EA003176B1

EA003176B1 - Сигнальный фонарь

Info

Publication number: EA003176B1
Application number: EA200100443A
Authority: EA
Inventors: Хосе Хорба Гонсалес
Original assignee: Инновасио Виариа, С.Л.
Priority date: 1999-09-02
Filing date: 1999-09-02
Publication date: 2003-02-27
Also published as: CA2349522A1; NZ511485A; EA200100443A1; AU784546B2; CN1132129C; SI1128348T1; PT1128348E; EP1128348B1; DE69913194D1; US6753762B1; WO2001018761A1; DE69913194T2; CN1325522A; JP2003509752A; ATE255258T1; KR20010107935A; IL142860A0; AU5519299A; EP1128348A1; ES2212610T3

Abstract

Сигнальный фонарь содержит световой индикатор, который установлен в корпусе (6), допускающем укладку в стопу, устройство (7) накопления энергии, по меньшей мере, один фотогальванический элемент (3) и электронное устройство (4), содержащее радиоприемную схему для приема радиосигналов, излучаемых передающей схемой, и схему управления световым индикатором. Фонарь отличается тем, что схема управления световым индикатором содержит таймер, логическую схему, предназначенную для подачи напряжения питания на таймер и на световой индикатор, и устройство коммутации для отключения устройства (7) накопления энергии, когда фонари (1) сложены в стопу. Сигнальный фонарь отличается высокой автономностью, возможностью дистанционного управления и универсальностью применения.

Description

Данное изобретение относится к сигнальному фонарю, управляемому по радио, который имеет световой прожектор, а также фотогальванический элемент для питания внутренних электрических схем.

Обзор известных технических решений

Известные переносные сигнальные фонари, оснащенные световыми прожекторами, используются для обозначения зон общественных работ, главным образом дорожных, например, для обозначения временных объездов.

Как правило, упомянутые фонари снабжаются энергией от электрического генератора и соединяются друг с другом посредством электрических кабелей. Существенным недостатком является необходимость во внешнем источнике энергии для питания комплекта таких фонарей. Электрические генераторы обычно имеют значительные габариты, и это создает проблемы при их транспортировке. С другой стороны, любой обрыв любого из электрических кабелей, преднамеренный или непреднамеренный, приводит к отсутствию электричества в одном или во всех фонарях комплекта.

В других известных системах в составе каждого из сигнальных фонарей имеется батарея. Это устраняет проблему обрыва электрических кабелей, но вместе с тем приводит к существенным расходам, поскольку необходимо заменять упомянутые батареи с определенной регулярностью. Кроме того, каждый из фонарей должен включаться и выключаться индивидуально и переноситься вручную, что приводит к существенным затратам времени и усложняет управление включением и выключением.

В международной заявке ^Θ-9313984-Ά описана система освещения взлетнопосадочных полос аэропорта, помогающая обеспечивать посадку самолетов. Упомянутая система освещения состоит из светового прожектора, аккумулятора, солнечных батарей и антенны, которая обнаруживает принимаемый сигнал и обеспечивает включение сигнального огня. Кроме того, устройство оснащено светочувствительным реле, чтобы предотвратить включение прожектора в дневное время.

В международной заявке ^0-9205612-А также описана система освещения для аэропортов. Упомянутая система состоит из одного или нескольких фотогальванических модулей, аккумуляторной батареи, регулятора заряда, модуля подачи и управления током питания, одного или нескольких световых прожекторов, а также блока управления и дистанционного управления. Модуль подачи и управления током питания оснащен микропроцессором, который управляет внутренними электрическими функциями и передатчиком.

В патенте Испании № 9400035 описан сигнальный конус, содержащий световой прожектор, помещенный в пустотелый корпус, в котором смонтирована аккумуляторная батарея с устройством коммутации. Конус также содер жит солнечные батареи и устройство для приема электромагнитного излучения. Механизм коммутации включает прожектор, когда приемное устройство принимает электромагнитное излучение, излучаемое передатчиком, расположенным на расстоянии.

Все упомянутые известные устройства имеют ряд существенных недостатков, которые будут рассмотрены ниже.

Прежде всего, важно подчеркнуть, что ни одно из вышеупомянутых устройств не допускает укладки в стопу из-за особенностей их конструкций или других функциональных причин. Этот затрудняет их транспортировку и установку.

