ES2253973A1 - Dispositivo de alumbrado, señalizacion e impresion de iconos en la calzada integrado con ordenador de a bordo para bicicleta. - Google Patents
Dispositivo de alumbrado, señalizacion e impresion de iconos en la calzada integrado con ordenador de a bordo para bicicleta.Info
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Abstract
Dispositivo de alumbrado, señalización e impresión de iconos en la calzada integrado con ordenador de a bordo para bicicleta, que consiste en dos elementos (2) y (40) situados en la zona anterior y posterior de una bicicleta (1), a partir de los cuales se realizan funciones de alumbrado delantero, señalización de intermitencias, frenada, aviso acústico de frenada, claxon e impresión de iconos en las calzadas controladas mediante una unidad principal de control situada en el manillar de la bicicleta (1), disponiendo en la parte posterior la unidad (40) que asiste y complementa la unidad delantera (2) para el desempeño del conjunto global, pudiendo actuar la unidad principal (2) para la obtención de una serie de datos requeridos por el usuario de la bicicleta, pudiendo. presentar baterías recargables que pueden ser cargadas autónomamente.
Description
Dispositivo de alumbrado, señalización e
impresión de iconos en la calzada integrado con ordenador de a
bordo para bicicleta.
La presente memoria descriptiva se refiere a una
solicitud de una Patente de Invención correspondiente a un
dispositivo de alumbrado, señalización e impresión de iconos en la
calzada integrado con ordenador de a bordo para bicicleta, cuya
finalidad estriba en mejorar la seguridad del ciclista,
especialmente en condiciones de iluminación y visibilidad poco
favorables.
La invención incorpora funciones de alumbrado
delantera, señalización luminosa de intermitencias y frenada, aviso
acústico de frenada, claxon e impresión de iconos en la calzada,
todas ellas controladas por el usuario mediante una unidad
principal de control ubicada en el manillar o la potencia.
En la parte posterior se incluye otra unidad que
asiste y complementa a la unidad delantera para el desempeño de
toda la funcionalidad del sistema global, estando dotada la unidad
principal de control con la posibilidad de ser programable,
pudiendo desempeñar otras funciones útiles para el ciclista, tal y
como pueden ser mostrarle la velocidad y cadencia del pedaleo,
resultando de este modo un dispositivo compacto y multifunción que
solventa un gran número de necesidades dispares.
El suministro energético para el sistema
proviene de unas baterías recargables de pequeño tamaño y gran
densidad de energía, que pueden ser cargadas autónomamente, tan
sólo con la conexión a un transformador de tensión no regulado
convencional-
mente.
mente.
Esta invención tiene su aplicación dentro de la
industria dedicada a la fabricación de aparatos, dispositivos y
elementos auxiliares para ciclistas.
El solicitante tiene conocimiento por su
titularidad, del expediente de Modelo de Utilidad solicitado con el
número 200101432, publicado con el número 1049352, relativo a un
señalizador e indicador de presencia aplicable sobre
bicicletas.
El solicitante también tiene conocimiento de la
existencia en la actualidad de un número más o menos elevado de
invenciones relacionadas con algunos aspectos referidos en este
documento, refiriéndose todos a alguna parte aislada del mismo.
Sin embargo, tanto el documento de su propiedad
capacitado para generar una información óptica sobre la superficie
del suelo por el cual discurre o se desplaza un ciclista, así como
los expedientes que de alguna forma se relacionan con la invención
que se describe a continuación, no abarcan la interacción sinérgica
entre ellos para facilitar un conjunto de funciones mejoradas.
El solicitante tiene conocimiento de invenciones
que cubren la iluminación frontal, la señalización trasera de
emergencia o la representación de la velocidad y otros parámetros,
siendo dispositivos y elementos sencillos y aislados con una
funcionalidad limitada.
Sin embargo, por parte del solicitante, no se
tiene conocimiento de la existencia en la actualidad de una
invención que disponga de las características de la invención que
se describe a continuación.
El dispositivo de alumbrado, señalización e
impresión de iconos en la calzada integrado con ordenador de a
bordo para bicicleta que la invención propone, se configura como un
sistema multifunción para bicicleta, cuyo objetivo principal
estriba en aumentar la seguridad del ciclista.
De forma más concreta, el dispositivo de
alumbrado, señalización e impresión de iconos en la calzada
integrado con ordenador de a bordo para bicicleta objeto de la
invención presenta los siguientes parámetros. A saber:
- -
- Mejorando la notoriedad del ciclista en la calzada, mediante indicadores luminosos y acústicos, que sirven como sistema de señalización.
- -
- Aumentando el campo de visión del ciclista en condiciones no óptimas de iluminación.
- -
- Informando de su presencia en la carretera a los demás vehículos rápidos, que circulan por detrás del ciclista a una distancia que no permite visión directa entre el vehículo y el ciclista, y por lo tanto, pueden interceptar al ciclista en un periodo breve de tiempo. Dicha información de presencia se transmite a los vehículos que circulan por detrás mediante la impresión de iconos en la calzada, en los puntos que el ciclista considere peligrosos por ser difícil percibir al ciclista por parte del conductor del vehículo, tales como cambios de rasante, curvas peligrosas, entradas de túneles, etc. Dicha pintura tiene las propiedades de desaparecer tras un periodo de tiempo suficiente para alertar a los vehículos que circulan por detrás de la bicicleta.
