CN2585239Y - 酒精测试仪 - Google Patents

Abstract

一种酒精测试仪，涉及酒精含量测量技术，本测试仪包括壳体部分，气体拾取部分及检测、处理、显示信号的电路部分，在壳体内的气体拾取部分由电磁抽气装置及压力检测装置组成，在壳体中设有一与壳体外界相通的导管，导管壁上设有旁路管及转轮孔，旁路管上设有燃料电池传感器及使导管中气体通过燃料电池的电磁抽气阀。转轮处设有可测导管内气体压力的气体转轮及光电发射、接收管。本机装有打印机接口和移动通信网络接口，面板上装有数字键盘。本技术结构简单，测试精度高，功能齐全，使用方便。

Description

酒精测试仪

技术领域

本实用新型涉及测试仪器技术领域，特别涉及酒精含量测量相关技术。

背景技术

随着经济的发展，公路上行驶的车辆大量增加，交通事故也因此频频发生。而在各类交通事故产生的原因中，酒后驾驶占了很大的比例。公安部最近要求各地加强查处酒后驾驶的力度，以减少由酒后驾驶造成的恶性交通事故。而目前能在现场对驾驶人员进行体内酒精含量测定的呼气式酒精测试设备并不多见。现在市场上的酒精测试设备可以分为三类：第一类是小型测试器，体积只有笔型大小，价格低廉，但精度很低，只能作为自我定性检测用。第二类是便携型半导体酒精测试仪，这类设备采用半导体(多数是氧化锡)酒精传感器作为传感器，并采用数字技术把传感器输出的信号用数字显示出来，使用者可以直接从数字显示器读出被测者呼气中酒精含量的多少。这类设备价格中等，但由于半导体传感器的精度、线性和稳定性都不能完全达到要求，又不可能采用复杂精密的补偿措施，还是不能作为交通警察用来检测驾驶人员是否是酒后驾车，而且具有法律依据的计量检测设备。第三类是采用燃料电池酒精传感器的高档酒精测试仪，由于燃料电池酒精传感器具有良好的线性和很高的精度，可以作为让交通警察用来检测驾驶人员是否酒后驾车，具有法律依据的计量检测设备。目前这类设备全部都是进口品牌，价格昂贵。但这类设备也有不足之处，例如不能把测试结果连同被测者的驾驶证号自动记录下来，更没有联网功能。

技术内容

本实用新型目的是针对以上现有技术的不足，设计一种精度高，使用方便，功能齐全，结构简单的酒精测试仪。

本实用新型目的通过以下技术方案实现。

一种酒精测试仪，包括壳体部分，气体拾取部分及检测、处理、显示信号的电路部分。所述设于壳体内的气体拾取部分由电磁抽气装置及压力检测装置组成，在壳体中设有一与外界相通的导管，壳体中导管壁上设有旁路管及转轮孔。旁路管上设有烧料电池传感器及使导管中气体通过烧料电池的电磁抽气阀。转轮处设有可测导管内气体压力的气流转轮及光电发射接收管。酒精测试仪所述电路部分包括单片机、燃料电池传感器电路、吹气压力检测电路、液晶驱动显示电路、存贮电路、信号输出电路、移动通信网络接口电路及指令控制电路。燃料电池传感器电路的传感器信号输出端经运算放大器及模数转换电路与单片机信号输入脚相接。吹气压力检测电路中，压力检测器的输出与单片机的脉冲检测输入端相接。存贮电路接单片机的数据口，液晶驱动显示电路中LCD显示屏通过LCD驱动电路与单片机相接。信号输出电路包括打印接口及报警电路，分别接单片机的输出脚，移动通信接口电路接单片机的串行通信端口，指令控制电路包括数字键盘和控制按键，分别按单片机的相关输入脚。为使测试精度不随温度变化而降低，酒精测试仪电路部分还包括温度传感器电路，温度传感器的输出经信号放大电路及模数转换电路与单片机的信号输入脚相接。为了具有中文显示功能，所述电路部分包括中文字库存贮电路，存贮电路与单片机的数据脚相接，功能齐全。