Во-вторых, ни одно из упомянутых устройств не обеспечивает самовыключение, то есть все они, даже когда не используются, потребляют некоторый номинальный ток, хотя и очень малый, но вызывающий разряд батареи, что уменьшает автономность этих устройств. С другой стороны, вследствие конфигурации их солнечных батарей, энергетический баланс упомянутых устройств очень низок по сравнению с их энергетическими потребностями.

Наконец, упомянутые устройства недостаточно универсальны, то есть они предназначены для определенных применений и не пригодны для других применений, например для ограждений или разделителей на дорогах.

Сущность изобретения

В сигнальном фонаре, выполненном согласно изобретению, устраняются вышеупомянутые проблемы и обеспечиваются другие преимущества, которые будут описаны ниже.

Предлагаемый переносной сигнальный фонарь отличается тем, что в нем схема управления световым индикатором содержит таймер и логическую схему, предназначенную для подачи напряжения питания на таймер и на световой индикатор, а также механизм коммутации, предназначенный для отключения устройства накопления энергии в случае укладки указанных фонарей в стопу.

Таким образом обеспечивается создание сигнального фонаря, который допускает укладку в стопу, обеспечивает автоматическое выключение с переходом в состояние без какоголибо номинального потребления энергии и является очень универсальным.

Согласно предпочтительной форме осуществления изобретения, фотоэлектрический преобразователь фонаря выполнен из 16 одинаковых фотогальванических элементов, соединенных последовательно и имеющих общую площадь поверхности, по меньшей мере, 100 см², а предпочтительно 120 см²

Благодаря такой конфигурации реализуется система питания с положительным энергетическим балансом, что обеспечивает фонарю автономность, более чем достаточную для его работы.

В соответствии с изобретением радиопередающая кодирующая схема состоит из антенны, передатчика, кодера, нескольких микровыключателей и нагрузочных резисторов.

Радиопередающая кодирующая схема формирует 9-битовый кадр, который передается на радиочастоте и содержит данные, необходимые для управления фонарем.

В предпочтительной форме осуществления изобретения приемная декодирующая схема фонаря состоит из антенны, приемника, декодера, нескольких выключателей и нагрузочных резисторов.

При этом радиопередающей кодирующей схемой формируется 9-битовый кадр, передаваемый на радиочастоте, который декодируется так, чтобы он мог быть интерпретирован схемой управления.

В предпочтительном случае световой индикатор содержит, по меньшей мере, один светодиод высокой яркости.

Число светодиодов, а также их расположение может быть различным в зависимости от предназначения фонаря.

Кроме того, сигнальный фонарь содержит опору, внутри которой установлено устройство накопления энергии.

Конструкция этой опоры может быть самой разнообразной, что придает фонарю вышеупомянутую универсальность. Таким образом, можно использовать фонарь в различных ситуациях, например для установки его на земле, на ограждениях или на разделительных полосах дорог.

В соответствии с одной из форм осуществления изобретения сигнальный фонарь внутри опоры содержит радарное устройство.

В случае использования фонаря на дороге радар позволяет контролировать скорость транспортных средств.

В качестве устройства накопления энергии удобно использовать свинцовый аккумулятор.

Важно также отметить, что частотный спектр сигналов, передаваемых радиопередающей кодирующей схемой, лежит в диапазоне от 25 до 1000 МГц, а мощность излучения не превышает 10 мВт.

Малая мощность излучения на этих частотах дает возможность использовать фонарь без необходимости получения лицензии.

Сигнальный фонарь имеет стержень, один конец которого соприкасается с механизмом коммутации, а другой конец остается свободным.

Когда фонари складываются в стопу, стержень одного фонаря приводится в движение крышкой другого фонаря, расположенного непосредственно под ним, и через промежуточный механизм приводит в действие выключатель, который отключает электропитание схем фонаря.

Краткий перечень чертежей

Для более полного понимания изобретения приводятся чертежи, на которых схематически представлен пример выполнения изобретения.

Этот пример служит для пояснения изобретения, однако никоим образом не ограничивает его объем.

Фиг. 1 представляет собой изображение сигнального фонаря, выполненного согласно изобретению, в перспективе, с пространственным разделением деталей; на фиг. 2 представлена блок-схема сигнального фонаря, показанного на фиг. 1; на фиг. 3 показана электрическая схема устройства управления световыми индикаторами сигнального фонаря, показанного на фиг. 1, а также электрическая схема его приемникадекодера; на фиг. 4 показана электрическая схема передатчика-кодера для фонаря, выполненного согласно изобретению.