Además de las funciones de seguridad anteriores,
el sistema puede proveer otras funciones convenientes para el
ciclista, como son las típicas de un velocímetro para bicicleta, de
este modo, se consigue aprovechar los recursos que implementan las
funciones de seguridad para dar más utilidad al invento, resultando
así un sistema compacto multifunción cuyo volumen, peso y coste es
menor que el de la suma de todos los dispositivos sueltos
necesarios para conseguir el mismo conjunto de funciones.
Para complementar la descripción que se está
realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las
características del invento, se acompaña a la presente memoria
descriptiva, como parte integrante de la misma, un juego de planos
en los cuales con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha
representado lo siguiente:
La figura número 1.- Corresponde a una
ilustración de una bicicleta en la cual se incorpora la invención
correspondiente a un dispositivo de alumbrado, señalización e
impresión de iconos en la calzada integrado con ordenador de a
bordo para bicicleta, pudiéndose visualizar en esta representación
gráfica los elementos que se establecen en la zona anterior y en la
zona posterior de la estructura del cuerpo de la bicicleta.
La figura número 2.- Representa un diagrama de
bloques del objeto de la invención.
La figura número 3.- Corresponde a un diagrama
de la invención que completa el objeto mostrado en la figura número
1.
La figura número 4.- Representa una vista en
alzado frontal del grupo luminoso trasero.
La figura número 5.- Corresponde a una vista en
perspectiva del dispositivo que se incorpora en la zona
delantera.
A la vista de estas figuras, puede observarse
cómo el dispositivo de alumbrado, señalización e impresión de iconos
en la calzada integrado con ordenador de a bordo para bicicleta
está constituido a partir de una unidad delantera (2) y una unidad
trasera (40) fijadas al cuerpo constitutivo del cuadro (1) de la
bicicleta, fijándose la unidad delantera (2) sobre el manillar y la
unidad trasera (40) sobre el cuerpo emergente del cuadro de la
bicicleta constitutivo del soporte del sillín, disponiendo la
unidad trasera de un microcontrolador, un circuito de recepción y
transmisión de datos y comandos con la unidad delantera, un
conjunto de diodos emisores de luz rojos de alta luminosidad para
la señalización posterior, dos sensores de tipo magnético u óptico
para la medición de la velocidad y la cadencia de pedaleo, un
sensor o interruptor magnético para la detección de la frenada,
dos conjuntos menores de diodos emisores de luz naranjas de alta
luminosidad para la señalización de intermitencia, un altavoz
piezoeléctrico para los avisos acústicos y su circuito de
excitación asociados, el subsistema de impresión de iconos y
opcionalmente una asociación de baterías recargables y su circuito
de carga y regulación de tensión asociado.
La unidad delantera consta de un
microcontrolador, un conjunto de diodos emisores de luz blancos de
alta luminosidad, una pantalla numérica, alfanumérica o gráfica,
una serie de pulsadores situados ergonómicamente, un circuito de
recepción y transmisión de datos y comandos con la unidad trasera y
una asociación de baterías recargables y su circuito de carga y
regulación de tensión asociado.
El grupo luminoso delantero es un conjunto de
diodos emisores de luz blancos de alta luminosidad, preferiblemente
de 6 a 10 unidades en una disposición rectangular o elíptica, de
modo que la anchura de la agrupación de diodos emisores de luz sea
varias veces mayor que su altura, así se consigue una forma de la
unidad principal de control más aerodinámica.
La actuación sobre estos diodos es llevada a
cabo mediante una salida de contador o de propósito general del
microcontrolador, conectado apropiadamente a un transistor, que
permite manejar una corriente suficiente para dichos diodos
emisores de luz.
Mediante este montaje es posible controlar la
luminosidad de los diodos variando el ciclo de trabajo de la señal
cuadrada que se le aplica.
Otra ventaja de este montaje es que se consigue
un 10% más de luminosidad para el mismo gasto energético, al actuar
sobre los diodos emisores de luz de forma pulsada.
Esta agrupación de diodos emisores de luz se
monta sobre un reflector que dirija y dé forma al haz luminoso.
El reflector, optativamente, puede ser
orientable en el sentido vertical, para que se pueda ajustar la
franja de la calzada que se desea iluminar.
La agrupación de diodos emisores de luz junto
con su reflector va cubierta en su parte delantera por un material
plástico transparente con un grosor variable en cada parte de su
superficie, para que actúe como lente conformadora del haz
luminoso.
El grupo luminoso con el que está dotado la
unidad trasera consta de unos diodos emisores de luz en una
configuración lineal de una o dos filas de diodos.
Los diodos naranjas se sitúan a los lados y los
rojos en el centro.
También van montados sobre un reflector y
cubiertos por un material plástico traslúcido y opcionalmente
tintado de naranja para la zona de las luces de intermitencia y de
rojo para la zona de la luz de freno.
Los diodos emisores de luz rojos tienen la
función de servir como luz de aviso o emergencia y como indicador
de frenada.
La luz de aviso consiste en una iluminación
secuencial de los diodos alineados en la que un diodo se enciende
mientras los demás permanecen apagados, o en una iluminación
intermitente de todos los diodos, o en una iluminación a media
luminosidad.
