JavaScript is currently disabled.Please enable it for a better experience of Jumi.
 Annonsera Utgivningsplan Månadsmagasinet Prenumerera Konsultguide Om oss  About / Advertise
måndag 20 maj 2019 VECKA 21
I tre år har Autoliv hållit i taktpinnen i ett svenskt forskningsprojekt där målet varit att hitta tekniska lösningar som på sikt kan ge billiga, lättanvända, små och tillförlitliga alkolås. Idag är konceptet verifierat, med en ir-sensor som bas.
Nu startar nästa fas, med vidareutveckling och industrialisering. Om allt går väl ska en första produkt nå marknaden om fyra år.
I Europa är cirka 10 000 av alla dödsolyckor i trafiken relaterade till alkohol. I USA pekar motsvarande statistik på 17 000 dödsfall per år.

Ett sätt att minska detta människospill kan vara att skapa enkla metoder att faktiskt testa hur mycket alkohol en bilförare har i blodet, innan startnyckeln vrids om. Det är också grundtanken i det svenska forskningsprojektet KAIA, som startade för tre år sedan. Målet med projektet har varit att utveckla ett koncept som kan ligga till grund för ett framtida alkolås som är enkelt att använda samt billigt och tillförlitligt.

I praktiken har vi nästan gjort klart allt inom forskningsdelen av projektet redan. I forsknings- och förutvecklingsarbetet är pengarna slut. Nu återstår bara en del rapportering, säger projektledare Håkan Pettersson på Autoliv.

Resultatet är en 17 x 6 x 2 cm stor prototyp, med vilken man kunnat verifiera att konceptet fungerar. Genom att blåsa mot sensorn på 10 till 15 centimeters avstånd kan alkoholhalten i utandningsluften beräknas.

Fakta: En sensor för två gaser

Idag finns det runt 70 000 installerade alkolås i Sverige. Låsen används främst för kvalitetssäkring av transporttjänster och de allra flesta är baserade på bränslecellsteknik.

Dagens alkolås – som är baserade på en kemisk mätprincip – lider av flera problem. De har exempelvis ett engångsmunstycke som måste bytas, de åldras och måste kalibreras med jämna mellanrum, de är långsamma och dyra.

Alkolåset som Autoliv utvecklar bygger istället på en fysikalisk mätprincip, baserad på infraröd spektroskopi. Sensorn som används mäter både alkoholhalten och koldioxidhalten i utandningsluften. Eftersom koldioxidkoncentrationen från lungorna är välkontrollerad kan den uppmätta koldioxidhalten fungera som referens till alkoholmätningen.

Mätmetoden bygger på att både alkohol- och koldioxidmolekylerna absorberar vissa våglängder. Absorptionen härrör från övergången mellan kvantmekaniska vibrationstillstånd. Koldioxidmolekylen har en väldefinierad absorptionstopp vid 4,26 µm. Alkoholmolekylen har däremot ett absorptionsband vid bland annat våglängdsområdet 3,31 till 3,49 µm. Detta absorptionsband delar alkoholmolekylen med nästan alla kolväteföreningar.

Eftersom alkoholens absorptionsförmåga är relativt svag behövs det en lång optisk strålväg för att resultatet ska bli bra. Sensorn i alkolåset använder reflektionsteknik (multipel strålväg) för att skapa detta. I stort består sensorn av tre detektorer med tillhörande filter, där två detekterar alkohol och en detekterar koldioxid. Som ljuskälla används en miniatyrglödlampa, liknande de som sitter i Märklintåg. Lysdioder går inte att använda eftersom våglängderna som ska detekteras är väldigt långa sett i ett kommunikationsperspektiv.


Ska finnas på marknaden 2012
Nu är det dags för nästa steg. Autoliv har beslutat att gå in med egna pengar. Vårt mål är att utveckla ett rejält krympt alkolås, stort som en större modern mobiltelefon, säger Håkan Pettersson.

I en första vända handlar det om ett handhållet instrument som – om allt går enligt plan – ska finnas på marknaden år 2012. Därefter finns det tankar på att plocka in sensorn i ratten på en bil. Först då har man ett system som är fullständigt integrerat med bilen.

– Men den lösningen ligger åtminstone ytterligare ett år framåt i tiden, säger Håkan Pettersson.

Förutom Autoliv kommer åtminstone två av projektdeltagarna i KAIA, Västeråsföretaget Hök Instrument och Delsboföretaget Senseair, vara engagerade i det framtida industrialiseringsarbetet.

