ES2212610T3 - Baliza de señalizacion. - Google Patents
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Abstract
Comprende un indicador luminoso montado en una carcasa (6) que permite el apilamiento, un dispositivo de acumulación de energía (7), por lo menos una célula fotovoltaica (3), y un dispositivo electrónico (4) de la baliza (1), cuyo dispositivo electrónico (4) presenta un circuito receptor por radiofrecuencia de las señales de comunicación radio emitidas por un circuito emisor, y un circuito de control del indicador luminoso. Se caracteriza por el hecho de que el circuito de control del indicador luminoso comprende un temporizador, un circuito lógico destinado a la polarización del temporizador y del indicador luminoso, y un dispositivo de conexión para la interrupción de la alimentación del dispositivo de acumulación de energía (7) en caso de apilamiento de dichas balizas (1). Se consigue una baliza de señalización con una autonomía elevada, controlable a distancia, y con una gran versatilidad de aplicaciones.
Description
Baliza de señalización.
La presente invención se refiere a una baliza de
señalización controlada por radiofrecuencia, que tiene un foco
luminoso, así como una célula fotovoltaica para alimentar los
circuitos internos.
Las balizas de señalización conocidas están
dotadas de un foco luminoso, y son utilizadas para marcar áreas
utilizadas para brigadas de obras públicas, principalmente en
carreteras, tales como derivaciones temporales de paso.
En general, dichas balizas son alimentadas con
energía a partir de un generador eléctrico y conectadas entre sí
por medio de cables eléctricos. Este sistema tiene la desventaja
significativa de necesitar una fuente externa de energía para
alimentar el conjunto de balizas. Los generadores eléctricos
mencionados tienen habitualmente considerables dimensiones y eso
provoca problemas en el momento de su desplazamiento. Por otra
parte, cualesquiera roturas, voluntarias o involuntarias, de
cualquiera de los cables significa falta de electricidad a una o
todas las balizas del conjunto.
Otro sistema conocido consiste en incorporar
baterías en cada una de las balizas de señalización. Esto evita
problemas de rotura de cables eléctricos, pero comporta costes
significativos puesto que es necesario sustituir dichas baterías
con cierta regularidad. Además, cada una de las balizas tiene que
ser conectada y desconectada individualmente y transportada
manualmente, lo que significa una pérdida considerable de tiempo y
falta de control de la operación de encendido y apagado.
En la patente internacional
WO-9313984-A de William Lane, se
describe un sistema de iluminación para pistas de aeropuertos a
efectos de ayudar el aterrizaje de aviones. Dicho sistema de
iluminación está constituido por un foco luminoso, una batería,
células solares y una antena que detecta la recepción de una señal
y conecta el foco luminoso. Además, el dispositivo está dotado de
un conmutador sensible a la luz a efectos de asegurar que el foco
no quede encendido durante el día.
En la patente internacional
WO-9205612-A de Italsolar S.p.A., se
describe también un sistema de iluminación para aeropuertos. Dicho
sistema se ha constituido por uno o varios módulos fotovoltaicos,
una batería, un regulador de carga, un suministro de corriente y un
módulo de control, uno o varios focos luminosos, y una unidad de
control y de control remoto. El módulo de suministro de corriente y
de control está dotado de un microprocesador que controla las
funciones eléctricas internas y un transmisor.
En la patente española 9400035 de José Jorba
Gonzalez, se describe un cono de señalización realizado a base de
un foco luminoso dispuesto dentro de un cuerpo envolvente hueco, en
el que está dispuesta una batería, además de un dispositivo de
conmutación. El cono está realizado también a base de células
solares y un dispositivo para captación de radiación
electromagnética. El mecanismo de conmutación conecta el foco cuando
el mecanismo de captación recibe radiación electromagnética emitida
por un transmisor situado a una cierta distancia.
Todas las patentes mencionadas presentan una
serie de desventajas significativas que se describirán a
continuación.
Todos los sistemas mencionados tienen un consumo
nominal, que comporta la descarga de la batería, aunque sea muy
pequeña, incluso cuando no se encuentra en utilización, y por lo
tanto se reduce su autonomía.
