temperature sensor is arranged to generate electrical signals on a temperature output line (22) as a function of the temperature of a breath sample through the gate, and the thermocouple has means (140,150) for heating the joint to a temperature higher than the temperature in the the breath sample received, and that a gas sensor (13) is supported by the support adjacent to and aligned with the port, which gas sensor is connected to the power source (40) and on an outlet line (16) for the alcohol. iva generates electrical signals as a function of the alcohol level in a breath test in the gate, and an analog / digital converter (25) is connected, with a first input, to the temperature sensor output line and, with a second input, to the gas sensor output line and has a plurality of output lines (54 , 56,68) for digital signals indicating the temperature and alcohol level of a breath sample passing through the gate, and that a microcomputer (80) is actuated by a signal for reading the digital signals on the converter output lines and generating an output signal indicating whether the alcohol level in the breath test differs from a predetermined level.

Apparatus according to claim 1, characterized by a cutting step (26), and an activating circuit (90), wherein the cutting step is intended to be connected to a switch (97) and the activating circuit is intended to be connected between the switch and another actuable electrical component. .

Apparatus according to claim 1, characterized by a thermal drive circuit (70) connected between the power source (40) and the gas sensor (13), which drive circuit is operable by a signal from the computer (80) to supply a current to the gas sensor. , the gas sensor having a heating element (15), which is driven by the heating drive circuit.

Apparatus according to claim 1, characterized by a separate indicator, (81-83), which is connected to each of the measuring output lines of the computer (80).

Apparatus according to claim 1, characterized in that the analog-to-digital converter (25) comprises a voltage reference circuit (30), which is connected to the power source (40) and has separate output lines (33,35,37,39), on which refe- / iri's ......, ......_.-..-_, ...... ..._,., __. . ,.,. .'- ï ... 1 ap 456 seven, 310 reindeer circuit gives electrical signals, each indicating a high alcohol reference, 3 a low alcohol reference, a high reference for the breathing temperature, a low reference for the breathing temperature, an alcohol comparator circuit (50), which is connected with the output line (16) of the alcohol sensor (14) and has a first comparator (53) connected to compare the output signal of the sensor with the high alcohol reference, a first alcohol output line (54) to which the first comparator gives a signal indicating the result of the high the comparison, a second comparator (55) connected to compare the output of the alcohol sensor with the low alcohol reference, and a second alcohol output line (56) to which the second comparator gives a signal indicating the result of the low comparison, a temperature comparator circuit ( 60), which is connected to the output line (22) of the temperature sensor (20) and has a third comparator (67) connected to compare the output of the temperature sensor al with the high temperature reference, a fourth comparator (69) connected to compare the output of the temperature sensor with the low temperature reference, and a temperature output line (68) to which the temperature comparator gives a signal indicating the results of the temperature comparison.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the nozzle (136) contains a fluid passage (144) for receiving a breath sample, the temperature sensor (20) being close to the downstream end of the fluid passage.

Apparatus according to claim 6, characterized in that the temperature sensor comprises a thermocouple with a joint (135) near the downstream end of the fluid passage (144).

Apparatus according to claim 7, characterized in that the joint of the thermocouple (20) is arranged in the fluid passage (144) at its downstream end.

9. Apparatus according to claim 8, characterized in that the heating means (148,150) are arranged to heat the joint (135) of the thermocouple (20) to at least 54 ° C.

Apparatus according to claim 9, characterized in that the heating means comprise a sealed housing (150) surrounding a portion of the thermocouple (134) and an electrically actuable heating device (148) within the housing in heat exchange relationship with the thermocouple.

Apparatus according to claim 9, characterized by a heat insulating tubular member (130) surrounding the heating device (148).

Apparatus according to claim 6, characterized in that the support comprises a tubular extension (120) attached to the nozzle (136) and extending outwardly therefrom, the temperature sensor (20) extending at least a portion of the extension, and that the gas sensor (13) is arranged in the extension downstream of the temperature sensor with respect to the flow direction of a breath sample passing through the extension.