NO141234B - Anordning for bestemmelse av alkoholinnholdet i utaandet luft - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en anordning for bestemmelse av alkoholinnholdet i utåndet luft, omfattende en gasscelle med en porøs, halvledende mantel, en i denne innstøpt, med en strømkilde forbundet varmetråd og en på liten avstand fra denne i mantelen innstøpt elektrode, og en elektrisk koplingsanordning som påvirkes i avhengighet av den med tiltagende alkoholinnhold i prøveluften reduserte elektriske.: motstand av gasscellen.

Som kjent blir dømmekraften og reaksjonsevnen

for prøvepersoner, eksempelvis førere av motorkjøretøyer, nedsatt som følge av alkoholkonsum, og desto sterkere jo høyere alkoholinnholdet i blodet er. Dette blir normalt angitt i promille og kan bestemmes ved hjelp av en blodprøve. Etter konsum av alkohol-holdige drikkevarer stiger alkoholinnholdet i blodet først til et makismum som oppnås etter ca. én til to timer, for deretter å avta langsomt igjen. Da blodet i blodomløpet også føres igjennom lungene og der kommer i berøring med åndedrettsluften, inneholder den utåndede luft fra prøvepersoner som på forhånd har tatt til seg alkohol, en liten mengde alkohol som er proporsjonal med alkoholinnholdet i blodet.. Dette blir benyttet til gassanalytisk hurtigbestemmeIse av blodalkoholgehalten, idet prøvepersonen blåser sin utåndingsluft igjennom et prøverør. Den i utåndingsluften inneholdte alkohol bevirker ved kjemisk reaksjon en fargeskifting av de kjemikalier som fyller prøverøret,, hvorved lengden av fargeskiftingssonen er desto større jo høyere blodalkoholgehalten er. Denne metode blir særlig benyttet av trafikkpolitiet for kontroll av blodalkoholinnholdet for motorister, men står imidlertid noe tilbake å ønske med hensyn til nøyaktighet. '

Det er videre kjent anordninger for undersøkelse av innholdet av brennbare, organiske forbindelser i oksygenholdige gassblandinger, som oppviser et gasskammer og en i dette anordnet elektrisk oppvarmet varmetråd, og hvor motstandsforandringen som svarer til innholdet av brennbare forbindelser, bestemmes ved hjelp av en Wheatstone<1>s brokopling med to i gasskammeret anordnede, i tilgrensende grener av' brokoplingen beliggende, elektrisk opp-varmede tråder med temperaturavhengig motstand og innbyrdes av-vikende katalytisk virksomhet for forbrenningen. Ved en modifi-sert utførelse av den kjente anordning kan også en av de to tråder være anordnet utenfor gasskammeret. I hvert tilfelle be-ror imidlertid målingen på en sammenlikning av motstandene for de i de tilgrensende grener av brokoplingen anordnede tråder, hvorved motstanden for enten bare en tråd eller også for begge tråder på grunn av motstandsforandringen ved forbrenningen for-andres på forskjellige måte, slik at det i broen flyter en strøm som er proporsjonal med forandringen.

Ved en annen tidligere kjent anordning av denne type blir det benyttet to i gasskammeret anordnede, på en respektiv kjerne av keramisk materiale påviklede glødetråder med for-skjellig katalytisk aktivitet for forbrenningen, samt i kjernene anordnede, temperaturfølsomme motstandselementer som er anordnet i de tilgrensende grener av en Wheatstone<1>s brokopling. Ved de kjente anordninger blir den i brokoplingen frembrakte, elektriske strøm som har en styrke som svarer til innholdet av brennbare forbindelser, med eller uten forsterkning benyttet for tilveiebring-else av varslingssignaler og/eller for påvirkning av koplings-forløp. De kjente anordninger er imidlertid uegnet for mange praktiske anvendelsesformål, da de på den ene side er kompliserte og kostbare og på den annen side bare avgir pålitelige resultater når alle bifaktorer blir omhyggelig utkoplet, hvortil det særlig er nødvendig med en konstant gasstilførsel og en nøyaktig tempe-raturkontroll.