Por otra parte, debido a la configuración de las
células solares, el balance de energía de los sistemas mencionados
anteriormente es muy pobre con respecto a las características de
energía requeridas por los mismos.
Finalmente, dichos sistemas no son muy
versátiles, lo que significa que están destinados a aplicaciones
específicas y no permiten diferentes utilizaciones, tales como en
vallas o separadores de carreteras.
Con la baliza de señalización objeto de la
invención se consigue una solución a las desventajas mencionadas,
proporcionando además otras ventajas que se describirán.
En la baliza de señalización, el circuito de
control del indicador luminoso está constituido por un temporizador
y un circuito lógico destinado a la polarización del temporizador y
del indicador luminoso. La baliza de señalización se caracteriza
por un mecanismo de conexión para la desconexión del dispositivo de
acumulación de energía en el caso de apilamiento de dichas balizas,
comprendiendo además dicha baliza de señalización una varilla, uno
de cuyos extremos se encuentra en contacto con dicho mecanismo de
conexión (23), mientras que el otro extremo permanece libre y es
activado sobre la baliza en la que se encuentra apilada.
De esta manera, se consigue una baliza de
señalización que puede ser apilada y que permite la desconexión
automática sin tener consumo nominal, siendo muy versátil.
Preferentemente, la célula fotovoltaica está
constituida por 16 elementos de células iguales unidas en serie
formando una superficie total mínima de 100 cm^{2},
preferentemente 120 cm^{2}.
Con esta configuración, se consigue un sistema de
suministro con un balance positivo de energía, lo cual proporciona
a la baliza una autonomía más que suficiente para su funcionamiento
correcto.
De acuerdo con las características de la
invención, el circuito codificador de frecuencia
transmisor-radio está realizado a base de una
antena, un transmisor, un codificador, numerosos microrruptores y
un conjunto o "pull up" de resistencias.
El circuito
transmisor-codificador genera una trama de 9 bits,
que es transmitida por radiofrecuencia y que contiene los datos
necesarios a efectos de que el circuito controle la gestión de la
baliza.
Preferentemente, el circuito
receptor-decodificador está constituido por una
antena, un receptor, un decodificador, numerosos interruptores y
resistencias ("pull up").
Con esta configuración, la trama de 9 bits
transmitida por radiofrecuencia es conseguida por el circuito
transmisor-decodificador y es decodificada de manera
que puede ser interpretada por el circuito de control.
De manera ventajosa, el indicador luminoso está
constituido, como mínimo, por un diodo emisor de luz de alta
intensidad.
De acuerdo con la aplicación que se requiere para
la baliza, el número de diodos emisores de luz que se encuentran
presentes se debe cambiar así como su posicionado.
Además, la baliza de señalización está
constituida con un soporte, en cuyo interior está dispuesto el
dispositivo de acumulación de energía.
La configuración de este soporte puede ser muy
distinta, y es ello lo que le confiere la mencionada versatilidad.
Así pues, resulta posible utilizar la baliza en diferentes
situaciones tales como, por ejemplo, en tierra, en vallas o en las
medianas centrales de separación de pistas de circulación de
carreteras de sentido opuesto.
De acuerdo con la realización de la invención, la
baliza señalizadora comprende un dispositivo de radar en el
interior del soporte.
El dispositivo de radar permite el control de la
velocidad de los vehículos, en el caso de que la baliza sea
utilizada en una carretera.
También de modo ventajoso, el dispositivo de
acumulación de energía está constituido por una batería de
plomo.
También es importante indicar que la gama de
frecuencia de las señales transmitidas por el circuito
transmisor-codificador varía entre 25 y 1000 MHz y
tiene un potencial de menos de 10 mW.
De esta manera, es posible utilizar un equipo de
bajo potencial con ciertas restricciones sobre el tipo de
utilización reducida, lo cual significa que, en esta frecuencia, es
posible utilizar la baliza sin necesidad de pedir permisos.
La baliza de señalización tiene una barra, uno de
cuyos extremos se encuentra en contacto con el mecanismo de
conexión, mientras que el otro permanece libre.
