DE2364110A1

DE2364110A1 - Einrichtung zur verhinderung von blasprobenfaelschungen bei einem alkoholtestgeraet

Info

Publication number: DE2364110A1
Application number: DE2364110A
Authority: DE
Inventors: Joseph P Hoppesch
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: Borg Warner Corp
Priority date: 1972-12-26
Filing date: 1973-12-21
Publication date: 1974-06-27
Also published as: CA988328A; US3823601A; FR2211204B1; FR2211204A1; AU6344073A; SE383420B; DE2364110B2; GB1412026A; IT1001439B; JPS4991698A

Description

Dr. Ing. H. Nsgsndank

Dip! Ing. H. Heudc - Dipl. Phys. W. Schmitt

Dipr. Ing. E. Greatis - Dipl. ing. W. Wehnert

. 8 Münefeen 2, f^öxarSsiraÖe 23

Telefon 5 38 05 86

Borg-Warner Corporation

200 South Michigan Ave·. ' 17. Dezember 1973

Chicago, 111. 60604,USA Anwaltsakte M-2901

Einrichtung zur Verhinderung von Blasprobenfälschungen bei einem Alkoholtestgerät

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Verhinderung von Blasprobenfälschungen bei einem Alkoholtestgerät, wobei z.B. derartige Fälschungen mittels Luftsäcken oder mittels Blasbälge vorgenommen werden könnten, die anstatt des Atems der Testperson die Umgebungsluft in das Testgerät führen. Derartige Fälschungen bereiten besonders Sorge bei unbeaufsichtigten Testgeräten. Sie sind aber auch dann möglich, wenn der Testvorgang nicht hinreichend überwacht wird.

Erfindungsgemäß wird eine bei gewissen Fühlern der katalytischen Art oder/und mit Halbleiteraufbau auftretende Eigenschaft verwendet, nämlich daß diese Fühler auf menschlichen Atem empfindlicher

409826/0300

als auf die ümgebungsluft reagieren, aber nicht so empfindlich wie auf alkoholhaltigen Atem. Dieses PhSnoroen wird für den Aufbau der erfindungsgemäßen Einrichtung verwendet, die an einerr. Detektor angeschlossen ist, der ein Ausgangssignal abgibt, ;-/enn ^T'?erte' im wesentlichen zwischen einem der,' !menschlichen Atem (größerer ^Te rt als der von Luft) und dam einer vorgegebenen Alkoholkonzentration im Atem (z.B. 0,1 % Blutalkoholkonzentration) liegenden Wert festgestellt werden.

Die Erfindung wird nun an einem Ausführungsbeispiel und aa-Iianu der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen;

Fig.. 1 eine grafische Darstellung der Ausgangsspannung eines Detektors in Abhängigkeit von der Zeit, einmal für Luft, dann für alkoholfreien Atem und schließlich für alkoholhaltigen Atem;

Fig. 2 das Blockschaltbild einer Ausführungsform der Erfindung; und

fig. 3 die genauere Schaltung des Äusführungsbeispiels in Fig. 2.

-3-

409826/0900

BAD ORIGINAL

In Fig. 1 ist die von einem Detektor der oben genannten Art stammende Ausgangsspannung dargestellt und zwar einmal, wenn er der Luft (Kurve 10) ausgesetzt ist, und zum anderen, wenn ein alveolarer Atem von einer Person, die keinen Alkohol zu sich genommen hat, auf ihn einwirkt (Kurve 20). Der aus der Lunge stammende Atom einer Person mit 0,1 % Blutalkoholkonzentration ist in Kurve 30 dargestellt. Es wurde herausgefunden, daß sich die Kurve 20 bei alkoholfreiem, menschlichem Atem ergibt, wenn gewisse Detektoren verwendet werden, wie z.B. bei mit Hilfe einer katalytischen Verbrennung arbeitenden Detektoren mit zwei kugelartigen Elementen, bei denen, der Katalysator ein Edelmetall ist und das Kügelchen aus Al~0_ besteht, und bei n-Halbleiterdetektoren, die aus Zinn- oder Zinkoxid und Al^O₃ bestehen. Diese Erscheinung wird noch nicht vollständig verstanden, doch glaubt man, daß sie von den chemischen Wirkungen des Wassers und des Kohlendioxids am Detektorelement abhängt.