Al actuar el ciclista sobre el freno, la unidad
trasera es informada del evento de frenada mediante un pulsador o
sensor montado sobre el freno trasero de la bicicleta que detecta
el movimiento de la pinza.
El sistema de control de la unidad trasera
entonces deja de excitar los diodos en modo luz de aviso y pasa a
encenderlos todos a la máxima luminosidad de forma continua, así
como excita el altavoz o transductor piezoeléctrico, si así está
configurado previamente por el usuario.
El evento de frenada también puede configurarse
para su detección automática sin el interruptor de frenado, para
ello el código del microcontrolador detecta el evento de
desaceleración brusca unido al evento de frecuencia de pedaleo
nula.
De este modo se implementa una detección de
desaceleración brusca que puede trabajar simultáneamente a la
detección de frenada convencional, que puede ser de utilidad para
evitar caídas en pelotón cuando, por ejemplo, el compañero de
delante deja de dar pedales o se comienza a ascender una fuerte
pendiente.
El altavoz o transductor piezoeléctrico también
puede ser usado como aviso acústico actuado por el usuario
manualmente, es decir, como claxon o timbre, así como de aviso
acústico de presencia, es decir, para advertir de la existencia de
una bicicleta en las proximidades.
Para realizar esta función se emite cada pocos
segundos un pitido discreto pero claramente perceptible en un radio
de acción de pocas decenas de metros.
Esta función puede deshabilitarse manualmente o
automáticamente al detectarse el evento de velocidad nula.
El altavoz o transductor piezoeléctrico va
montado en el interior de la unidad trasera en la que existe un
agujero o conjunto de agujeros por el que el sonido progresa al
exterior.
El circuito de excitación consiste en un
elevador de tensión y un transistor de conmutación cuya base está
conectada a una salida de contador o de propósito general del
microcontrolador.
Gracias al circuito elevador de tensión, se
puede conseguir una intensidad sonora adecuada para la aplicación
que nos ocupa.
La unidad trasera incluye dos sensores
magnéticos u ópticos para detectar los giros de la rueda trasera y
de las bielas, para extraer la información de velocidad y cadencia
de pedaleo y enviársela a la unidad principal de control para que
la presente al usuario.
Dichos dos sensores se ubican encapsulados en la
misma carcasa, la cual se fija en la vaina derecha horizontal de la
rueda trasera, para que al poner la biela horizontalmente, el
sensor de cadencia de pedaleo quede enfrentado a la cara interna de
la biela derecha, y el sensor de giro de la rueda trasera orientado
hacia el lado derecho de la rueda trasera.
De este modo, el sensor de cadencia puede captar
las señales magnéticas producidas por un imán ubicado en la cara
interna de la biela derecha, y el sensor de giro de la rueda
trasera puede captar las señales magnéticas producidas por otro
imán situado en un radio de la rueda trasera.
El sistema de impresión de iconos en la calzada
está controlado por el microcontrolador de la unidad trasera y
consta de dos depósitos para los dos componentes de la pintura,
otro depósito de aire comprimido con una válvula para aire
convencional de bicicleta para introducir aire, una electroválvula
para fluido, unas micro tuberías, una cámara de mezcla y una
boquilla deflectora.
Se trata de un sistema de pintura sin aire, es
decir, por la boquilla deflectora únicamente sale pintura.
El aire comprimido del depósito sólo se emplea
para ejercer presión sobre los dos componentes de la pintura.
Los depósitos de pintura y de aire se ubican de
modo conjunto y compacto en el hueco existente en el cuadro de la
bicicleta justo encima del pedalier.
Las unidades delantera y trasera son removibles,
es decir, pueden quitarse de su ubicación fácilmente.
En la bicicleta se debe instalar previamente al
uso del invento unos soportes fijos, que no es necesario
desinstalar para llevar el sistema a otro lugar.
Ambas unidades van provistas de unos elementos
de fijación a los soportes fijos de la bicicleta, que se integran
en sus carcasas.
Los elementos de fijación se unen a los soporte
fijos de la bicicleta por deslizamiento o por enganche y
rotación.
En ambos casos, una lengüeta de seguridad impide
la salida de la unidad.
La unidad delantera se fija en dos puntos al
manillar, uno a cada lado del punto donde la potencia sujeta al
manillar.
La unidad trasera se fija a la tija del sillín,
de modo que la altura respecto del suelo a la que queda dicha
unidad trasera es ajustable por el usuario final.
La comunicación entre la unidad principal de
control y la unidad trasera puede realizarse de modo cableado o
inalámbrico.
Si se elige modo cableado, los cables se
conducen por la misma ubicación del cable de freno trasero.
Si se emplea el modo inalámbrico son posibles el
uso de varias tecnologías: infrarrojos, radiofrecuencia o
ultrasonidos.
La transmisión de los parámetros de la unidad
trasera a la delantera se realiza mediante un paquete de datos que
incluye una cabecera con un código de operación, y seguidamente el
cuerpo del paquete de datos, que contiene las dos cuentas (la
cuenta asociada al pedaleo y la asociada a la velocidad) en
unidades de tiempo predefinidas.
Los comandos transmitidos de la unidad delantera
a la unidad trasera son: intermitencia izquierda, intermitencia
derecha, impresión de icono en la calzada, claxon y otros comandos
de configuración de la luz de aviso y del sonido de frenado.