Описание предпочтительной формы осуществления изобретения

Как показано на фиг. 1, переносной сигнальный фонарь 1 содержит крышку 2 для защиты внутренней части фонаря, фотоэлектрический преобразователь 3, печатную плату 4, на которой находятся все схемы фонаря 1 (см. фиг. 3), диафрагму 5, корпус 6, батарею 7 для электропитания фонаря 1 и опору 8 фонаря 1.

На этом чертеже опора 8 фонаря 1 представляет собой усеченный конус. Фонарь 1 такой формы можно использовать для сигнализации о любом, например дорожном, происшествии. Возможны и другие формы выполнения опоры, которые позволяют устанавливать фонарь 1, например на разделительных ограждениях, какие обычно используются в городах, на защитных ограждениях, используемых на дорогах или на разделительных центральных полосах дорог, разделяющих полосы движения в противоположных направлениях.

Таким образом, благодаря универсальности фонаря 1, выполненного согласно изобретению, его можно использовать в любом месте, где требуется сигнализация о происшествии любого рода.

На фиг. 2 показана блок-схема фонаря 1. Как можно видеть, схемы фонаря содержат фотоэлектрический преобразователь 3, защитный диод 10, аккумуляторную батарею 7, которая накапливает энергию, вырабатываемую фотоэлектрическим преобразователем 3, электронную схему 4 управления и приемную декодирующую схему, а также множество световых индикаторов 13.

Фотоэлектрический преобразователь 3 имеет площадь около 120 см², разделенную на 16 равных частей, электрически соединенных последовательно, чтобы обеспечить напряжение холостого хода 9,2 В и ток короткого замыкания 200 мА при стандартных условиях освещения. При такой конфигурации в экспериментах можно было обеспечить значения энергетической освещенности, близкие к 800 Вт/м², чтобы прийти к выходным значениям напряжения фотоэлектрического преобразователя до 9 В и тока приблизительно до 200 мА в условиях хорошей освещенности. Такие параметры обеспечивают прирост положительного энергетического баланса и более чем достаточны для использования фонаря.

В качестве защитного диода 10 используется диод Шоттки, прямое напряжение на котором составляет 0,32 В.

Аккумуляторная батарея 7 является свинцовой аккумуляторной батареей, имеющей напряжение 6 В и емкость 5 ампер-часов. Можно также использовать батарею напряжением 6 В и емкостью 4 ампер-часа, но в этом случае автономность фонаря 1 уменьшается.

Световые индикаторы 13 выполнены из набора 6 светодиодов высокой яркости. Цвет свечения светодиодов может быть различным, но наиболее заметными является такие цвета как красный (635 нм), оранжевый (618 нм), янтарный (588 нм), зеленовато-желтый (570 нм) и зеленый (560 нм). Эти светодиоды обеспечивают силу света от 10 до 25 кд при рабочем уровне тока 20 мА.

Как показано на фиг. 3, электронная схема 14 управления со световыми индикаторами 13 содержит таймер 15 на интегральной КМОПмикросхеме серии 555, сконфигурированной для работы в стабильном режиме с частотой 1 Гц и рабочим циклом 91,5%, что заставляет светодиоды 13 загораться периодически каждую секунду, когда сигнал на выходе таймера 15 имеет низкий уровень, при этом продолжительность вспышки составляет около 80 мс. Схема 14 управления содержит также блок 16, который выполняет логическую функцию подачи напряжения питания на таймер 15 и на светодиоды 13. Блок 16 выполнен на интегральной микросхеме серии 74НС00, в которой используются только два из четырех логических элементов 17 типа НЕ-И. Входными переменными для блока 16 являются сигнал 18 включения сигнального огня, сигнал 19 режима включения в сумерках и сигнал 20, который указывает на отсутствие наружного освещения.

Сигналы 18 и 19 поступают по радио от радиопередающей кодирующей схемы 22, в то время как сигнал 20 непосредственно является выходным напряжением фотоэлектрического преобразователя 3 (этот сигнал 20 имеет высокий уровень, логическую единицу, когда фотоэлектрический преобразователь 3 освещен, и низкий уровень, логический нуль, когда фотоэлектрический преобразователь 3 находится в темноте). Следующая таблица показывает состояние (включен/выключен) светодиодов, которые являются частью световых индикаторов 13, в зависимости от значений входных логических переменных блока 16.

Сигнал 18	Сигнал 19	Сигнал 20	Световые индикаторы
0	0	0	Выкл.
0	0	1	Выкл.
0	1	0	Выкл.

0	1	1	Выкл.
1	0	0	Вкл.
1	0	1	Вкл.
1	1	0	Вкл.
1	1	1	Выкл.