Die Erfindung nutzt diese Erscheinung dazu aus, ein "Fenster" in dem Bereich zu schaffen, der sich praktisch (z.B. 75 % des Wertes) vom Spitzenwert der Kurve 20 (d.h. der Spannung V . gestrichelte

Linie 21) bis zum Spitzenwert der Kurve 30 (Spannung V₀, gestrichelte Linie 31) erstreckt. Der Test ist dann bestanden, wenn der Peakwert des Signals in dem Fensterbereich liegt.

In Fig. 2 ist die erfindungsgemäße Schaltanordnung dargestellt. Für die Erzeugung eines Signals, dessen Größe einem Wert oberhalb der ümgebungsluft entspricht, der aber noch unterhalb dem Alkoholgrenzwert für die Blasprobe liegt, ist in der Schaltanordnung ein Detektor 7O vorgesehen. ■ _₄_

409826/090 0

Dieses Signal wird an die positiven Eingänge zweier Vergleichsschaltungen 105 und 1OG gelegt, wobei die negativen Eingänge mit den jeweiligen Bezugsspannungsquellen 107 und 108 für die Spannungen +V und +V in Fig. 1 verbunden sind. Jeder Ausgang der Vergleichsschaltungen ist mit einem Eingang eines UND-Tors 110 verbunden, das drei Eingänge aufweist. Der dritte Eingang ist an einer das Testende anzeigenden Signalquelle 111 angeschlossen.

Nur wenn an allen drei Eingängen des Tors 110 ein Signal anliegt, kann somit ein Signal an seinem Ausgang herauskommen. Der Ausgang HO¹ ist an eine das Bestehen des Tests anzeigenden Einrichtung 115 geführt.

Die Vergleichsschaltungen 105 und 106, die Bezugsspannungsquellen 107, 108, die Signalqueile 111 und das Tor 110 verhindern, daß ein Signal "bestanden" bei einem Wert unterhalb V und oberhalb V_n herauskommt. Das heißt also, daß ein Signal "bestanden" unterdrückt wird, wenn die Ausgangsspannung des Detektors während der Testzeit nicht innerhalb des Fensters der Fig. 1 liegt.

In Fig. 3 ist die Schaltanordnung 100 im einzelnen gezeigt. Die Kenndaten der Bauteile in diesem Ausführungsbeispiel sind hierbei in der Figur angegeben»

Die Schaltanordnung 100 der Fig. 3 weist für die Messung des Alkohols eine elektronische Einheit 214 auf. Als Detektor 70 kann z.B. ein Bacharach 8OO.O8O.2 Detektorelement oder ein General

409826/0900

Monitors Minidetector Element verwendet werden. Die vom Detektor stammende Spannung wird an den negativen Eingang 4 und an den positiven Eingang 5 (in herkömmlicher Bezeichnungsweise) eines Operationsverstärkers 220 gelegt. Der Operationsverstärker 220 dient als Pufferstufe für die Impedanzanpassung mit den Elementen der Vergleichsschaltungen 105 und 106. Der Ausgang 10 des Operationsverstärkers 220 ist mit seinem negativen Eingang verbunden, sowie über Leitungen 303 und 304 mit einem Widerstand und einem Widerstand 301. Das andere Ende des Widerstandes 300 ist mit dem positiven Eingangeines Operationsverstärkers 221 (der ein Teil der Vergleichsschaltung 1O5 ist) und das" andere Ende des Widerstandes 3Ol mit dem positiven Eingang eines Operationsverstärkers 222 (Teil der Vergleichsschaltung. 106) verbunden.

Eine Spannungsteilerschaltung dient als BezugsSpannungsquelle 107 und weist zwei Widerstände 3O7, 308 in Serienschaltung auf, deren gemeinsame Verbindung über eine Leitung 310 am negativen Eingang eines Operationsverstärkers 221 angeschlossen ist. Die anderen Enden der Widerstände 308 und 307 sind mit einem Bezugspotential (z.B. Masse) und mit +8 V verbunden, wobei die relativen Werte der Widerstände 307 und 308 so ausgewählt sind, daß eine Bezugsspannung V auf der Leitung 310 erzeugt wird (in die-

~ et

sem Beispiel V = 16/7 V). Eine gut regulierte Spannungsquelle von z.B. 8 V und ein zweites Paar von in Serie geschalteten Widerständen 311 und 312 bilden einen zweiten Spannungsteiler, der