Fra US-PS 3 676 820 og 3 609 732 er det kjent gass-detekterende anordninger med et detekterende element som omfatter et porøst halvlederlegeme med en innstøpt varmetråd og en fra denne adskilt, innstøpt elektrode som er koplet enten via en «elektrisk alarmanordning til en spenningskilde på ca. 100 V, eller til en tyristor som drives med 100 V og er tilpasset til å bevirke operasjon av et relé. Disse anordninger er ikke egnet for å béstemme alkoholinnholdet i utåndingsluften til en prøve-

person og krever dessuten en høy spenning på ca. 100 V.

Formålet med oppfinnelsen er å tilveiebringe et hendig, nettspenningsuavhengig måleapparat som også i mørke muliggjør en rask og nøyaktig bestemmelse av alkoholinnholdet i utåndingsluft og et raskt målingsforløp.

Ovennevnte formål oppnås med en anordning av den innledningsvis angitte type, som ifølge oppfinnelsen er kjenne-tegnet ved at anordningen er utformet som batteridrevet håndmåleapparat, at gasscellen er anordnet i et gasskammer med en innblåsnings-åpning for utåndingsluft og minst én utløpsåpning, at elektroden over en forbindelsesledning er forbundet med i det minste én transistors basis, og over en reguleringsmotstand er forbundet med batteriets ene pol, at transistorens emitterside hhv. kollektorside er forbundet med den tilhørende batteripol over en av transistoren styrt elektrisk koplingsanordning, at det er anordnet minst én av koplingsanordningen påvirket kontrollampe.

Anordningen ifølge oppfinnelsen har en meget enkel oppbygning og kan med små omkostninger fremstilles som et lett håndinstrument med små dimensjoner for anvendelse ved politiets trafikkontroller, og anordningen er videre robust og avgir på

meget kort tid nøyaktige måleverdier for alkoholinnholdet. I motsetning til de kjente prøverør kan anordningen ifølge oppfinnelsen benyttes uten særlig vedlikehold over et meget langt tidsrom for gjennomføring av et meget stort antall målinger. Om nødvendig kan gasscellen deretter lett utskiftes.

Foretrukne utførelsesformer av anordningen ifølge oppfinnelsen er angitt i underkravene.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende

1 forbindelse med et antall utførelseseksempler under henvisning til tegningene, der fig. 1 viser et koplingsskjerna av en anordning som er innbygget i tennstrømkretsen i et motorkjøretøy, fig. 2 viser et skjematisk snitt gjennom et gasskammer, fig. 3 viser et koplingsskjerna for en bærbar anordning, og fig. 4 viser et delvis gjennomskåret riss av anordningen ifølge fig. 3.

Den på fig. 1 viste anordning omfatter en gasscelle

1 med en i en porøs,halvledende mantel 5 innstøpt varmetråd 2 som over en seriemotstand 4 (25ft) er forbundet med en strømkilde

(12 V likestrøm) og under drift oppvarmes til temperaturer

mellom 300 og 350°, spesielt ca. 330°C. I mantelen 5 er det på avstand fra varmetråden 2 innstøpt en som trådvikling utformet elektrode 3 med innbyrdes kortsluttede ender. Elektrodens anode-ledning er over en reguleringsmotstand 6 (4700ft) og et miliampére-meter 7 forbundet med strømkildens positive pol, og er videre over forbindelsesledninger forbundet med basisen og med emitter-siden av en transistor 9. Kollektorsiden av transistoren 9

(BC 109) er over et relé 10 forbundet med strømkildens negative pol. Reléet 10 påvirker en sperrebryter 11 og en kontrollampe-bryter 14 for en grønn kontrollampe 15 og en rød kontrollampe 16.