本实用新型技术进步在于，采用燃料电池酒精传感器为检测元件，结合数字检测技术和数字通信技术，使得本测试仪结构简单，使用方便，测试准确。

附图说明

图1为本实用新型立体结构局部示意图；

图2为本实用新型电路方框图；

图3为本实用新型抽气阀和转轮压力检测机构原理示意图；

图4为本实用新型主控及接口电路原理图；

图5为本实用新型显示驱动电路原理图；

图6为本实用新型电源电路原理图；

图7为本实用新型测试及电磁抽气阀驱动电路原理图；

图8为本实用新型控制软件流程原理图。

具体实施例

本实用新型技术方案可以通过以下方法实现：

一种酒精测试仪，包括壳体部分，气体拾取部分及检测、处理、显示信号的电路部分，所述设于壳体1内的气体拾取部分由电磁抽气装置2及压力检测装置3组成，在壳体中设有一与壳体外界相通的导管4，壳体中导管壁上设有旁路管40及转轮孔41；旁路管40上设有燃料电池传感器42及使导管中气体通过燃料电池的电磁抽气阀43；转轮处设有可测导管内气体压力的气体转轮44及光电发射接收管45。

一个燃料电池酒精传感器及其有关的信号放大器和模数转换器，一个单片微型计算机(单片机)及控制软件，一个电磁抽气阀，一个温度传感器及其有关的温度信号放大器和模数转换器，一个吹气压力检测装置，一个电池电量检测电路，一个液晶显示屏和液晶驱动器，一个声音报警装置，一个EEPROM储存器，一个汉字字库，一个打印机接口，一个数字键盘和另外四个按键，一个移动通信网络接口共同组成的完整系统。见图2系统结构方框图。下面对其主要部分和本专利特色部分加以简要说明。

单片机是本机的心脏，它从人机接口接受操作者的各项指令，按照预定的程序执行指令，检测各类信号和处理数据，把结果报告给操作者。单片机的中央处理器在系统软件的控制下工作，软件存储在单片机内部的ROM中。

燃料电池酒精传感器是本机最重要的元件，当被测者的呼气进入它的燃烧室，会输出大小与呼气酒精浓度成正比的电信号。燃料电池酒精传感器是各类酒精传感器中性能最稳定的，并有良好的线性度。

电磁抽气阀的作用是保证送到传感器的气体完全是被测者呼出的气体，在测试前完全排除上次测试残留的气体。进入传感器燃烧室内部的气体在检测时间内应该是相对不流动的，以保证检测精度。抽气阀在CPU控制下工作，它的作用是把被测者呼出的气体通过吹气通路中的一个小孔抽到燃料电池的燃烧室。为了进一步提高检测精度，抽气阀最好有一个单向排气孔。在抽气时，气体只能从吹气通路中的小孔通过燃料电池的燃烧室进入抽气阀，在抽气阀复位时，抽气阀中的气体大部分从单向排气孔排出。见图3。

温度传感器的作用是检测当时的环境温度，作为温度补偿的根据，以补偿酒精传感器的输出受环境温度影响而造成的误差，从而保证对酒精浓度的检测具有更高的准确性。

吹气压力检测装置的作用是检测吹气压力。当酒精测试仪在对被测者进行检测时，要求时刻对被测者的吹气压力进行监测，当吹气压力不足时，机器必须提醒被测者加大吹气压力。当开始检测后的十几秒钟一直没有检测到吹气压力时，必须提醒操作人员，以确定是否是被测者拒绝检测。本机采用转轮结构对吹气压力进行检测。在吹气通路后端下侧安装了一个转轮，转轮外侧有若干个迎风小翼，转轮上部约四分之一暴露在吹气通路中。被测者吹气时，迎风小翼受到压力而使转轮发生旋转，其速度随吹气压力的加大而加快，见图3。一对安置在转轮二侧的红外线发光管和接收管(光电对管)用来检测转轮的旋转速度。在转轮旋转时，光路不时被转轮翼片阻断而时通时断，接收管就有脉冲输出，其频率与转轮的转速成正比。单片机检测此脉冲频率来确定吹气压力。