-6-

409826/0900

als Bezugsspannungsquelle 108 dient. Das eine Ende des Widerstandes 311 ist mit der Spannungsquelle (8 V) verbunden und das eine Ende des Widerstandes 312 ist mit Masse verbunden. Die gemeinsame Verbindung von 311 und 312 ist über eine Leitung 315 mit dem negativen Eingang eines Operationsverstärkers 222 verbunden. Die Werte der Widerstände 311 und 312 sind für eine Spannung V

auf der Leitung 315 entsprechend gewählt (in diesem Ausführungsbeispiel 40/7 V). Diese Spannungsteiler bestimmen daher den Fensterbereich, in den der Peakfwert des Detektorsignals fallen muß, um eine Voraussetzung für das Signal "bestanden" zu erhalten.

Weiterhin ist eine Rückstelleinrichtung 218 vorgesehen (die einen Teil der Einheit 214 bilden kann und wobei,z.B. die Rückstellung durch die Lampe "fertig" der " US-Anmeldung 136,921 erfolgen kann) .

Der Ausgang des Operationsverstärkers 221 ist mit dem Eingang eines Flip-Flops 230 verbunden. Der Ausgang des Operationsverstärkers 222 ist mit dem Eingang eines Flip-Flops 240 verbunden. Die Flip-Flops 230 und 24O sind über Leitungen 305 und 306 mit dem Tor 250 verbunden.

Das Freigäbe-Signal kann von einem (nicht gezeigten) Zeitgeber abgeleitet werden, der nach einer gewissen Zeit nach Probeentnahme ein +8V Signal abgibt. Der Ausgang des NAND-Tors 250 ist mit den Eingängen der NAND-Tore 28OA und 28OB verbunden, die ein Treiberumkehrstufe bilden. Die zwei NAND-Tore 280 bilden

-7-

4098 26/03 00

eine ausreichende Stromquelle für einen Transistor. Der Ausgang der Tore 28OA und 28OB ist mit der Basis des Transistors 6514 verbunden. Ein Widerstand 314 liegt zwischen der Basis des Transistors 6514 und Masse. Ebenso ist der Emitter des Transistors mit Masse verbunden. Die Anzeigeeinrichtung 115 für "bestanden" wird in diesem Fall von einer Lampe 330 gebildet, die mit dem Kollektor des Transistors verbunden ist. Die zweite Zuführung der Lampe ist z.B. mit +8V verbunden.

Die Reihenschaltung des NAND-Tors 250 und des NÄND-Torpaares bildet das logische UND-Tor 110, das dann und nur dann, wenn die drei Eingangssignale auf den Leitungen 305, 306 und von der Signalquelle 111 vorliegen, einen ausreichenden Strom für den Transistor 6514 und die Lampe 330 abgeben kann. Dies findet nur dann statt, wenn der Signalwert vom Detektor 70/elektronische Einheit 214 im Fenster zwischen V und V_R liegt.

Der durch den Detektor 70 bestimmte Schwellwert für den menschlichen Atem ist im Falle des Backarach Detektors in erster Linie abhängig von der Feuchtigkeit und im Falle des Minidetektors abhängig von CO₂.

Es wird darauf hingewiesen, daß erfindungsgeraäß außer dem Alkoholfühler auch andere Fühler verwendet werden können, um den unteren und den oberen Schwellwert des Fensters festzulegen. Zum Beispiel könnte zur Bestimmung der Feuchtigkeit bzw. des

— 8—

4 09826/0900

Wasserdampfes in dem in das Testgerät eindringenden Gases ein

zusätzlicher Fühler verwendet werden. Wenn der Atem bei seiner normalen Temperatur (etwa 37°C) mit Wasserdampf gesättigt ist, ergibt sich ein Partialdruck von etwa 47 mm Hg_p während gespeicherter Atem gewöhnlich gekühlt ist und einen verminderten Wasserdampfgehalt aufweist» Die Umgebungsluft wird gewöhnlich auch einen niedrigeren Wasserdampfgehalt aufweisen. Daher könnte die untere Schwelle des Fensters dadurch geschaffen werden, daß ein Feuchtigkeitsminimum-Signal für eine Probe konstanter Temperatur (z.B. auf 5O°C erwärmt) vorgesehen wird.