Sperrebryteren 11 står over en forbindelsesledning

i forbindelse med et tennrelé 20 som er anordnet i tennstrømkret-sen i et motorkjøretøy. Tennreléet 20 påvirker en tennspole-bryter 21 og en selvholdingsbryter 22. Tenningsbryteren 21 er slik anordnet i den fra tenningslåsen 17 til tennspolen 18 og fordeleren 19 førende tenningsledning at denne bare er lukket så lenge tennreléet 20 gjennomflytes av strøm. Tennspolebryteren 21 og selvholdingsbryteren 22 blir av tennreléet 20 i fellesskap slik påvirket at tennspolebryteren og selvholdingsbryteren er lukket når tennreléet 20 gjennomflytes av strøm.

Sperrebryteren 11 er på den annen side koplet til jord over en mikrobryter 12 og en motstand 13.

I den på fig. 2 viste anordning er gasscellen 1 anordnet i et gasskammer 30 med en innløpsåpning 31 og flere ut-løpsåpninger 32. I den rørformede innløpsåpning 31 er det sving-bart lagret en om en midlere dreieakse 35 dreibar sperreklaff 33 som i den på fig. 2 viste hvilestilling i hovedsaken fullsten-dig lukker innløpsåpningen 31. Mot baksiden av klaffen 33 ligger det an en svak fjær 34 som trykker klaffen mot dennes hvilestilling og som i hvilestillingen løst berører mikrobryterens 12 koplingsknapp og ved dreining av sperreklaffen 33 til innblåsningsstilling påvirker mikrobryterens sperreknapp.

Ved drift av den på fig. 1 og 2 viste anordning er reléet 10 og tennreléet 20 strømløse før betjening av tenningslåsen 17, slik at tennspolebryteren 21 og selvholdingsbryteren 22 er åpnet og sperrebryteren 11 er lukket. Da også mikrobryteren 12 er åpnet, forblir tennreléet 20 strømløst også etter betjening av tenningslåsen 17, slik at kjøretøyet ikke kan startes. Dette tvinger kjøretøyets fører til først å blåse inn i gasskammerets 30 innløpsåpning 31, hvorved luftstrømmen dreier sperreklaffen 33 til dennes innblåsningsstilling, slik at utåndingsluften kommer inn i gasskammeret og frem til gasscellen 1. Ved sperreklaffens 33 dreining blir fjæren 34 påvirket slik at denne på sin side påvirker mikrobryterens 12 koplingsknapp og lukker bryteren.

Ved avsluttet innblåsning presser fjæren 34 sperreklaffen 33 tilbake til dennes hvilestilling slik at den innblåste utåndingsluft forblir innelukket i gasskammeret 30 og bare meget langsomt diffunderer ut av utløpsåpningene 32. Når den utåndede luft inneholder alkohol blir gasscellens 1 motstand redusert fra eksempelvis 2000 ohm alt etter alkoholinnholdet ned til ca. 200 ohm, og i anodeledningen flyter en svak strøm som er proporsjonal med alkoholinnholdet i utåndingsluften, og som indikeres ved hjelp av milliampéremeteret 7. Når den med utåndingsluftens alkoholinnhold proporsjonale strømstyrke i anodeledningen overskrider en forutbestemt, ved hjelp av reguleringsmotstanden 6 innstillbar verdi, flyter det over transistoren 9 en strøm gjennom reléet 10, slik at sperrebryteren 11 åpnes og konstrollampebryteren 14 beveges til den stilling hvor den forbinder den røde kontrollampe 16 med strømkilden.