Cuando las balizas son apiladas en la carretera
se produce la activación por la tapa de la baliza inmediatamente
por debajo e indirectamente activa el interruptor, que lleva a cabo
el corte de suministro a los circuitos de la baliza.
A efectos de la mejor comprensión de lo que se ha
indicado, se incluyen algunos dibujos en los que se ha representado
a título solamente esquemático, y en forma de ejemplo no limitador,
un caso práctico de su realización.
En los dibujos:
La figura 1 es una vista en perspectiva de una
baliza señalizadora, objeto de la invención.
La figura 2 es un diagrama de circuito de bloques
de la baliza señalizadora de la figura 1.
La figura 3 muestra el diagrama del circuito
electrónico para el control de los indicadores luminosos de la
baliza de señalización de la figura 1, y del circuito
receptor-decodificador de la misma; y
La figura 4 muestra un diagrama de circuito
electrónico del transmisor-codificador de la baliza
de la invención.
Tal como se puede apreciar en la figura 1, la
baliza de señalización (1) que es el objeto de la invención queda
constituida por una tapa (2) para la protección del interior de la
baliza, una célula fotovoltaica (3), una placa de circuito de
impresión (4) en la que la totalidad de los circuitos asociados con
la baliza (1) quedan dispuestos (ver figura 3), un diafragma (5),
un cuerpo envolvente (6), una batería (7) para el suministro
electrónico a la baliza (1) y un soporte (8) para la baliza
(1).
En dicha figura, el soporte (8) de la baliza (1)
está constituido por un cono, cuya parte superior ha sido cortada.
Con esta realización es posible utilizar la baliza (1) para la
señalización de cualquier circunstancia que se pueda presentar, por
ejemplo, en una carretera. Existen otros soportes posibles que
permitirían la utilización de la baliza (1), por ejemplo, en vallas
de separación, típicamente en ciudades; o bien en vallas de
protección, utilizadas en carreteras; o en la medianera central
separadora de pistas de circulación de sentido opuesto en
carreteras.
Así pues, debido a la gran versatilidad de la
baliza (1) de la invención, resulta posible utilizar dicha baliza
(1) en cualquier lugar requerido para la señalización de cualquier
tipo de incidencia.
En la figura 2 se ha mostrado un diagrama de
circuito de bloques de la baliza (1). Tal como se puede observar,
los circuitos están constituidos por una célula fotovoltaica (3),
un diodo de protección (10), la batería (7) que almacena la energía
generada por la célula fotovoltaica (3), un control electrónico y
un circuito receptor-decodificador (4), así como
numerosos indicadores luminosos (13).
La célula fotovoltaica (3) tiene un área
aproximada de 120 cm^{2}, dividida en 16 partes iguales
conectadas en serie a efectos de conseguir una tensión de circuito
abierto de 9,2 V y una corriente de cortocircuito de 200 mA, en
condiciones de iluminación normales. Con esta configuración ha sido
posible conseguir en experimentos valores de radiación próximos a
800 W/m^{2}, llegando a valores de salida de la célula de hasta 9
V y corriente aproximadamente de 200 mA, en buenas condiciones de
radiación. Todos estos datos dan lugar a un balance de energía
positivo y más que suficiente para su utilización.
El diodo de protección (10) es un diodo Schottky
que muestra un valor V_{f} de 0,32 V.
La batería (7) es una batería de plomo de 6 V y 5
Ah. Es posible también utilizar una batería de 6 V y 4 Ah, pero en
este caso la autonomía de la baliza (1) queda reducida.
Los indicadores luminosos (13) quedan
constituidos en la base de un conjunto de 6 diodos emisores de luz
de alta intensidad (LED). El color del diodo emisor de luz puede
variar, pero los colores rojo (635 nm), naranja (618 nm), ámbar
(588 nm), verde amarillento (570 nm) y verde (560 nm) tienen
importancia destacada. Estos diodos emisores de luz proporcionan
una luminosidad comprendida entre 10 y 25 cd cuando funcionan al
nivel de corriente de 20 mA.