Auch könnte ein derartiger Feuchtigkeits fühler für die Festlegung des oberen Schwellwertes des Fensters verwendet werden, indem der Fühler auf einen zu hohen Feuchtigkeitswert reagiert, um Fälschungen aufgrund dem Testgerät zugeführten Wassers zu vermeiden. .

Weiterhin könnte die logische Schaltanordnung auch derart ausgelegt werden, daß zwei Fenster, nämlich ein Feuchtigkeitsfenster sowie ein Alkoholfenster benötigt werden. Jedoch wird die hierin beschriebene Ausführungsform vorgezogen, da sie den Alkoholdetektor für zwei Funktionen verwendet, was in der Herstellung und im Gebrauch wirtschaftlicher ist.

-9-

409826/0900

Die erfindungsgemäße Einrichtung verhindert also Fälschungen bei einem Blasprobentest und ist besonders für solche Testgeräte nützlich, die von einer völlig oder teilweise unbeaufsichtigten Testperson bedient werden müssen. Ein Beispiel.dafür ist die Blockierung eines Kraftfahrzeuges, die erst aufgehoben wird, wenn der Fahrer sich einem Blasprobentest unterzogen hat.

•10-

409826/0900

Claims

- IO - Dr. ing, H. r~o-*r>d2nic Dipl. fog. H. Heudr - . .. ■ ?:>.Vs. .7. Schmitz Dipl. Ing. E. Grcäf.-i - ■;,;;. \ng. νν. Warmest 2f bx'~3Z£.ilZiiü Telefon 5 38 Q580 Borg-Warner Corporation South Michigan Ave. 17. Dezember 1973 Chicago, 111. 60604,USA Anwaltsakte M-2 9O1 Patentansprüche

1.) Blasprobentestgerat gekennzeichnet durch; Eine Einrichtung (70) zur Erzeugung elektrischer Signale in Abhängigkeit von dem Testgerät zugeführten Blasproben, wobei diese Einrichtung Signale mit einer Größe (V_n) für die Umgebungsluft erzeugt, ferner Signale mit einer zweiten Größe (V,,) die deutlich oberhalb der Größe für die Umgebungsluft liegt, für eine alkoholfreie Blasprobe und Signale mit einer noch größeren Größe (V_R) für Blasproben, die eine beträchtliche Alkoholkonzentration aufweisen;

eine Einrichtung (115) zur Anzeige "Test bestanden";

eine dritte Einrichtung (105,106,107,103,110,111) die zum Empfang der Signale von der erstgenannten Einrichtung mit dieser und mit der zweitgenannten Einrichtung verbunden ist,

-11-

409826/0900

um zumindest eine Anzeige "Test bestanden" für Signale, die wesentlich unterhalb der zweiten Größe (V) liegen und von einer alkoholfreien Blasprobe erzeugt werden, zu verhindern als auch für Signale, die oberhalb der vorgegebenen größeren Größe (V„) entsprechend dem erlaubten Alkoholgrenzwert in der

is

Blasprobe liegen.

2. Testgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Signale erzeugende Einrichtung (70) von einem einzigen Detektor gebildet wird, der abhängig vom menschlichen Atem ein Signal mit einer markanten Größe erzeugt und abhängig vom alkoholhaltigen menschlichen Atem mit größeren Werten erzeugt.

3. Testgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Einrichtung Bezugsspannungsquellen (107,108) für die Erzeugung zweier Bezugssignale (V und V_R) aufweist, wobei eine dieser Signalgrößen (V_A) zur Festlegung der alkoholfreien Blasprobe dient und die andere Signalgröße (V ) zur Festlegung des erlaubten Alkoholgrenzwertes in der Blasprobe dient;

sowie zwei Vergleichsschaltungen (105,106), die die Bezugssignale (V und V) und die Signale der ersten Einrichtung (70) empfangen, um jeweils ein Ausgangssignal abzugeben, v/enn der Wert des Signals von der ersten Einrichtung zwischen den Werten der Bezugssignale liegt; und

-12-

409826/0900

23641 70

ein UND-Tor (110)„ das mit der Anzeigevorrichtung verbunden ist, wobei die Anzeige "bestanden" nur dann erfolgen kann, wenn die Signale von den beiden Vergleichsschaltungen anliegen.

409326/0900

OFSlQiNAL ! MSPEGTED

Leerseite