Så lenge den med utåndingsluftens alkoholinnhold proporsjonale strømstyrke i anodeledningen ikke overskrider den ved hjelp av reguleringsmotstanden 6 innstilte grenseverdi, forblir reléet 10 strømløst og dermed forblir sperrebryteren 11 i sin lukkede stilling. Da mikrobryteren 12 etter innblåsningen av utåndingsluften i gasskammeret 30 er lukket, flyter det nå en strøm fra tenningslåsen 17 over tennreléet 20, sperrebryteren 11, mikrobryteren 12 og motstanden 13, hvorved tennreléet 20, tennspolebryteren 21 og selvholdingsbryteren 22 lukkes, slik at tennreléet 20 ved en etterfølgende åpning av mikrobryteren 12 ikke lenger blir strømløst og kjøretøyet kan startes på vanlig måte. Ved hjelp av kontrollampene 15 og 16 indikeres om alkoholinnholdet i utåndingsluften ligger over eller under den forutbestemte grenseverdi.

Ved den på fig. 4 viste, bærbare anordning, for hvilken koplingsskjemaet er vist på fig. 3, skjer strømforsyningen for den i den porøse mantel 5 innstøpte varmetråd 2 over et ora-formertrinn med en transistor 24 (BC 178) , en motstand 25 (100 kfi) , et potensiometer 26 (470 kf2) , en kondensator 23 (0,1 yF) , en kondensator 27 (50 yF), en motstand 28 (220 Q), en motstand 29 (1000 Q), en kondensator 36 (0,33 yF), en transistor 37 (ASy 24) og en transformator 38.

Gasscellen 1 oppviser videre en på liten avstand fra varmetråden 2 i mantelen 5 innstøpt elektrode 3 som over anodeledningen 3a og reguleringsmotstanden 6 er forbundet med strømkildens positive pol. Til skyveren på reguleringsmotstanden 6 (25 kfi) er tilkoplet en forbindelsesledning 48 som over en reguleringsmotstand 40 (25 kQ) er forbundet md basisen i en transistor 9 (BC 109). Transistorens 9 emitterside er over en ytter-ligere forbindelsesledning forbundet med strømkildens positive pol. Transistorens 9 kollektorside er på den ene side forbundet med basisen i inngangstransistoren 42 i en Schmitt-trigger, og er på den annen side over en motstand 41 (1300 0.) forbundet med strømkildens negative pol. Kollektorsiden av inngangstransistoren 4 2 (BC 109) er forbundet med basisen i Schmitt-triggerens effekttransistor 44 (BC 109) og er på den annen side forbundet med strømkildens negative pol over en motstand 43 (1300 fi). Emitter-sidene av inngangstransistoren 42 og effekttransistoren 44 er over forbindelsesledninger forbundet med hverandre og er over en motstand 4 5 (10 fi) forbundet med strømkildens positive pol. Kollektorsiden av effekttransistoren 44 er forbundet med strøm-kildens negative pol over et relé 10 som påvirker en bryter 11 for en kontrollampe 16.

I det på fig. 3 viste koplingsskjerna er det for å lette oversikten bare vist en kontrollampe 16 og tilsvarende bare en transistor 9 og en tilhørende Schmitt-trigger. Den på fig.

4 viste.anordning har imidlertid tre kontrollamper 16a, 16b og

16c som hver ved hjelp av en transistor som svarer til transistoren 9, en tilhørende Schmitt-trigger og et relé påvirkes på en slik måte i avhengighet av strømstyrken i anodeledningen 3a at de tennes ved bestemte, innbyrdes forskjellige, forutbestemte alkoholinnhold. Det fullstendige koplingsskjerna av. anordningen inneholder således tre koplingsanordninger som hver svarer til høyre del av fig. 3, og som hver har en transistor 9 som over en tilhørende

reguleringsmotstand 40 er tilkoplet til en felles forbindelsesledning 48, med respektive etterfølgende Schmitt-trigger, relé og kontrollampe.