Cada uno de estos comandos tiene asociado un
código de comando.
El paquete de datos para la comunicación de
estos comandos desde la unidad delantera hacia la unidad trasera,
incluye una cabecera con un código de operación, y seguidamente el
cuerpo del paquete de datos, que contiene el código de comando.
Como el usuario debe percibir que la ejecución
de sus comandos ocurre en tiempo real, la unidad delantera no
realiza ninguna espera para realizar su transmisión, y la unidad
trasera está escuchando continuamente, para ejecutar dicho comando
tan pronto como se reciba.
Para hacer que el sistema cableado pase a ser
inalámbrico, es necesario incluir los transmisores y receptores de
la tecnología elegida en las unidades delantera y trasera.
Además, es necesario incluir un código de equipo
justo antes del cuerpo del paquete de datos anteriormente expuesto,
para que equipos adyacentes no tomen esa información radiada como
suya.
Desde la unidad principal de control ubicada en
el centro del manillar de la bicicleta, junto a la potencia, se
controlan todas las funciones del sistema, así como se reflejan en
la pantalla los parámetros para los que se incluyen medios de
medición.
Los botones incluidos en dicha unidad principal
de control tienen una función distinta dependiendo del contexto, es
decir, según el estado en el que se encuentre la máquina de estados
implementada en el código del microcontrolador.
Además se asocian distintas funciones a las
pulsaciones largas que a las cortas.
La interfaz entre el microcontrolador y la
pantalla puede ser paralelo, mediante un bus de datos y unas
señales de control, o serie, mediante un puerto SPI.
La pantalla, en una implementación preferida, va
provista de retroiluminación, para que sea fácilmente legible en
cualquier condición de iluminación.
Básicamente existe una pantalla de bienvenida,
varias pantallas de presentación de parámetros y otras pantallas
adicionales de configuración.
La pantalla de bienvenida se visualiza al
comenzar a usar la bicicleta tras un periodo de tiempo de
inactividad.
Una de las pantallas de presentación de
parámetros es la que la unidad principal de control presenta en el
funcionamiento habitual del sistema.
En ella se muestran simultáneamente todos o
prácticamente todos los parámetros interesantes para el
ciclista.
La invención, en una implementación preferente
tiene entre 4 y 7 teclas, dependiendo del número de funciones que
se pretender usar mediante actuación directa, sin entrar en el
menú.
En el modo de presentación de parámetros, las
pulsaciones de teclas tienen las siguientes funciones:
- -
- Pulsaciones cortas: intermitencia izquierda, intermitencia derecha, claxon y activar luz frontal.
- -
- Pulsaciones largas: impresión de icono de pintura y acceso al menú de configuración.
Al actuar sobre el pulsador asociado al acceso a
menú, se presenta una lista de opciones, por la que el usuario se
puede desplazar mediante los pulsadores arriba y abajo, que antes
estaban asociados a las intermitencias.
El botón mediante el cual anteriormente se
accedió al menú, tiene ahora otra función en pulsación corta,
entrar en la opción de menú seleccionada.
Una vez dentro de la opción deseada para cambiar
el valor de parámetro de configuración seleccionado, se actuará
sobre los botones arriba y abajo.
El pulsador que en el modo de visualización de
parámetros era el claxon, en el menú adquiere la función genérica
de salir, en cualquier nivel del menú en el que se encuentre el
usuario.
El circuito de carga de baterías y de regulación
de tensión de alimentación tiene como finalidad la posibilidad de
usar tanto baterías recargables de Níquel-Metal
Hidruro y de Ión-Litio, así como pilas
convencionales, cuyas tensiones nominales son diferentes.
En una implementación preferida, dichos
circuitos están concebidos para el uso de baterías recargables de
Níquel-Metal Hidruro en un tamaño apropiado y
variable, siendo el circuito de regulación de alimentación capaz de
admitir indistintamente, tanto dichas baterías recargables como
pilas convencionales no recargables de tamaño apropiado.
Además, como accesorio aparte, se puede usar un
bastidor adaptador para el empleo de baterías de
Ión-Litio en esta implementación, ya que el
subsistema de carga admite también este tipo de baterías.
Dicho bastidor ofrece externamente la forma de
la asociación de 3 pilas de tamaño variable dispuestas físicamente
en paralelo una al lado de la otra, y tiene un hueco en el centro
de su cuerpo donde se aloja la batería de
Ión-Litio.
Los dos polos de la batería de
Ión-Litio, así como el terminal del termistor con
la que vienen provistos dichas baterías, se conectan mediante unos
hilos conductores a los contactos apropiados que existen en el
compartimento de las baterías.
En otra implementación preferida, las baterías
recargables empleadas son de Ión-Litio, con un
circuito de carga y regulación específico para este tipo de batería,
siendo el conjunto formado por el subsistema de carga y la batería
de un peso y volumen más reducido que en la implementación
preferida anterior.
En una implementación típica, se incluyen
sensores magnéticos u ópticos para la detección de los giros de la
rueda trasera y de las bielas, con la finalidad de presentarle al
ciclista información de la velocidad y la cadencia de pedaleo
mediante la pantalla.
