專利名稱：互補(bǔ)運(yùn)算式駕駛員酒后駕車監(jiān)控器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種氣體監(jiān)控器，特別是涉及一種能夠可靠識別駕駛員飲酒的汽車用駕駛員酒后駕車監(jiān)控器。
公路交通事故是現(xiàn)代社會生活中常見的重大事故之一，它不僅給人民財產(chǎn)帶來嚴(yán)重?fù)p失，影響公路經(jīng)濟(jì)效益，社會效益的正常發(fā)揮，還制約著我國交通事業(yè)的發(fā)展。駕駛員酒后駕車是造成公路交通事故的主要原因之一。據(jù)交通部門統(tǒng)計，我國公路交通事故逐年上升，其中因駕駛員酒后駕車造成的達(dá)30％以上，世界上總體情況也與我國類似。對此，世界各國都十分重視，希望通過某種有效的技術(shù)措施對駕駛員酒后駕車加以監(jiān)控，以減少事故的發(fā)生。
據(jù)中國專利CN2056133U和GK86203466等資料表明，目前國內(nèi)駕駛員酒后駕車監(jiān)控器基本上由包含同種類型的雙探頭氣敏元件的取樣電路、比較電路、控制電路等部分組成。當(dāng)駕駛員飲酒后，由雙探頭中的其中一個探頭敏感，探頭阻值發(fā)生變化，通過取樣電路使取樣輸出電壓上升，經(jīng)過比較、控制電路，報警并切斷汽車點(diǎn)火器，使車子無法啟動或仃車。雙探頭中的另一個同特征探頭與氣隔離，主要用于探頭的溫、濕度等的補(bǔ)償。然而，基于上述原理的各種駕駛員酒后駕車監(jiān)控器在實(shí)際使用中存在著以下三個主要原因而可靠性較低，無法推廣使用一是由于只采用一個敏感探頭，因而無法區(qū)分駕駛員與乘客的飲酒，加之氣敏元件的分辨率有限，無法抑制如汽油、香水、煙霧等車內(nèi)其它彌散性氣體的干擾，因而容易出現(xiàn)誤動作；二是取樣電路采用的是分壓或橋路結(jié)構(gòu)。若采用分壓式結(jié)構(gòu)，為了達(dá)到一定的電壓靈敏度，對兩探頭的阻值匹配要求較高，且導(dǎo)致兩探頭的材料有所不同，這會增加探頭生產(chǎn)及監(jiān)控器調(diào)試的難度及影響輸出電壓的穩(wěn)定性。若取樣電路采用橋路式結(jié)構(gòu)，雖然電壓靈敏度較高，但因橋路平衡時的靜態(tài)輸出電壓較低，這樣由于氣敏元件的不穩(wěn)定性而對輸出電壓穩(wěn)定性的影響相應(yīng)也增大；三是監(jiān)控器檢測的應(yīng)是駕駛員呼出的含乙醇?xì)怏w的瞬態(tài)氣流，而不是駕駛員呼出的乙醇?xì)怏w在駕駛室內(nèi)的平均濃度。由于氣敏元件本身的響應(yīng)需要一定時間，因而按一般方法使用現(xiàn)行氣敏元件，在一定距離內(nèi)難以捕捉到駕駛員呼出的乙醇含量較少的氣體，因而容易造成監(jiān)控失靈。綜上所述，現(xiàn)行一般駕駛員酒后駕車監(jiān)控器不能可靠地識別駕駛員飲酒，出錯率高，難以推于普及。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種互補(bǔ)運(yùn)算式駕駛員酒后駕車監(jiān)控器，它能克服上述缺陷，可靠地識別駕駛員飲酒。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的采用兩個不同特性且置放位置各不相同的主付氣敏探頭組成互補(bǔ)配置；并利用運(yùn)算式取樣電路對氣體進(jìn)行取樣檢測；此外還增設(shè)一個加速電路。具體地說就是為了高靈敏地檢測駕駛員呼出氣體中的乙醇含量，除要求有一個對乙醇靈敏度高，對其它干擾氣體靈敏度低的探頭(稱之為主探頭Rx1)外，還要求將該元件盡量放置在容易接受到駕駛員呼出氣體的地方，即駕駛員呼氣通道的地方，如方向盤附近。此外，為了區(qū)分駕駛員飲酒與乘客飲酒及克服車內(nèi)其它彌散性氣體的干擾，還需采用另一個性能與主探頭相反的氣敏元件(稱為付探頭Rx2)，與主探頭構(gòu)成互補(bǔ)關(guān)系即對于乙醇?xì)怏w，主探頭Rx1的靈敏度大于付探頭Rx2的靈敏度，對于干擾氣體，付探頭Rx2的靈敏度應(yīng)比主探頭Rx1的大，并將付探頭放置在距駕駛員呼氣通道較遠(yuǎn)不易接受到駕駛員呼出氣體的地方，如付駕駛員一方或駕駛員背后。