Электронная схема 14 управления содержит также сверхминиатюрный выключатель 23, например однополюсный микропереключатель на два направления, приводимый в действие рычагом. Этот выключатель 23 выполняет функцию прекращения подачи питания на фонари 1 при их укладке в стопу, при этом он приводится в действие с помощью стержня (не показан). Упомянутый стержень с одной стороны контактирует с выключателем 23, а с другой стороны он свободен и приводится в движение крышкой 2 другого фонаря 1, на которую он опирается при укладке фонарей в стопу.

Вход 24 напряжения соответствует положительной клемме аккумуляторной батареи 7, а остальные компоненты образуют часть схемы таймера 15 и необходимы для его корректной работы, таким образом необходимость их описания отсутствует.

На фиг. 3 можно видеть схему 21 управления декодером-приемником, которая предназначена для приема и декодирования сигнала, передаваемого электронной передающей кодирующей схемой 22. Схема 21 состоит из антенны 25, приемника 26, декодера 27, нескольких микропереключателей 28 и нагрузочных резисторов 29.

Антенна 25 выполнена на основе четвертьволнового несимметричного вибратора, а при выборе ее размера необходимо принимать во внимание дальность радиоуправления и простоту конструкции.

Приемником 26 является интегральная схема КХ1005 фирмы КГМ, то есть приемник типа АЗЫ, который позволяет реализовывать разнообразные схемы импульсной модуляции. Он имеет очень низкую потребляемую мощность, может использоваться без лицензии какого-либо рода и отличается большой универсальностью кодирования/декодирования информации.

Декодер 27 выполнен на интегральной КМОП-микросхеме с низкой потребляемой мощностью Мо!ого1а МС45027, которая способна интерпретировать информацию, подаваемую электронной передающей кодирующей схемой 22. Упомянутая информация состоит из 9битового кадра, первые пять битов которого являются адресными битами, позволяющими иметь 243 различных адреса при троичном кодировании и 32 - при двоичном кодировании, а четыре остающихся бита являются битами данных, из которых используются два: один для сигнала 18 и другой для сигнала 19.

Микропереключатели 28 используются, чтобы назначить адрес из пяти устанавливаемых битов (один микропереключатель - один бит), а нагрузочные резисторы 29 позволяют выбирать высокий или низкий уровень для каждого из адресных входов декодера 27.

На фиг. 4 представлена электрическая схема электронной передающей кодирующей схемы 22. Эта электронная схема выполняет кодирование сигнала и его передачу на радиочастоте в фонарь 1. Схема состоит из антенны 30, миниатюрного передатчика 31 и кодера 32.

Антенна 30 выполнена на основе четвертьволнового несимметричного вибратора, а при выборе ее характеристик, таких как размер, должны быть приняты во внимание дальность радиоуправления и простота конструкции.

Используемый миниатюрный передатчик 31 настроен на частоту передачи 433,92 МГц и не требует лицензии в Европе в соответствии с существующими правилами для этого диапазона частот. Передатчик формирует сигналы с амплитудной манипуляцией из кадров, которые он получает от упомянутого кодера 32.

Кодер 32 формирует 9-битовые кадры, которые передатчик 31 использует для модуляции. Первые 5 битов являются адресными битами и совпадают со значениями, назначенными первым 5 входным контактам кодера 32, в то время как остальные 4 бита являются битами данных. Из этих четырех битов только два необходимы для передачи сигналов 18 и 19. Остальные компоненты, показанные на схеме, предназначены для того, чтобы получать период следования битов 14 мс, что соответствует скорости передачи 72 бит/с.

Адрес, формируемый первыми 5 битами кадров, назначается посредством блока, который содержит микровыключатели 33, нагруженные резисторами 34 и позволяющие выбирать высокий или низкий уровень для каждого из адресных входов кодера 32. При таком двоичном кодировании общее число различных адресов равно 32.

Фонарь 1, выполненный согласно изобретению, работает следующим образом.

После помещения фонарей 1 в надлежащие места они излучают свет, если это необходимо. Для этого фотоэлектрический преобразователь 3 должен выработать энергию, которая запасается в аккумуляторе 7. В электронной передающей кодирующей схеме 22 кодер 32 формирует 9битовый кадр (первые пять битов являются адресными битами, которые задаются микровыключателями 33 с нагрузкой из резисторов 43, четыре оставшихся являются битами данных), этот кадр передается передатчиком 31 на частоте 433,92 МГц через антенну 30. С помощью антенны 25 кадр принимается электронной приемной декодирующей схемой 21. Этот кадр проходит в приемник 26 и затем в декодер 27, который осуществляет интерпретацию информации, закодированной в виде кадра в электронной передающей кодирующей схеме 22.