Se presentan los valores instantáneos, máximos y
medios de dichos parámetros, así como el tiempo transcurrido y la
distancia recorrida desde el inicio de la travesía, la hora, y si
se incluyen los sensores y subsistemas necesarios, el pulso, el
nivel de oxígeno en sangre, la temperatura, la inclinación y/o
altitud y la orientación (brújula electrónica).
Para los cálculos de los valores medios en una
travesía, se proveen dos modos de funcionamiento: el modo continuo,
en el que el contador de tiempo transcurrido no se detiene a no ser
que el usuario intervenga manualmente; y el modo de detención
automático, en el que cuando el ciclista hace una parada durante un
periodo mayor de varios segundos, el contador de tiempo se detiene,
con lo que los valores de las medias se congelan hasta que se
reinicie la marcha.
El tiempo que transcurre entre que el ciclista
detiene su marcha hasta que el sistema interpreta que ha ocurrido
una parada, en una implementación preferente, es de 8 segundos
desde la última detección de giro de rueda.
Dicho valor se resta del contador de tiempo
transcurrido al ocurrir una parada, para que la precisión en el
cálculo de la medio no se degrade, ya que durante esos 8 segundos,
el ciclista no ha estado en marcha, y por lo tanto no deben
incorporarse al valor de tiempo transcurrido.
Debido a que el microcontrolador e la unidad
delantera, en la implementación preferente, va provisto de una
memoria Flash (no volátil) de capacidad suficiente, se puede
implementar el almacenamiento del historial de parámetros de varias
travesías, para su posterior visualización y análisis, tanto en un
Ordenador Personal, como en la propia pantalla del invento, en el
caso de que sea una pantalla gráfica.
Para esto, el invento tiene la capacidad de
conexión a un Ordenador, al ser usado junto con un dispositivo
conectado al puerto serie o USB de dicho Ordenador Personal.
Para la visualización de dicha información en un
Ordenador Personal, es necesario un programa de aplicación de
usuario que presente en un formato legible el conjunto de datos
almacenados durante las travesías.
En el código del microcontrolador de la unidad
principal se pueden implementar una serie de alarmas disparadas por
el evento de que algún parámetro está fuera de un rango
predefinido.
Los parámetros que son más interesantes de
monitorizar son la frecuencia de pedaleo, las pulsaciones y el
nivel de oxígeno en sangre.
La frecuencia de pedaleo es un dato muy
importante para la obtención de buenos resultados en un
entrenamiento.
Los márgenes de frecuencia de pedaleo máxima y
mínima pueden variar automáticamente durante el transcurso de un
entrenamiento de acuerdo a unos ajustes configurados por el
usuario, con lo que se consigue una programación del
entrenamiento.
El pulso cardiaco y el nivel de oxígeno en
sangre son dos datos concluyentes para conocer el estado del
deportista al realizar el entrenamiento.
Ambos parámetros indican si el deportista debe
aumentar o disminuir su intensidad para lograr unos objetivos
marcados dentro de una zona de entrenamiento o, más importante aún,
si debe aminorar la intensidad para no sufrir un sobreesfuerzo.
Las zonas de entrenamiento mencionadas se
refieren a unas franjas es los valores de pulso cardiaco y de
oxígeno en sangre que dentro de las cuales el deportista consigue
unos objetivos distintos.
Básicamente se definen tres franjas, enumeradas
en orden creciente para el pulso cardiaco:
- -
- Mantenimiento o calentamiento: el esfuerzo es aeróbico y de baja intensidad, recomendado para calentar y para personas mayores.
- -
- Resistencia aeróbica: el que es esfuerzo continúa siendo aeróbico, pero de mayor intensidad, de modo que sea un entrenamiento de resistencia.
- -
- Anaeróbico o aumento del rendimiento: en el que el esfuerzo es anaeróbico y de un porcentaje cercano al 100% del máximo del deportista.
Las alarmas de franja de nivel de entrenamiento
pueden programarse de modo que vayan evolucionando a lo largo del
entrenamiento, de modo que el deportista sólo deba seguir las
directivas que se le presentan en pantalla y estar al tanto de los
avisos acústicos de alarma sin necesidad de interaccionar con el
aparato para lograr seguir paso a paso un entrenamiento complejo
(calentamiento, entrenamiento aeróbico, series anaeróbicas,
recuperación, etc.).
En el caso de entrenamiento por serie, la
duración de cada fase se puede programar por tiempo o por
distancia.
Este modo de funcionamiento es muy interesante
en el caso de las bicicletas estáticas, ya que es el propio
computador de bicicleta el que puede ir ordenando al usuario la
cadencia de pedaleo y la postura que usar, así como, mediante un
actuador electromecánico, modificar la resistencia.
Con una serie de programas predefinidos y otros
personalizables, se consigue tener un "entrenador virtual"
para ir progresando en los objetivos que el usuario quiera
conseguir.
Para la obtención de la información del pulso y
del nivel de oxígeno en sangre se requiere la integración de un
sensor de oximetría y de un oxímetro miniaturizado.
Dicho oxímetro puede ir ubicado en el interior
de la carcasa de la unidad principal, comunicándose con ella
alámbricamente o, por el contrario, ser un dispositivo
inalámbrico.
Si el oxímetro se incluye dentro de la carcasa
de la unidad delantera, se incluye en ella una abertura en la que
asoma el conector para el sensor de oximetría.