主付探頭間距應(yīng)大于20CM，這樣主付探頭不僅在性能上而且在安放位置上都形成互補(bǔ)。從而對于駕駛員飲酒，主要由主探頭Rx1敏感作用，而對車內(nèi)其它彌散性氣體，則由主、付探頭Rx1、Rx2的互補(bǔ)作用加以抑制。其次檢測氣體信號的取樣電路采用運(yùn)算式取樣電路，即增加一個運(yùn)算放大器，并外配主、付探頭及固定電阻組成一個同相放大電路將主探頭與付探頭一端共地，另一端分別接在運(yùn)算放大器N2-1的反相端與同相端，并通過在N2-1的輸出端與反相端之間串接電阻R1，在外接電壓VE與N2-1的同相端之間串接電阻R2，形成反饋回路與輸入回路。當(dāng)駛員飲酒時，由于付探頭Rx2距駕駛員呼氣通道較遠(yuǎn)，且對乙醇靈敏度低，對付探頭影響不大，故運(yùn)放N2-1同相端輸入電壓變化較小，但因主探頭Rx1對乙醇靈敏度高，且置于駕駛員呼氣通道上，主探頭阻值明顯下降而使取樣輸出電壓V1明顯上升，當(dāng)車內(nèi)出現(xiàn)乘客飲酒或其它彌散性氣體時，主、付探頭阻值幾乎同時接觸敏感，阻值都有下降，因而盡管主探頭Rx1阻值下降能夠引起輸出電壓上升，但付探頭Rx2阻值下降引起的輸入電壓下降，結(jié)果使輸出電壓不會升高。最后在運(yùn)算式取樣電路之后增設(shè)一個加速電路。該加速電路由微分、比較1、脈沖成形、求和電路組成。在N2-1輸出端與地之間串接電容C1與電阻R7，C1與R7的連接點(diǎn)接在比較器N2-2的同相端，N2-2的反相端接有可調(diào)電位，在N2-2輸出的分壓端與地之間串接電容C2與電阻R10，C2與R10的連接點(diǎn)與N2-1的輸出端分別通過電阻R12、R13接在以R13、R14為反饋回路的運(yùn)算放大器N2-5的同相端，這樣取樣輸出V1經(jīng)C1R7微分運(yùn)算后，其結(jié)果是反映取樣輸出微小變化的脈沖信號，再經(jīng)比較電路N2-2抑制駕駛員吸煙產(chǎn)生的幅度相對較小的脈沖波后送入C2R10脈沖成形電路，將脈沖成形電路的輸出V2與取樣輸出V1一并送入求和電路N2-5進(jìn)行求和，這樣加速電路的輸出V0有兩部分電壓疊加而成一部分是常規(guī)的正比于取樣輸出電壓的穩(wěn)態(tài)分量V1，另一部分是本實(shí)用新型所添加的反映取樣輸出電壓上升速率的瞬態(tài)分量V2。
由于本實(shí)用新型設(shè)置了主付兩個探頭，且兩個探頭的特性、置放位置及方向不同，使得監(jiān)控器能夠可靠區(qū)別駕駛員飲酒與乘客飲酒及提高對其它彌散性氣體的抗干擾能力。而運(yùn)算式取樣電路的采用，不僅充分發(fā)揮了兩探頭的互補(bǔ)作用，且因可外調(diào)固定電阻，故降低了主付探頭的阻值匹配要求。因而兩探頭也可用同種材料制作，這會降低了探頭的生產(chǎn)及整機(jī)的調(diào)試難度，使因兩探頭阻值不匹配造成的探頭生產(chǎn)成品率由20％提高到100％，還可在電壓零敏度較高的條件下，獲得最佳的溫、濕度特性，降低零漂現(xiàn)象及縮短初期馳緣時間。增設(shè)的加速電路由于其內(nèi)的微分作用，可以提高監(jiān)控器的響應(yīng)速度，進(jìn)而提高監(jiān)控器的靈敏度，使監(jiān)控器的響應(yīng)速度提高了50％以上。


圖1是本實(shí)用新型的運(yùn)算式取樣電路原理圖。
圖2是本實(shí)用新型的加速電路原理框圖。
圖3是圖2所示電路中各點(diǎn)電壓波形圖。
圖4是本實(shí)用新型的整機(jī)框圖。
圖5是本實(shí)用新型的整機(jī)原理圖實(shí)例。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
在
圖1中，N2-1為運(yùn)算放大器，R1、R2為固定電阻，VE為外接可調(diào)電壓，Rx1、Rx2為兩個特性、置放位置各不相同的主付探頭。N2-1的輸出端與地之間串接R1和Rx1，R1與Rx1的連接點(diǎn)接入N2-1的反相輸入端，形成反饋回路。在VE與地之間串接R2與Rx2，R2與Rx2的連接點(diǎn)接至N2-1的同相輸入端，形成輸入回路。