Den på fig. 4 viste anordning omfatter en i et gasskammer 30' med en innløpsåpning 31' og en utløpsåpning 32' anordnet gasscelle 1 i hvilken mantelen 5 som inneholder varmetråden 2 og elektroden 3, er beskyttet av en trådnettkurv la. Gasskammeret 30' er innebygget på en slik måte i et hus 49 som inneholder de elektriske anordninger, at den som rørstuss utformede innløpsåpning 31' og den som rørstuss utformede utløpsåpning 32' rager ut av huset. På rørstussen som inneholder innløpsåpningen 31', er løsbart påsatt et blåsemunnstykke 47. Rørstussen som inneholder utløpsåpningen 32', er på sin ytterflate forsynt med holdevulster for fastholdelse av en på rørstussen påskjøvet, gasstett pose 46 som i oppblåst tilstand har et forutbestemt volum.

På en sidevegg av huset 49 er det ved siden av hverandre anordnet en gul kontrollampe 16a, en rød kontrollampe 16b og en blå kontroll-lampe 16c,cog ved husets nedre del er dessuten anordnet en grønn kontrollampe 15'. Anordningen blir over en ved den nedre del av huset 49 anordnet tilførselskåbel forbundet med en tilkoplingsboks, eksempelvis for et kjøretøy, og forsynt med en driftsspenning på 12 V.

Den på fig. 3 og 4 viste anordning er særlig egnet for utførelse av bestemmelse av alkoholinnholdet i utåndingsluften ved trafikk-kontroller, og kan for dette formål medføres av trafikkpolitiet i hver patruljevogn. For drift blir først anordningen med tilførselskabelen 50 innstukket i en tilkoplingshylse på et patruljekjøretøy og forsynt med strøm ved hjelp av kjøretøyets batteri. Anordningen innkoples ved inntrykking av en på en side av huset 49 anordnet, på fig. 4 ikke vist innkoplingsknapp. Anordningen er driftsklar så snart kontrollampene 16a, 16b og 16c er slukket og den grønne kontrollampe 15' tent. For hver forsøks-person blir et nytt blåsemunnstykke 47 påsatt på rørstussen i innløpsåpningen 31' og en gasstett pose 46 blir innskjøvet på rør-stussen i utløpsåpningen 32'. Deretter blåser prøvepersonen inn i blåsemunnstykket 47 til posen 46 er fylt. Den i utåndingsluften inneholdte alkohol bevirker en reduksjon av gasscellens 1 motstand mellom varmetråden 2 og elektroden 3. Motstanden er da desto mindre jo høyere alkoholinnholdet i utåndingsluften er. Ved overensstemmende innstilling av reguleringsmotstanden 6 og av reguleringsmotstandene 40 som tilhører de enkelte kontrollamper, kan anordningen innstilles slik at bare den grønne kontrollampe 15' tennes ved manglende alkoholinnhold, at den gule kontrollampe 16a tennes og den grønne kontrollampe 15' slukkes ved et alkoholinnhold under 0,8 o/oo, at den gule kontrollampe 16a og den røde kontrollampe 16b tennes ved et alkoholinnhold mellom 0,8 og 1,2 o/oo og den gule kontrollampe 16a og den røde kontrollampe 16b og den blå kontrollampe 16c i fellesskap tennes ved et alkoholinnhold over 1,2 o/oo, idet den grønne kontrollampe 15" er slukket.

Allerede kort tid etter målingen er anordningen på nytt driftsklar, så snart kontrollampene 16a, 16b og 16c er slukket og den grønne kontrollampe 15' er tent.