Al ser la transmisión alámbrica, el volumen de
datos que se pueden transferir desde el oxímetro hacia el
microcontrolador de la unidad delantera es mayor que en el caso
inalámbrico, con lo cual se pueden representar en pantalla incluso
el electrocardiograma.
En el caso de transmisión inalámbrica, el
oxímetro debe ir conectado a un microcontrolador de bajo consumo y
a un transmisor de RF, y todo el conjunto alimentador por una pila
plana de pequeño tamaño.
Respecto a su ubicación y forma física, puede
tratarse de un dispositivo de muñeco acompañado de un sensor de
oximetría para la yema del dedo, o por el contrario, puede ser un
dispositivo en forma de banda, en la que también se integra el
sensor, y se ubica en el torso.
La unidad trasera es modular, estando compuesta
físicamente de tres cuerpos, descritos a continuación:
- -
- Elemento de fijación: sujeta la unidad trasera a la tija del sillín mediante dos piezas que se adaptan a la circunferencia de dicha tija y dos a cuatro tornillos para apretar dichas dos piezas.
- -
- Subconjunto del sistema hidráulico: es el cuerpo central y ubica parte del sistema de pintura sin aire. Se compone de tres depósitos, que contienen pintura, reactivo y aire comprimido. Además también incluye las micro tuberías de interconexión de depósitos, así como la válvula de aire asociada al depósito de aire comprimido.
- -
- Sistema electrónico: contiene toda la electrónica que se encarga de la recepción de comandos para la actuación sobre las intermitencias y la electroválvula del sistema hidráulico y el encendido de la luz de freno y su aviso acústico, así como para la adquisición de parámetros y su transmisión hacia la unidad delantera.
Estos tres cuerpos se ensamblan mediante unas
sujeciones complementarias en forma de guías embebidas en las
propias carcasas.
Entre el cuerpo central y el cuerpo que ubica el
sistema electrónico de la unidad trasera, existen unos contactos
eléctricos que se emplean para conducir hasta el cuerpo central la
señal eléctrica que actúa sobre la electroválvula normalmente
cerrada y la señal recogida del sensor magnético de actuación sobre
el freno trasero.
El dispositivo, concebido de este modo, es
totalmente modular, permitiendo la inclusión o exclusión de las
funciones con la selección adecuada de los módulos necesarios.
El usuario, según el recorrido que tenga
previsto, puede quitar o poner el sistema hidráulico, por ejemplo,
para hacer una travesía por caminos forestales sin tráfico rodado,
no necesita usar la impresión de iconos en la calzada, sin embargo,
puede decidir usar el sistema de luz de freno, intermitencias y
aviso acústico para realizar los descensos en grupo con mayor
seguridad.
El conjunto de la electroválvula, la
micro-cámara de mezcla y la boquilla deflectora
apropiadamente ensambladas, forman el subconjunto hidráulico, que
junto con el cuerpo central de la unidad trasera forman la
totalidad del sistema hidráulico.
Dicho subconjunto hidráulico se ubica mediante
una pestaña cortada en forma de "U" que encaja en la parte
externa del cierre rápido de la rueda trasera.
El cuerpo central de la unidad trasera y dicha
electroválvula van interconectados con dos micro tuberías y dos
hilos conductores.
Las micro tuberías conducen la pintura y el
reactivo presurizados, mientras que los hilos conductores sirven ara
excitar el actuador electromagnético o piezoeléctrico encargado de
abrir la válvula.
En el caso de la implementación inalámbrica, se
plantea una variante para evitar el tener que cablear desde el
sistema electrónico de la unidad trasera hasta los sensores de
velocidad y pedaleo.
Dicha variante consiste en desglosar la unidad
trasera en dos subunidades traseras, siendo una de estas unidades
la que en los párrafos anteriores se ha denominado unidad trasera,
salvo por la traslación de algunas funciones y los componente
necesarios para realizarlos a la otra parte o unidad complementaria
de la unidad trasera.
Los componentes que no forman parte de la unidad
trasera primaria son los dos interruptores magnéticos y el
transmisor inalámbrico.
La unidad trasera complementaria de la primera,
se ubica en el mismo lugar que la agrupación encapsulada de los
sensores de cadencia de pedaleo y de giro de la rueda trasera, con
una forma y tamaño muy similar.
Realiza las funciones de capturar la velocidad
de giro de la rueda trasera y la cadencia de pedaleo, y de
transmitirlas a la unidad delantera.
La unidad trasera es de una única pieza,
miniaturizada, e integra los sensores de velocidad y pedaleo, una
unidad de control, un transmisor de RF y una pila de larga
duración.
Se ubica en la vaina derecha horizontal de la
rueda trasera, para que al poner la biela horizontalmente, su cara
interna quede enfrentada con la cara externa de la unidad trasera
complementaria, y de este modo, la unidad trasera complementaria
puede captar las señales magnéticas producidas por un imán ubicado
en la cara interna de la biela, así como las señales magnéticas
producidas por otro imán situado en un radio de la rueda
trasera.
Dicha unidad trasera complementaria se encarga
de la recogida de los parámetros de velocidad y pedaleo, así como
su transmisión hacia la unidad delantera.