液晶显示屏和液晶驱动器用来显示信息。为了显示足够的中文提示信息，需使用能够显示二行15*16点阵汉字的液晶显示屏，CPU通过液晶驱动器控制其工作。

EEPROM储存器中储存了各种校准所需要的数据和设定的数据，这些数据可以由CPU重写，断电后这些数据不会丢失。EEPROM中还储存每次测试的记录，这些记录可以通过记录备份操作备份到电脑中去。

汉字字库中储存了GB-2312一、二二级字库所有汉字的点阵，它向CPU提供所需显示的汉字点阵。

打印机接口提供CPU与打印机的接口。这使得可以把测试结果当场打印出来。

移动通信网络接口可以使酒精测试仪与移动通信网络相连，从而使酒精测试仪通过移动通信网络与市交通监控中心的电脑进行通信。中心电脑也必须具有与相应的移动通信网络连接的接口，并具有与此相配合的控制软件。酒精测试仪联网以后，整体的管理和控制处理功能大大提高，可以完成许多过去单个酒精测试仪无法完成的工作，如直接把每次检测的记录储存在中心控制电脑内，可以根据被测者的驾驶证号从市交通管理中心的相关数据库中获得其姓名、性别和年龄等个人资料，也可以从中心控制电脑中获得被测者最近一段时间内(如一个月，三个月，六个月)有多少次酒后驾驶记录，来决定不同的处罚，等等。所连接的移动通信网络可以是GSM网络、CDMA网络或者专用集群通信网络，也可以用GPRS(通用无线分组业务)平台。