Hök Instruments roll i KAIA-projektet har varit att bidra med metodstudier, tekniska sensorlösningar samt att konstruera och utvärdera prototyperna. Efter att ha testat och jämfört olika sensorprinciper föll valet på en IR-baserad sensorlösning, som både mäter alkohol och koldioxid i utandningsluften.

Ett fundamentalt krav har varit att ta bort munstycket från mätaren. Ett annat krav har varit att man ska slippa kalibrera sensorn när den väl är producerad. För att klara detta är det en IR-baserad lösning som måste till, säger Bertil Hök, vd och grundare av Hök Instrument.

IR-sensorn som använts i dagens demonstrator är en mätcell som Senseair hade på hyllan och som egentligen är utvecklad för att mäta lustgas i sjukhusmiljöer. Det var först när denna pusselbit kom in för drygt ett år sedan som allt föll på plats och Hök Instrument fick mätsystemet att fungera.

I det fortsatta arbetet blir således Senseair mer engagerat. Företaget har gjort ir-sensorer under lång tid, men deras sensorer har aldrig använts för att mäta alkohol. Nu handlar det om att utveckla en produkt som kan tillverkas billigt i stora volymer.

Fakta: Alkolås med rötter i statliga pengar

Projektet KAIA – kort för ”Förare och fordonsKompatibel Alkoholsensor med Inbyggd Absolutmätning” – har pågått sedan 2006 och ska avslutas i mitten av nästa år.

Målet har varit att demonstrera ett nytt koncept som kan ge billiga alkolås som är enkla att använda, men ändå är tillförlitliga.

Projektet leds av fordonssäkerhetsföretaget Autoliv. Övriga deltagare är Hök Instrument i Västerås, som bland annat utvecklat elektroniken, Senseair i Delsbo, som utvecklat sensortekniken, forskningsinstitutet Imego i Göteborg, som stått för programvaruutvecklingen samt Volvo och Volvo Cars, som varit med och tagit fram specifikationerna.
Projektet, som ingår i det svenska forskningsprogrammet IVSS (Intelligent Vehicle Safety Systems), har hittills involverat runt 30 personer och levererat omkring sex patent. Det har statlig delfinansiering från bland annat Vägverket.

- Det är en jättestor utmaning. Vi måste kunna leverera detta komplexa system till en mycket låg kostnad år 2012, säger Hans Martin, grundare och utvecklingschef på Senseair.

Intelligensen in i produkterna
Företagets stora produkt idag är en säkerhetsavkänningsfunktion till fotogenvärmare. Den innehåller en koldioxidsensor som kostar runt hundra kronor och levereras i volymer till Japan, Korea och Kina.

- Det kan vi klara för vi har en väldigt rationell produktion här i Delsbo. Här stoppar vi in intelligensen i produkterna. Produktionen är helautomatisk och sköts av robotar. Vi tittar på att producera alkolåset på motsvarande sätt, men sensorn som ska användas där är betydligt mer komplex eftersom den ska klara att detektera både alkohol och koldioxid, säger Hans Martin.

Samtidigt påpekar han att den konstruktion som ska levereras år 2012 måste spikas inom ett år. Det medger inte så mycket nyutveckling av själva hårdvaran. Istället är det många delar som ska finjusteras – upplösningen är en sådan detalj.

- För närvarande har vi upplösningen 0,06 promille. Den vill vi ha ner till 0,02 promille, säger Håkan Pettersson.

För att nå dit måste alla delar i hårdvaran optimeras. Det gäller framförallt integrationen av optik, fluidik och elektronik i sensormodulen.

En annan stor utmaning är att utveckla ett fungerande gränssnitt till användaren. För det krävs svar på en mängd fysiologiska frågeställningar.

 

- Vår industridoktorand Annika Jonsson undersöker hur koldioxidhalten i lungorna varierar mellan olika individer och vid olika andningsmönster. Den kunskapen kan vi utnyttja för att exempelvis få säkrare mätresultat vid kort utandning, säger Bertil Hök.

MER LÄSNING:
 
Branschens egen tidning
För dig i branschen kostar det inget att prenumerera på vårt snygga pappers­magasin.

Klicka här!
SENASTE KOMMENTARER
Kommentarer via Disqus

Vi gör Elektroniktidningen

Anne-Charlotte Sparrvik

Anne-Charlotte
Sparrvik

+46(0)734-171099 ac@etn.se
(sälj och marknads­föring)
Per Henricsson

Per
Henricsson
+46(0)734-171303 per@etn.se
(redaktion)

Anna Wennberg

Anna
Wennberg
+46(0)734-171311 anna@etn.se
(redaktion)

Jan Tångring

Jan
Tångring
+46(0)734-171309 jan@etn.se
(redaktion)