Volviendo al ejemplo del usuario que va a
realizar una travesía por caminos forestales sin tráfico rodado y
decido que no necesita usar el sistema de luz de freno,
intermitencias y aviso acústico, puede quitar completamente la
unidad trasera primaria y la unidad trasera complementaria, se
encarga de, autónomamente, recoger los parámetros de velocidad y
pedaleo para que la unidad delantera los muestre, junto con la
demás información para la que tenga subsistemas de medición.
La implementación de la unidad de control de la
unidad trasera complementaria, puede ser mediante un
microcontrolador de bajo coste o con un circuito integrado de
aplicación específica (ASIC).
Dicho ASIC, internamente está compuesto por dos
contadores que contabilizan el tiempo entre los flancos de las dos
señales que proporcionan los dos sensores, dos registros para
almacenar dichas cuentas y una memoria FIFO de entrada paralelo y
salida serie, para convertir estos datos a formato serie y añadirle
el código del equipo.
En esta variante, la detección automática de
frenada debe implementarse con modificaciones respecto a la versión
con una única unidad trasera.
En el caso que nos ocupa, la unidad trasera
complementaria es la que detecta el evento de frenada, pero es la
unidad trasera primaria la que excita a los diodos emisores de luz
de frenada.
Como la unidad trasera primaria no tiene
comunicación directa con la unidad trasera complementaria, el
evento de desaceleración unido a frecuencia de pedaleo nula debe
ser comunicado desde la unidad trasera complementaria hacia la
unidad delantera, y desde ésta hacia la unidad trasera
complementaria.
Aprovechando el paso de dicha información por la
unidad delantera, se puede presentar en pantalla el evento a modo
de icono o invirtiendo los pixeles de la totalidad de la pantalla
durante la duración de la excitación en modo continuo de los diodos
emisores de luz de frenada.
A la vista de las figuras, puede observarse cómo
la invención correspondiente a un dispositivo de alumbrado,
señalización e impresión de iconos en la calzada integrado con
ordenador de a bordo para bicicleta está constituido a partir de
una bicicleta (1), que incorpora sobre el manillar un cuerpo (2) de
control y en coincidencia con la tija que soporta el sillín, se
incorpora un segundo cuerpo (40), presentando el cuerpo (2) medios
de iluminación y accionamiento de la invención, mientras que el
cuerpo (40) dispone de los elementos luminosos y medios de
evacuación de los iconos sobre la superficie de la calzada.
En la figura número 2, se observa cómo la
invención incorpora un microcontrolador (3) conectado con un puerto
serie (4), un altavoz piezoeléctrico (5) conectado con el
microcontrolador (3) por una conexión (6), un circuito (7) de
excitación de válvula, interruptor (8) para el lado izquierdo, un
interruptor (10) para el lado derecho, así como una luz de freno
(9).
Del microcontrolador (3) se dimanan entradas
(14) para el sensor (12) magnético de rueda, y para el sensor (13)
magnético de pedaleo, emergiendo igualmente del microcontrolador
(3) una conexión (15) para el sensor magnético de frenada (11).
En la figura número 3, se observa igualmente que
el microcontrolador (3) puede estar conectado con el bloque de
iluminación (17) frontal con la salida (6), así como con un
oxímetro (16), un bloque GPS/GSM (23), una interfaz en serie
paralelo con la pantalla (19) LCD, un teclado (18), un sensor (21)
temporizador, un sensor (22) de inclinación y un sensor (20) de
orientación.
En la figura 4 se observa cómo los interruptores
descritos anteriormente accionan los leds luminosos incorporados con
el color ámbar (28) y (30) en los laterales y en la zona central
(29) los leds que presentan un color rojo.
La invención dispone igualmente en la parte
inferior de material traslúcido (22) y un avisador acústico
(23).
En la figura número 5 se visualiza de forma
directa la configuración física del cuerpo del grupo (2) instalado
sobre el manillar de la bicicleta (1), presentando una pantalla
(19), un foco de alumbrado (17), teclas de navegación (37),
pulsadores (34) del intermitente izquierdo, pulsadores (36) del
intermitente derecho, pulsador (35) para accionar el icono de
pintura y medios (28) y (28') para su fijación, actuando como
elementos de soporte para su adaptación a la superficie de la
bicicleta (1).
Claims (9)
1. Dispositivo de alumbrado, señalización e
impresión de iconos en la calzada integrado con ordenador de a
bordo para bicicleta, caracterizado por incorporar un
ordenador de bicicleta integrado con un sistema de seguridad
mediante el aviso y señalización acústica y visual,
comprendiendo:
- Una unidad delantera principal de control
situada sobre el manillar de la bicicleta (1), que incorpora un
microcontrolador (3), un teclado (18), una pantalla numérica (19),
gráfica o alfanumérica, un subsistema de iluminación frontal
configurado por un foco (17) de alumbrado, basado en emisores de
luz de alta luminosidad, una asociación de baterías recargables,
un subsistema de cargas de baterías y regulación de la
alimentación, y un subsistema de transmisión de datos.