Ved innkopling av anordningen blir denne forsynt med en likespenning på 12 V som først bringer transformatoren 38 og den tilhørende transistor 37 til å svinge. Herved blir det til-veiebrakt en spenning på foreløpig 1,2 V som etter oppvarmingen av gasscellens 1 varmetråd 2 på grunn av samvirkningen mellom de på fig. 3 viste elementer, særlig transistoren 24, reguleringsmotstanden 26 og kondensatoren 27, går. tilbake til 0, 9 V. Denne verdi kan imidlertid innstilles i overensstemmelse med formålet. Gasscellen 1 med den til en temperatur på mellom 300 og 350° C opp-varmede varmetråd 2 har en temperaturforanderlig motstand og danner sammen med den etterfølgende reguleringsmotstand 6 en variabel motstand som over reguleringsmotstanden 4 0 mater transistoren 9 og de etterfølgende transistorer 32 og 34 i Schmitt-triggeren. Når effekttransistoren 44 gjennomkoples, lukkes bryteren 11 ved hjelp av reléet 10 og den tilhørende kontrollampe 16 innkoples. På liknende måte forårsakes også tenningen av de øvrige kontro1lamper, idet det imidlertid ved overensstemmende innstilling av den respektive reguleringsmotstand 40 bestemmes ved hvilket alkoholinnhold kontrollampen tennes.

Den i det foregående ved hjelp av foretrukne ut-førelsesformer beskrevne anordning kan av en fagmann modifiseres hensiktsmessig på forskjellige måter alt etter de aktuelle krav, idet det spesielt i stedet for en eller flere kontrollamper også kan anvendes en eller flere med en viser arbeidende indikatoranord-ninger. Den i anordningen ifølge oppfinnelsen benyttede elektriske kopling kan også alt etter de aktuelle krav modifiseres ved anvendelse av ekvivalente elektriske byggedeler som vil være kjent av en fagmann.

Claims (8)

1. Anordning for bestemmelse av alkoholinnholdet i utåndet luft, omfattende en gasscelle med en porøs, halvledende mantel, en i denne innstøpt, med en strømkilde forbundet varmetråd og en i liten avstand fra denne i mantelen innstøpt elektrode, og en elektrisk koblingsanordning som påvirkes i avhengighet av den med tiltagende alkoholinnhold i prøveluften reduserte elektriske motstand av gasscellen, karakterisert ved at

a) anordningen er utformet som batteridrevet håndmåleapparat, at b) gasscellen (1) er anordnet i et gasskammer (30) med en inn-blåsningsåpning (31) for utåndingsluft og minst én utløps-åpning (32), at c) elektroden (3) over en forbindelsesledning (48) er forbundet med i det minste én transistors (9) basis, og over en reguleringsmotstand (6) er forbundet med batteriets ene pol, at d) transistorens (9) emitterside hhv. kollektorside er forbundet med den tilhørende batteripol over en av transistoren (9) styrt elektrisk koblingsanordning (10), og at e) det er anordnet minst én av koblingsanordningen (10) påvirket kontrollampe (15, 16).

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at et milliampéremeter (7) er innkoblet mellom reguleringsmotstanden (6) og .den nevnte batteripol.

3. Anordning ifølge krav 1 eller 2,.karakterisert ved at forbindelsesledningen (48) til transistorens (9) basis er tilkoblet til skyveren på reguleringsmotstanden (6).

4. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at det er anordnet flere kontrollamper som er påvirket av en tilordnet transistor (9), og at hver transistors (9) basis er forbundet med elektrodeledningen (3a) over en respektiv reguleringsmotstand (40) .

5. Anordni-ng ifølge et av kravene 2-4, karakterisert ved at det er anordnet et med milliampéremeteret (7) parallellkoblet potensiometer.

6. Anordning ifølge et av kravene 1-5, karakterisert ved at transistoren (9) er forbundet med basisen til inngangstransistoren (42) i en Schmitt-trigger (39) , og at Schmitt-triggerens (39) effekttransistor (44) er forbundet med koblingsanordningen (10).

7. Anordning ifølge et av kravene 1-6, karakterisert ved at gasskammerets innløpsåpning er forsynt med et utskiftbart blåsemunnstykke (47).

8. Anordning ifølge krav 7, karakterisert ved at det i blåsemunnstykket (47) eller innløpsåpningen (31) er anordnet en strupeanordning for begrensning av innblåsnings-hastigheten.