本机还配有数字键盘。数字键盘在需要输入数字时使用，如需要输入被测者的驾驶证号和操作执行者的编号时。

具体实例如电路图见4、5、6、7，下面结合图2对电路加以说明。图2中的单片机采用美国Microchip公司的PIC18F452(U101)。在图2中的燃料电池酒精传感器，放大器和模数变换器由S401，R401，A401A，R402，R403，R404，C401，U401，R405，D401，R406，C402组成(图7)。酒精传感器S401的输出经过运算放大器A401A放大后，送到模数转换器U401转换成12位数字信号送到单片机加以处理。单片机通过CS_ADC和SCLK二个端点控制U401的工作，U401的输出在SDI送给单片机。图2中温度传感受器采用LM35，其放大器由A101，R116，R117，R115，C108和单片机内部的10位模数转换器组成(图4)。运算放大器A402、Q401、Q402和R408、C404、R409、R410、D402、R411、R412组成图2的电磁抽气阀控制电路，PUMP即为电磁抽气阀的电磁线圈(图7)。当A402的正输入端PUMP为高电位时，电磁抽气阀吸动。压力检测器由D403、Q404、R414、R415组成，Q404的输出PRESS送到单片机以检测吹气压力，转轮转速愈高，其输出脉冲频率愈高。声音报警器由Q403、R413、B401组成。当单片机输出端BUZZER为高电平时，Q403导通，B401发出蜂鸣声。液晶驱动器和液晶显示屏由LCD驱动模组EM0861与C201、C202、C203、C204、C205、VR201、R202、R203、C206、C207、C208和一个132*32点阵液晶显示屏组成，(图5)，单片机通过SD1、CS_LCD、SDO、SCL、RESET五信号控制它的工作。数字键盘和四个操作按键由4*4键盘矩阵和R111、R112、R113、R114(附图4)组成。附图中的EEPROM由外接的EEPROM x25640(U102)和单片机内部的EEPROM组成。U102用来存储测试记录，校准和设定的全部数据存储在单片机内部的EEPROM中。汉字字库存放在FLASH ROMSST25VF020(U103)中。本机的移动通信网络接口采用一个异步串行接口与无线数传终端的异步串行接口相连接，从而通过无线数传终端与GSM网络连接。本机所连接的移动数传终端是深圳宏电技术开发公司出品的H7112 GPRS DTU，它通过建立在GSM网络基础上的GPRS平台，再通过DDN或ADSL与中心电脑相连。单片机PIC18F452具有一个内置的USART接口，而本机需要二个异步串行接口，一个接打印机，一个作为移动通信网络接口。因为打印机和网络通信不会同时使用，故可以采用一个MAX4616(U105)来复用单片机的USART接口。MAX4616的控制电压接单片机的21脚，当此信号为高时，USART用作打印机接口，反之则用作移动通信网络接口。MAX3232(U104)是打印机适配器。JP1通过电缆接打印机，JP2通过电缆接移动数传终端H7112(图4)。电压调整器由U301、C301、U302、Q301、Q302、R303、R302、R301、R304、C304、C302、U303、Q303、Q304、R307、R306、R305、R308、C305、C303组成(图6)。本机的电源比较复杂，因为需要有机内时钟，即使在关机时单片机也要保证低功耗工作，所以单片机电源Vcc直接从电池经过电源调整器U301取得。为了保证足够的测量精度，A401和U401必须单独供电(V-TEST)。其它部分所需要的电源由V_COM提供。VC_OM和V_TEST都受单片机控制，当TEST_PWR为高电位时，V_TEST有输出。当COM_PER为高电位时，V_COM有输出。电池电压检测装置由R118，R120和单片机内部的10位模数变换器组成。电池电压经电阻分压后，送到单片机的Pin10。单片机的Pin9和Pin10都可以接受模拟电压输入，单片机的软件可以选择把其中任何一个送到其内部的模数变换器。图8是控制酒精测试过程的软件流程图。如果检测不到吹气压力，提示增加吹气压力，再检测。如果提示了五次，仍然检测不到吹气压力，操作人员作为被测者拒绝测试处理。在流程全部完成后，用声音和屏幕提醒操作人员关机，直到操作人员关机为止。这是因为燃料电池在不进行测量时必须把它短路，以保证其性能和寿命。

Claims (5)

1、一种酒精测试仪，包括壳体部分，气体拾取部分及检测、处理、显示信号的电路部分，其特征在于：所述设于壳体内的气体拾取部分由电磁抽气装置及压力检测装置组成，在壳体中设有一与壳体外界相通的导管，壳体中导管壁上设有旁路管及转轮孔；旁路管上设有燃料电池传感器及使导管中气体通过烧料电池的电磁抽气阀；转轮处设有可测导管内气体压力的气体转轮及光电发射接收管。

2、根据权利要求1所述的酒精测试仪，其特征在于：所述电路部分包括单片机、燃料电池传感器电路、吹气压力检测电路、液晶驱动显示电路、存贮电路、信号输出电路、移动通信网络接口电路及指令控制电路；燃料电池传感器电路的传感器信号输出端经运算放大器及模数转换电路与单片机信号输入脚相接；吹气压力检测电路中，压力检测器的输出与单片机的脉冲检测输入端相接，存贮电路接单片机的数据口，液晶驱动显示电路中LCD显示屏通过LCD驱动电路与单片机相接，信号输出电路包括打印接口电路，报警电路，分别接单片机的输出脚，指令控制电路包括数字键盘和控制按键，分别接单片机的控制脚。

3、根据权利要求1所述的酒精测试仪，其特征在于：所述电路中包括与单片机相连的，可以与外接的移动数字传输终端机相连的移动通信网络接口。

4、根据权利要求2所述的酒精测试仪，其特征在于：所述电路部分，还包括温度传感器电路，温度传感器的输出经信号放大电路及模数转换电路与单片机的信号输入脚相接。

5、根据权利要求2或3所述的酒精测试仪，其特征在于：所述电路部分包括汉字存贮电路，与单片机的数据脚相接。

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