- Una unidad trasera (40) de aviso y
señalización y de captura de parámetros a presentar, que consta de
un microcontrolador (3) un conjunto de sensores magnéticos, un
subsistema de aviso acústico formado por un altavoz piezoeléctrico
(5) y su circuito de excitación asociado, un subsistema de aviso
luminoso de frenado e intermitencia, un subsistema hidráulico de
aviso visual mediante pintura, una asociación de baterías
recargables, un subsistema de cargas de baterías y regulación de la
alimentación y un subsistema de transmisión de datos, estando la
unidad delantera (2) controlada por el usuario y enviando los
comandos de intermitencia, impresión de iconos, actuación sobre el
claxon y de configuración a la unidad trasera (40) y ésta a su vez
envía a la unidad delantera (2) la cuenta de tiempo del pedaleo y
del giro de la rueda trasera, disponiendo el microcontrolador (3)
con conexiones a un bloque (4) RF, a un circuito de excitación de
válvulas (7), a un interruptor (8) izquierda, a una luz (9) de
freno, a un interruptor (10) derecha, entradas de contador (14), a
un sensor magnético (13) de pedaleo, a un sensor magnético de rueda
(12), a un sensor magnético de frenada (11) a través de una
conexión (15), estando unido el altavoz piezoeléctrico (5) mediante
unas salidas (6) al microcontrolador (3), contando igualmente el
microcontrolador (3) con conexiones al oxímetro (16), a un bloque
GPS/GSM (23), a la iluminación frontal (17), a un teclado (18), a
un sensor temporizador (21), a un sensor de inclinación (22) y a
un sensor de orientación (20), disponiendo de una pantalla LCD
(19).
2. Dispositivo de alumbrado, señalización e
impresión de iconos en la calzada integrado con ordenador de a
bordo para bicicleta, según la primera reivindicación,
caracterizado porque en el cuerpo del grupo trasero (40), se
incorporan diodos (28) y (30) de color ámbar, entre los cuales se
sitúan diodos (29) de color rojo, disponiendo de un material
traslúcido (22) y un avisador acústico (23), presentando la
pantalla (19) incorporada en el cuerpo (2), en su perímetro teclas
o pulsadores (34) para la actuación del intermitente izquierdo y
teclas o pulsadores (37) de navegación del menú, existiendo
pulsadores (36) para la intermitencia derecha, así como un pulsador
(35) del icono de pintura, y elementos de fijación o soporte (28)
y (28') a la bicicleta (1).
3. Dispositivo de alumbrado, señalización e
impresión de iconos en la calzada integrado con ordenador de a
bordo para bicicleta, según la primera reivindicación,
caracterizado porque la transmisión entre las unidades
delantera (2) y trasera (40) se realiza mediante cables y una de
las dos unidades, la delantera (2) o la trasera (40) no va prevista
de baterías, ni de circuito de carga y regulación, sino que se
alimenta de las baterías de la otra unidad.
4. Dispositivo de alumbrado, señalización e
impresión de iconos en la calzada integrado con ordenador de a
bordo para bicicleta, según la primera reivindicación,
caracterizado porque la transmisión entre las unidades
delantera (2) y trasera (40) se realiza inalámbricamente, mediante
transmisores y receptores de infrarrojos, RF o ultrasonidos y se
añade a la cabecera de los paquetes de datos un código de equipo
ara evitar que equipos adyacentes tomen la información radiada por
el otro equipo como suya.
5. Dispositivo de alumbrado, señalización e
impresión de iconos en la calzada integrado con ordenador de a
bordo para bicicleta, según la primera reivindicación,
caracterizado porque el sistema hidráulico de impresión de
iconos en la calzada con pintura que desaparece tras un periodo
prefijado de tiempo, cuyo ensamblaje al resto del invento es
removible, estando formado el sistema hidráulico por tres depósitos
estancos, uno de aire, otro de pintura y otro de reactivo, así como
por unas conducciones, una electroválvula y una boquilla de
pulverización.
6. Dispositivo de alumbrado, señalización e
impresión de iconos en la calzada integrado con ordenador de a
bordo para bicicleta, según la primera reivindicación,
caracterizado porque la unidad trasera (40) presenta dos
unidades destinada una de ellas para la captura de parámetros y la
restante para recibir y ejecutar los comandos enviados por la
unidad delantera (2).
7. Dispositivo de alumbrado, señalización e
impresión de iconos en la calzada integrado con ordenador de a
bordo para bicicleta, según la primera reivindicación,
caracterizado porque las baterías recargables empleadas son
de Níquel-Metal Hidruro, siendo el circuito de
regulación de alimentación capaz de admitir indistintamente, tanto
dichas baterías recargables como pilas convencionales no
recargables.
8. Dispositivo de alumbrado, señalización e
impresión de iconos en la calzada integrado con ordenador de a
bordo para bicicleta, según la primera reivindicación,
caracterizado porque las baterías recargables empleadas son
de Ión-Litio, con un circuito de carga y regulación
específico para este tipo de batería, siendo el conjunto formado
por el subsistema de carga y la batería de un peso y volumen más
reducido.
9. Dispositivo de alumbrado, señalización e
impresión de iconos en la calzada integrado con ordenador de a
bordo para bicicleta, según la primera reivindicación,
caracterizado porque la variante de la implementación
inalámbrica en la que la unidad trasera se desglosa físicamente en
dos unidades, está destinadas adecuadamente para la captura de la
cadencia de pedaleo y de la velocidad de giro de la rueda trasera
y transmisión inalámbrica a la unidad delantera (2) para su
representación en pantalla.
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