由圖2可見，加速電路由微分、比較1、脈沖成形、求和電路組成。加速電路各點(diǎn)電壓波形如圖3所示。
在圖5中，本監(jiān)控器由包括兩個半導(dǎo)體氣敏探頭Rx1、Rx2組成的運(yùn)算式取樣電路(1)、加速電路(2)、比較電路(3)、違章計數(shù)器(4)和由定時、聲光報警、繼電器控制、上電延時組成的控制電路(5)等組成。其中的加速電路由R7C1微分電路、N2-2比較電路、C2R10脈沖成形電路與N2-5求和電路組成。N2-2的反相端接有可調(diào)電位，取樣輸出V1與地之間串接電容C1與電阻R7，C1與R7的連接點(diǎn)接至N2-2的同相端，經(jīng)與反相端電位比較后，N2-2的輸出經(jīng)分壓后與地之間串接C2、R10，C2、R10的連接點(diǎn)作為V2電壓，其與V1電壓分別通過R12、R10接入由R14、R13組成反饋回路的N2-5的同相端。
本監(jiān)控器的工作原理是取樣電路(1)內(nèi)設(shè)有的主付探頭Rx1與Rx2，可使取樣輸出信號V1隨駕駛員呼出的乙醇濃度的增大而增大，由于兩個氣敏元件的互補(bǔ)作用，對乘客飲酒、抽煙、汽油等其它彌散性氣體V1較小。在加速電路(2)中，通過微分電路可捕捉到V1微小變化，并將其疊加在V1，因而提高了整機(jī)的動態(tài)響應(yīng)速度，使本監(jiān)控器能迅速地捕捉到駕駛員呼出的含乙醇瞬態(tài)氣流。當(dāng)乙醇濃度達(dá)到規(guī)定報警濃度時，加速電路輸出V0經(jīng)比較電路(3)得到方波信號，并經(jīng)定時電路得到控制信號，該控制信號一路至聲光報警電路，另一路至繼電器控制電路，通過繼電器將汽車點(diǎn)火開關(guān)(8)與點(diǎn)火裝置(6)的連線脫開，以切斷汽車發(fā)動機(jī)點(diǎn)火源。圖中(7)為汽車蓄電池。
權(quán)利要求1.一種互補(bǔ)運(yùn)算式駕駛員酒后駕車監(jiān)控器，它包括由兩個半導(dǎo)體氣敏探頭組成的取樣電路(1)、比較電路(3)、控制電路(5)，其特征在于有按敏感特性、置放位置各不相同的主探頭Rx1與付探頭Rx2；主探頭與付探頭一端共地，另一端分別接在運(yùn)算放大器N2-1的反相與同相端，并通過在N2-1的輸出端與反相端之間串接有電阻R1，在外接電壓VE與N2-1的同相端之間串接有電阻R2，構(gòu)成運(yùn)算式取樣電路；在N2-1輸出端與地之間串接有電容C1與電阻R7，C1與R7的連接點(diǎn)接在比較器N2-2的同相端，N2-2的反相端接有可調(diào)電位，在N2-2輸出的分壓端與地之間串接有電容C2與電阻R10，C2與R10的連接點(diǎn)與N2-1的輸出端分別通過電阻R12、R13接在以R13、R14為反饋回路的運(yùn)算放大器N2-5的同相端，構(gòu)成加速電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述互補(bǔ)運(yùn)算式駕駛員酒后駕車監(jiān)控器，其特征是所述的按互補(bǔ)式配置的氣敏元件是指主探頭Rx1對乙醇?xì)怏w的靈敏度大于付探頭Rx2的靈敏度，付探頭Rx2對汽油、香水、煙霧干擾氣體的靈敏度大于主探頭Rx1的靈敏度；Rx1置放在駕駛員呼氣通道的地方，Rx2置放在距駕駛員呼氣通道較遠(yuǎn)的地方，兩探頭相距應(yīng)不小于20CM。
專利摘要一種能可靠識別駕駛員飲酒的汽車用互補(bǔ)運(yùn)算式駕駛員酒后駕車監(jiān)控器,它包括由兩個半導(dǎo)體氣敏探頭組成的取樣電路(1)、比較電路(3)、控制電路(5)。主、副探頭Rx1、Rx2按敏感特性、置放位置各不相同的互補(bǔ)式配置;將主、副探頭一端共地,另一端分別接入運(yùn)放N2－1的反相與同相端,并通過在N2－1的輸出與反相端間串接電阻R1,在外接電壓V
文檔編號B60K28/04GK2272834SQ96208518
公開日1998年1月21日 申請日期1996年4月12日 優(yōu)先權(quán)日1996年4月12日
發(fā)明者王彩君, 吳興惠 申請人:云南大學(xué)