Для этого необходимо, чтобы микровыключатели 28 и нагрузочные резисторы 29 представляли пять адресных битов, совпадающих с пятью адресными битами кадра, генерируемого упомянутой передающей кодирующей схемой 22.

Затем декодер формирует сигналы 18 и 19, которые подаются в электронную схему 14 управления фонарем 1. Упомянутые сигналы 18 и 19 в дополнение к сигналу 20, получаемому непосредственно из выходного напряжения фотоэлектрического преобразователя 3 и соответствующего наличию или отсутствию освещения, принимаются блоком 16, который подает напряжение питания на таймер 15 и на светодиоды 13, выполняя включение или выключение фонаря 1 в соответствии с принятым сигналом. В случае, когда диоды 13 включаются, фонарь 1 вспыхивает каждую секунду с длительностью вспышки 80 мс.

В соответствии с предпочтительной формой осуществления изобретения фонарь 1 на внутренней стороне своей опоры 8 имеет также радарное устройство для измерения скорости транспортных средств, которые передвигаются по дороге. Это устройство предназначено для контроля скорости движения. В случае, если эта скорость превышает разрешенную, радарное устройство автоматически делает фотографию транспортного средства, чтобы можно было продемонстрировать данный факт нарушителю.

Несмотря на то, что в описании была рассмотрена конкретная форма осуществления изобретения, для специалиста в данной области очевидно, что в рамках изобретения, определяемых его формулой, сигнальный фонарь может быть подвергнут многочисленным модификациям и все его описанные детали могут быть заменены их техническими эквивалентами.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Сигнальный фонарь (1), содержащий световой индикатор (13), установленный на корпусе (6), допускающем укладку в стопу, устройство (7) накопления энергии, по меньшей мере, один фотоэлектрический преобразователь (3) и электронное устройство (4), которое содержит радиоприемную схему (21) для приема радиосигналов, передаваемых передающей схемой (22), и схему (14) управления световым индикатором (13), отличающийся тем, что схема (14) управления световым индикатором (13) содержит таймер (15) и логическую схему (16), предназначенную для подачи напряжения питания на таймер (15) и на световой индикатор (13), а также устройство (23) коммутации для отключения подачи питания от устройства (7) накопления энергии в случае укладки упомянутых фонарей (1) в стопу.
2. Сигнальный фонарь (1) по п.1, отличающийся тем, что фотоэлектрический преобразователь (3) содержит 16 фотогальванических элементов, электрически соединенных последовательно и имеющих общую площадь поверхности, по меньшей мере, 100 см².
3. Сигнальный фонарь (1) по п.2, отличающийся тем, что общая площадь поверхности фотогальванических элементов предпочтительно составляет 120 см².
4. Сигнальный фонарь (1) по п.1, отличающийся тем, что радиопередающая кодирующая схема (22) содержит антенну (30), передатчик (31), кодер (32), несколько микровыключателей (33) и нагрузочные резисторы (34).
5. Сигнальный фонарь (1) по п.1, отличающийся тем, что радиоприемная декодирующая схема (21) содержит антенну (25), приемник (26), декодер (27), несколько выключателей (28) и нагрузочные резисторы (34).
6. Сигнальный фонарь (1) по п.1, отличающийся тем, что световой индикатор содержит, по меньшей мере, один светодиод (13) высокой яркости.
7. Сигнальный фонарь (1) по п.1, отличающийся тем, что он содержит опору (8), внут ри которой установлено устройство (7) накопления энергии.
8. Сигнальный фонарь (1) по п.7, отличающийся тем, что внутри опоры (8) имеется радарное устройство.
9. Сигнальный фонарь (1) по п.1 или 7, отличающийся тем, что устройство накопления энергии выполнено в виде свинцового аккумулятора (7).
10. Сигнальный фонарь (1) по п.1 или 4, отличающийся тем, что сигналы, передаваемые передающей кодирующей схемой (22), лежат в частотном диапазоне от 25 до 1000 МГц.
11. Сигнальный фонарь (1) по п.1 или 7, отличающийся тем, что мощность излучения передающей кодирующей схемы (22) составляет менее 10 мВт.
12. Сигнальный фонарь (1) по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что он содержит стержень, один из концов которого находится в контакте с устройством (23) коммутации, а другой конец остается свободным.