Tal como se puede apreciar en la figura 3, el
circuito (14) de control electrónico con indicadores luminosos (13)
está constituido por un temporizador CMOS 555 (15), configurado de
manera estable con funcionamiento a una frecuencia de 1 Hz, con un
ciclo de trabajo de 91,5%, lo cual hace que los diodos emisores de
luz (13) se enciendan periódicamente cada segundo, lo cual
significa que la salida del temporizador (15) se encuentra a nivel
bajo, y la duración del encendido es aproximadamente de 80 ms. El
circuito de control (14) está realizado a base también de un bloque
(16) que lleva a cabo la función lógica de polarizar el
temporizador (15) y los diodos emisores de luz (13). El bloque (16)
se basa en un 74HC00, en el que se utilizan solamente dos de las
cuatro puertas NAND (17). Las variables de entrada a dicho bloque
(16) son la señal (18) de encendido, la señal en modalidad
crepuscular (19) y la señal que indica la ausencia de luz ambiente
(20).
Las señales (18) y (19) son obtenidas mediante
frecuencia de radio desde un circuito
transmisor-codificador (22), mientras que la señal
(20) es directamente la tensión de salida de la célula fotovoltaica
(3) (esta señal (20) es una señal de alto nivel, 1, cuando la
célula (3) se encuentra iluminada, mientras que se encuentra a un
nivel bajo, 0, cuando la célula (3) carece de luz). En la siguiente
tabla se puede apreciar la situación de los diodos emisores de luz
(encendido/apagado) que forman parte de los indicadores luminosos
(13), en línea con los valores de las variables de entrada lógica
del bloque (16):
| Señal (18) | Señal (19) | Señal (20) | Indicadores luminosos |
| 0 | 0 | 0 | desconectado |
| 0 | 0 | 1 | desconectado |
| 0 | 1 | 0 | desconectado |
| 0 | 1 | 1 | desconectado |
(Continuación)
| Señal (18) | Señal (19) | Señal (20) | Indicadores luminosos |
| 1 | 0 | 0 | encendido |
| 1 | 0 | 1 | encendido |
| 1 | 1 | 0 | encendido |
| 1 | 1 | 1 | desconectado |
El circuito de control electrónico (14) está
constituido también a base de un interruptor ultra miniaturizado
(23), tal como un microrruptor SPTD activado por una palanca. Este
interruptor (23) tiene una función de desconectar la alimentación a
las balizas (1) en su apilamiento, activándose por medio de una
varilla (no mostrada). Por una parte, dicha varilla se encuentra en
contacto con el interruptor (23), mientras que por otra se
encuentra libre y activada por la tapa (2) de la baliza (1) sobre la
que está apilada.
La entrada de tensión (24) corresponde al
terminal positivo de la batería (7), mientras que el resto de los
componentes forman parte de la configuración del temporizador (15),
siendo necesarios para su funcionamiento correcto, como resultado
del cual no es necesario llevar a cabo análisis.
En la figura 3 se puede apreciar el circuito de
control receptor-decodificador (21) que está
destinado a recibir y decodificar la señal transmitida por el
circuito electrónico transmisor-codificador (22).
Dicho circuito está constituido por una antena (25), un circuito
receptor (26), un decodificador (27), numerosos microrruptores (28)
y una batería de resistencias (29).
La antena (25) se basa en un \Box/4 monopol y
al hacer la elección de su dimensión se debe tener en cuenta el
alcance de la activación de radiocontrol y la simplicidad de
diseño.
El receptor (26) es un RX1005 de RFM, es decir,
un receptor ASH, que permite un amplio intervalo de esquemas de
modulación de impulsos. Tiene un consumo muy bajo, puede ser
utilizado sin ningún tipo de licencia y presenta gran versatilidad
en la codificación/decodificación de la información.
El decodificador (27) es un Motorola MC45027,
siendo un circuito integrado CMOS de bajo consumo, que es capaz de
interpretar la información suministrada por el circuito electrónico
transmisor-codificador (22). Dicha información está
constituida por una trama de 9 bits, cuyos primeros 5 bits son bits
de dirección, que permite 243 direcciones distintas de codificación
trinaria y 32 de codificación binaria, siendo los 4 bits restantes
bits de datos, de los que 2 se utilizan: uno para la señal (18) y
el otro para la señal (19).
