一種強制檢測式禁止酒后操作裝置的設計
發布時間：2011-1-25 20:42
發布者：conniede
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1 引 言 《中華人民共和國道路交通安全法》第二十二條規定：“飲酒不得駕駛機動車”，《中華人民共和國海船船員值班規則》第一百四十二條也規定：“嚴禁船員酗酒，值班人員在值班前4小時內禁止喝酒，且值班期間血液中的酒精含量不得超過0．08％”。酒后駕駛機動車和船員酒后值班的危害眾所周之，但一些機動車駕駛員和船員總是存有僥幸心理，使得上述規定有時如同虛設。事實證明，禁止酒后駕駛機動車和禁止酒后船員值班，僅僅依靠機動車駕駛員和船員的自律是不行的。而機動車和船舶都具有分布面廣，流動性大的特點，完全依靠道路交通管理部門和海事部門的監管，也有很大難度。為了解決酒后駕駛機動車的問題，美國洛杉磯交通管理部門規定：酒后駕車除受到重罰外，還要花300美元在車上安裝一種裝置，這種裝置對酒味十分敏感，只要有酒味，車子就發動不起來。同時規定這些受罰的司機不準駕駛沒有這種裝置的汽車，否則就會被吊銷駕駛執照。經調查研究發現，這種開放式的檢測方式，存在著難以克服的缺欠：當打開車窗或者將檢測探頭遮掩住時，這種裝置會產生漏動作；當同乘的其他人員飲酒量大，車內空氣酒精濃度高時，這種裝置會產生誤動作；在船舶的開放空間，這種裝置更是無能為力。針對上述問題，提出一種強制檢測式禁止酒后操作的裝置。 2 裝置的工作原理 強制檢測式禁止酒后操作的裝置結構簡單，方框圖如圖1所示。主要由風筒(見圖2)，酒精檢測儀、風動信號發生器、延時保持電路、兩個電壓比較器和一個電源控制器組成。兩個電壓比較器的兩個輸出信號，共同控制一個電源控制器。根據不同的需求，電源控制器控制著不同的終端。對于機動車可以控制發動機的電子點火器；對于小型船舶可以控制船舶啟動系統的電源；對于大型船舶可以控制一個考勤機和報警器。 該裝置的功能如下：把酒精檢測儀和風動信號發生器裝置在一個特制的風筒內，見圖2。圖2(a)是風筒的靜態，圖2(b)是風筒的動態。風筒的一端有風門MR，另一端有風門MC，風門是有方向性的，只有從風門MR端向風筒內吹入氣體，才可以把風門MR和風門MC吹開，見圖2(b)。停止吹氣后，風門MR和風門MC上的彈性部件，可使風門MR和風門MC自動復位閉合，重新回到靜態，使吹入的氣體在風筒的腔內能夠保留Nj秒。 Nj=nw+nj+n0 式中：nw為酒精檢測儀的溫機時間，通常為5 s左右；ni為酒精檢測儀的檢測時間，通常為3 s左右；n0為設定的時間常數。 當吹動風門MR和風門MC時，風門MR或風門MC的軸向位移，可以改變一個開關的狀態。這個開關可以是一個光電開關，也可以是一個觸點式開關。開關狀態的變化可以產生一個電信號。這個電信號也可由吹動一只風輪微型直流發電機產生。各種形式的開關或者風輪微型直流發電機，在這里稱之為風動信號發生器。 在風筒兩端的風門MR和風門MC的外側，均設有導流板L，層數不限。導流板L的作用是，可以使氣體順利通過，卻能阻止細桿狀物插入觸及風門MR和風門MC，以防止人為作弊。 機動車駕駛員或者船舶值班人員在吹動風動信號發生器時，同時也進行了酒精檢測。風門MR和風門MC的自動復位閉合，保證了酒精檢測所需要的Nj秒時間。酒精檢測儀產生的控制信號由一個電壓比較器進行比較，風動信號發生器產生的控制信號，需要經過延時保持電路延時Nf秒后再由另一只電壓比較器進行比較。 Nf=nw+nj+n1 式中：n1為設定的時間常數。 兩個電壓比較器的兩個輸出信號，共同控制一個電源控制器。只有兩個電壓比較器輸出的兩個控制信號同時為高電平時，電源控制器才能動作，接通受控終端的電源。如果機動車駕駛員或者船舶值班人員未吹動風動信號發生器，電壓比較器輸出的是低電平，如果酒精檢測儀檢測到酒精含量超限，電壓比較器輸出的也是低電平，這兩種情況都未能滿足兩個電壓比較器輸出的兩個控制信號同時為高電平的條件，所以電源控制器不能動作，受控終端無法工作。 