Los microrruptores (28) son utilizados para
asignar la dirección a los 5 bits indicados (un
microrruptor-un bit), mientras que la batería de
resistencia (29) permite la elección de nivel alto o nivel bajo
para cada una de las entradas de dirección del decodificador
(27).
En la figura 4, se ha representado el circuito
electrónico transmisor-codificador (22). Este
circuito lleva a cabo la codificación de la señal y la transmisión
por radiofrecuencia a la baliza (1). El circuito está constituido
por la antena (30), un transmisor miniaturizado (31) y un
codificador (32).
La antena (30) se basa en un \Box/4 monopol y
al hacer la elección de características, tales como su dimensión,
se deben tener en cuenta la gama de activación de radiocontrol y la
simplicidad de diseño.
El transmisor miniaturizado (31) utilizado se
ajusta a la frecuencia de transmisión de 433,92 MHz y no requiere
licencia en Europa y está adaptado a las presentes normas para la
banda de frecuencia que utiliza. El transmisor genera una
modulación en clave marcha-paro (OOK) desde las
tramas que recibe desde el codificador antes mencionado (32).
El codificador (32) genera las tramas de 9 bits
que utiliza el transmisor (31) para la modulación. Los primeros 5
bits son los de direcciones y coinciden con el valor asignado a las
primeras 5 clavijas de entrada del codificador (32), mientras que
los otros 4 bits restantes son bits de datos. De estos 4 bits
solamente se necesitan dos para las señales (18) y (19). El resto
de los componentes mostrados en la figura han sido diseñados a
efectos de conseguir un periodo de bit de 14 ms, que permitirá una
velocidad de transmisión de 72 bps.
Las direcciones formadas por los 5 primeros bits
de las tramas son asignadas por medio del conjunto que constituye
los microrruptores (33) y una batería de resistencias (34), lo que
permite la elección de nivel alto o nivel bajo para cada una de las
entradas de dirección del encoder (32). Por lo tanto, con esta
codificación binaria, se puede discriminar un total de 32
direcciones distintas.
El funcionamiento de la baliza (1) de la
invención es el siguiente.
Una vez colocadas las balizas (1) en los lugares
deseados, se procede a su encendido en caso de que sea necesario.
Para ello la célula fotovoltaica (3) debe generar energía, que se
almacena en la batería (7). En el circuito electrónico codificador)
transmisor (22) el codificador (32) genera la trama de 9 bits (los
5 primeros son bits de dirección que se determinan por los
microrruptores (33) y la batería de resistencias (43), siendo los 4
restantes bits de datos), que son transmitidos por medio del
transmisor (31) por radiofrecuencia a una frecuencia de transmisión
de 433,92 MHz con intermedio de la antena (30). Esta trama es
recibida por el circuito electrónico receptor) decodificador (21)
con intermedio de la antena (25). Esta trama pasa al receptor (26)
y a continuación al decodificador (27), que lleva a cabo la
interpretación de la información codificada en la trama en el
circuito electrónico transmisor-codificador (22).
Para proceder de este modo es necesario que los microrruptores (28
y la batería de resistencias (29) representen los 5 bits de
direcciones igual a los 5 bits de direcciones de la trama generada
por el circuito transmisor-codificador (22).
A continuación, el decodificador genera las
señales (18) y (19), que pasan al circuito de control electrónico
(14) de la baliza (1). Dichas señales (18) y (19), además de la
señal (20) obtenida directamente de la tensión de salida de la
célula fotovoltaica (3) y que representa la presencia o ausencia de
luz, son recibidas en el bloque (16) que polariza el temporizador
(15) y los diodos emisores de luz (13), que llevan a cabo la
conmutación en marcha o paro de la baliza (1), de acuerdo con la
señal recibida. En el caso de que se produzca el encendido de los
diodos (33), la baliza (1) es configurada de manera que se enciende
cada segundo con una duración de destello de 80 ms.
De acuerdo con la realización preferente de la
invención, la baliza (1) tiene también, en el interior de su
soporte (8), un dispositivo de radar para obtener la velocidad de
los vehículos que circulan a lo largo de la carretera, con el
objetivo de controlar dicha velocidad. En el caso de que esta
velocidad es superior a la permitida, el radar toma automáticamente
una fotografía del vehículo a efectos demostrativos de cara al
infractor.
A pesar de que se ha hecho referencia a una
realización específica de la invención, es evidente para un experto
en la materia que la baliza de señalización es capaz de numerosas
variaciones y modificaciones y que todos los detalles indicados
pueden ser sustituidos por otros que son técnicamente equivalentes,
sin apartarse del alcance de protección definida en las
reivindicaciones adjuntas.
Claims (11)
1. Baliza de señalización (1) formada por un
indicador luminoso (13) montado sobre un cuerpo envolvente (6) que
permite su apilamiento, un dispositivo de acumulación de energía
(7), como mínimo, una célula fotovoltaica (3), y un dispositivo
electrónico (4) para la baliza (1), cuyo dispositivo electrónico
(4) tiene un circuito receptor (21) para la radiofrecuencia de las
señales de comunicación de radio transmitidas por el circuito
transmisor (22), y un circuito de control (14) del indicador
luminoso (13), comprendiendo el circuito de control (14) del
indicador luminoso (13) un temporizador (15), un circuito lógico
(16) destinado a la polarización del temporizador (15) y del
indicador luminoso (13), caracterizada por un dispositivo de
conexión (23) para la desconexión de la alimentación al dispositivo
(7) de acumulación de energía en el caso de apilamiento de dichas
balizas (1), comprendiendo además dicha baliza de señalización una
varilla, uno de cuyos extremos se encuentra en contacto con dicho
dispositivo de conexión (23) mientras que el otro permanece libre y
es activado por la baliza sobre la que está apilado.
2. Baliza de señalización (1), según la
reivindicación 1, caracterizada por el hecho de que la
célula fotovoltaica (3) está constituida por 16 elementos de
células conectados entre sí en serie, formando una superficie total
mínima de 100 cm^{2}.
3. Baliza de señalización (1), según la
reivindicación 2, caracterizada porque el área superficial
total de la célula fotovoltaica es preferentemente de 120
cm^{2}.
4. Baliza de señalización (1), según la
reivindicación 1, caracterizada por el hecho de que el
circuito transmisor-codificador (22) por
radiofrecuencia está constituido por una antena (30), un transmisor
(31), un codificador (32), numerosos microrruptores (33) y un
conjunto de resistencias (34).
5. Baliza de señalización (1), según la
reivindicación 1, caracterizada por el hecho de que el
circuito (21) receptor-decodificador está
constituido por una antena (25), un receptor (26), un decodificador
(27), numerosos interruptores (28) y un conjunto de resistencias
(29).
6. Baliza de señalización (1), según la
reivindicación 1, caracterizada por el hecho de que el
indicador luminoso está constituido, como mínimo, por un diodo
emisor de luz de alta intensidad (13).
7. Baliza de señalización (1), según la
reivindicación 1, caracterizada por el hecho de que está
constituido por un soporte (8), en cuyo interior se ha acoplado un
dispositivo acumulador de energía (7).
8. Baliza de señalización (1), según la
reivindicación 7, caracterizada por el hecho de que en el
interior del soporte (8) queda dispuesto un dispositivo de
radar.
9. Baliza de señalización (1), según la
reivindicación 1 ó 7, caracterizada por el hecho de que el
dispositivo de acumulación de energía es una batería de plomo
(7).
10. Baliza de señalización (1), según cualquiera
de las reivindicaciones 1 ó 4, caracterizada por el hecho de
que la gama de frecuencia de las señales transmitidas por el
circuito transmisor-codificador (22) es de 25 a
1000 MHz.
11. Baliza de señalización (1), según cualquiera
de las reivindicaciones 1 ó 7, caracterizada por el hecho de
que el circuito transmisor-codificador (22) tiene
una potencia menor de 10 mW.
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