3 具體實施方式 下面結合圖2和圖3，詳細說明該裝置的細節和工作原理。 該裝置主要是由酒精檢測儀P1，風動信號發生器，延時保持電路D2，電壓比較器IC1，電壓比較器IC2，組成電源控制器的V1，V2，KL，報警電路P2，A和圖2的風筒組成，這里的風動信號發生由圖2中的風門MC和一個光電開關組件E2組成。酒精檢測儀P1采用檢測到酒精時輸出高電平的接法，通過D1反相后到調節電位器RP，再連接到電壓比較器IC1的同相輸入端(+)，當酒精檢測儀P1未檢測到酒精時，電壓比較器IC1輸出高電平，當酒精檢測儀P1檢測到酒精時，電壓比較器IC1輸出低電平。強制檢測作用是由該裝置的結構決定的，風動信號發生器和酒精檢測儀P1一起裝入特制的風筒內，見圖2，風動信號發生器E2的輸出電壓經過延時保持電路D2的延時保持，加至電壓比較器IC2的同相輸入端(+)，要使電源控制器KL動作，必須向風筒內吹氣，使風動信號發生器E2產生一個電壓信號。由于酒精檢測儀P1與風動信號發生器E2裝在同一風筒內，這樣在吹動風動信號發生器風門MC的同時，也就自然地作了酒精檢測。電壓比較器IC1和電壓比較器IC2的參考電壓均加至兩個比較器的反相輸入端(-)，參考電壓由R1，R2分壓取得。 V1，V2和繼電器KL組成了電源控制器。在未進行酒精檢測時，酒精檢測儀P1輸出低電平，其輸出信號經D反相，電壓比較器IC1輸出高電平，VD1截止。風動信號發生器E2無電壓輸出，電壓比較器IC2輸出為低電平，VD2導通，V2導通，V1截止，繼電器KL不吸合，受控終端的電源不能接通，受控終端無法工作。 當從風門MR端向圖2風筒內吹氣時，酒精檢測儀P1同時對所吹入的氣體進行了酒精檢測，風動信號發生器E2會產生一個電壓，使電壓比較器IC2輸出高電平，VD2截止。此時若無酒精被檢出，則電壓比較器IC1保持高電平輸出，VD1截止。VD1，VD2均截止的情況下，V2截止，V1導通，電源控制器的繼電器KL通電吸合，受控終端可以工作。 當向圖2風筒吹氣檢測到酒精含量超限時，酒精檢測儀P1輸出高電平，其輸出信號經D反相，電壓比較器IC1輸出低電平，這時，VD1導通，V2導通，V1截止，繼電器KL不吸合，受控終端的電源不能接通，受控終端無法工作。 V1，V2和繼電器KL控制著受控終端的電源。當無酒精被檢測到時，V2截止，V1導通，繼電器KL通電吸合，可以接通受控終端的電源，受控終端可以工作。當檢測到酒精含量超限時，繼電器KL不吸合，受控終端的電源不能接通，受控終端無法工作。 當向圖2風筒吹氣檢測到酒精含量超限時，酒精檢測儀P1輸出高電平，其輸出信號加至型號為TW8778的電子開關E1的控制端，使電子開關閉合，接通報警發聲電路P2，A的工作電源。報警發聲電路P2被觸發后，會連續不斷的發出警告語，經功放電路A放大后，由揚聲器B放出。 機動車、小型船舶和大型船舶的受控終端各有不同。 機動車的受控終端為電子點火器A。當被檢測人員呼出的氣體酒精含量正常時，機動車的電子點火器可以點火，機動車可以啟動。當被檢測人員呼出的氣體酒精含量超標時，機動車的電子點火器接地，機動車無法啟動。 小型船舶的受控終端為船舶啟動系統的電源B。當船舶值班人員呼出的氣體酒精含量正常時，船舶啟動系統的電源可以接通，船舶可以啟動。當被檢測人員呼出的氣體酒精含量超標時，船舶啟動系統的電源無法接通，船舶無法啟動。 大型船舶的受控終端可以是一個考勤機C和報警器。當船舶值班人員呼出的氣體酒精含量正常時，考勤機定時器的電源接通，考勤機在定時器設定的合理時間內正常工作，值班人員可以打卡，記錄為值班。當船舶值班人員呼出的氣體酒精含量超標時，考勤機定時器的電源無法接通，考勤機無法工作，值班人員不能打卡，不能記錄為值班。同時報警器報警通知船長。 4 結 語 本文提出的強制檢測式禁止酒后操作的裝置，對于解決酒后操船駕車問題，有一定的實用價值(本發明已申報專利)。但若具體實施，還需要有相關部門的政策法規配合，此問題已超出本文的討論范圍，故在這里不做深入討論。 |
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