Устройство для бесконтактного вызова пешеходной фазы на светофорном объекте Российский патент 2025 года по МПК G08G1/05 G08G1/01 

Изобретение относится к техническим средствам для регулирования движения пешеходов при переходе проезжей части дороги, в частности, к устройству для вызова пешеходной фазы на светофорном объекте.

Из уровня техники известно решение, представляющее собой табло вызывное пешеходное, содержащее корпус с защитной лицевой частью, выполненной из полупрозрачного материала, за которым расположен блок питания, блок управления, электрически связанный, по меньшей мере, с одним вызывным устройством, с источниками света, выполненными в виде, по меньшей мере, одной матрицы светодиодов, выполненной с возможностью изменения цвета образующей информационные символы. Вызывное устройство представляет собой кнопку и выполнено с возможностью изменения длительности работы зеленого сигнала пешеходного светофора через команду дорожного контроллера. Патент РФ № 206 846, опубликован 29.09.2021.

Известен пост кнопочный светофорный, состоящий из монтажного кронштейна с шильдиком, переходника резьбового, гайки крепежной, пьезокнопки и блока сопряжения. Пост включает пьезоэлектрическую кнопку со светодиодной индикацией и подсветкой, синхронизированной с сигналами светофора. Блок сопряжения электрически соединен с выходом пьезокнопки, входом контроллера светофора и источником питания светофора. Патент РФ № 195079, опубликован 14.01.2020.

Задачей заявленного технического решения является создание устройства для бесконтактного вызова пешеходной фазы на светофорном объекте посредством датчиков, работа которых основана на определении изменения волн излучения при возникновении на их пути руки пешехода.

Технический результат заявляемого технического решения проявляется в повышении удобства и безопасности эксплуатации устройства для бесконтактного вызова пешеходной фазы на светофорном объекте, а также в обеспечении его безотказной работы.

Технический результат достигается тем, что устройство для бесконтактного вызова пешеходной фазы на светофорном объекте включает базовый блок, выполненный с возможностью подключения к контроллеру перекрестка, сети электропитания и подключенные к нему бесконтактные кнопки, при этом базовый блок включает блок питания, связанный с блоком микроконтроллерным, блоком контроля напряжения и тока потребления кнопки № 1 и блоком контроля напряжения и тока потребления кнопки № 2 с возможностью преобразования напряжения от сети электропитания, блок микроконтроллерный связан с блоком регистрации текущего сигнала светофора, с блоком контроля напряжения и тока потребления кнопки № 1 и блоком контроля напряжения и тока потребления кнопки № 2 для определения параметров напряжения и тока, потребляемого кнопками и блок вывода сигнала о срабатывании кнопки, связанный с блоком микроконтроллерным с возможностью получения соответствующего сигнала, каждая из кнопок включает блок питания, связанный с блоком контроля напряжения и тока потребления кнопки, блок интерфейса связи, связанный с возможностью обмена данными с блоком интерфейса связи, выполненном в базовом блоке, подключенном к блоку микроконтроллерному базового блока, и с блоком микроконтроллерным соответствующей кнопки с возможностью передачи данных о текущем сигнале светофора, и сигнала о вызове пешеходной фазы, блок светодиодной индикации, подключенный к блоку микроконтроллерному с возможностью воспроизведения сигнала, блок бесконтактного датчика, включающий генератор сигнала, приемник сигнала соответствующей частоты, и устройство сравнения, выполненное с возможностью определения наличия предмета в зоне действия при обнаружении сдвига частоты и/или фазы и/или амплитуды сигнала и передачи соответствующего сигнала о вызове пешеходной фазы блоку микроконтроллерному.

Наличие бесконтактных кнопок, подключаемых к базовому блоку, и посредством него, к контроллеру перекрестка, каждый из которых включает блок бесконтактного датчика, включающий генератор сигнала, приемник сигнала соответствующей частоты, и устройство сравнения, выполненное с возможностью определения наличия предмета при обнаружении сдвига частоты и/или фазы и/или амплитуды сигнала и передачи соответствующего сигнала о вызове пешеходной фазы блоку микроконтроллерному соответствующей бесконтактной кнопки, обеспечивает возможность вызова пешеходной фазы бесконтактным способом, в том числе, посредством проведения руки возможно с надетой на нее перчаткой или варежкой, в условиях темноты или на ярком солнечном свету, характеризуя устройство удобством эксплуатации и безотказностью срабатывания. При этом, отсутствует необходимость непосредственного касания руки к кнопке, что повышает безопасность устройства за счет соблюдения личной гигиены каждого из пользователей-пешеходов.

Возможность подключения базового блока к сети электропитания (иными словами, базовый блок имеет соответствующий вход для подключения к сети), а также наличие в базовом блоке блока питания, связанного с блоком микроконтроллерным базового блока, с блоками контроля напряжения и тока потребления кнопок с возможностью преобразования напряжения от сети электропитания, и наличие в каждой из бесконтактных кнопок, подключаемых к соответствующим блокам контроля напряжения и тока потребления кнопки, индивидуального блока питания, передающего предпочтительно преобразованное напряжение каждой из бесконтактных кнопок (в частности, напрямую блокам микроконтроллерному, интерфейса, светодиодной индикации, блоку бесконтактного датчика), обеспечивает бесперебойное питание бесконтактных кнопок, исключает необходимость подключения каждой из кнопок к внешней сети электропитания, обеспечивая удобство и безопасность эксплуатации заявленного устройства.

Блоки светодиодной индикации, подключенные к блокам микроконтроллерным соответствующих бесконтактных кнопок, обеспечивают оповещение пешеходов и водителей о текущем статусе работы устройства, привлекая внимание в ночное и дневное время, также обеспечивая его удобством и безопасностью использования.

Наличие блока диагностики бесконтактного датчика, подключенного к блоку микроконтроллерному и к блоку бесконтактного датчика с возможностью передачи блоку микроконтроллерному сигнала об ошибке блока бесконтактного датчика дополнительно повышает безопасность эксплуатации устройства, а также его безотказную работу за счет предупреждения микроконтроллера кнопки о возможных неполадках ее датчика, позволяя своевременно скорректировать работу компонентов устройства или провести его техническое обслуживание для продолжения его стабильной работы. Наличие в базовом блоке блока вывода ошибки, подключенного к блоку микроконтроллерному с возможностью получения от него сигнала об ошибке, аналогичным образом, позволяет предупредить и своевременно исправить неполадки в работе компонентов базового блока и их подключения к соответствующим кнопкам.

Заявляемое техническое решение далее поясняется с помощью фигуры 1, на которой представлена функциональная блок-схема одного из предпочтительных вариантов реализации устройства для бесконтактного вызова пешеходной фазы на светофорном объекте, включающая следующие элементы:

- блок (1) регистрации текущего сигнала светофора;

- блок (2) вывода сигнала о срабатывании кнопки;

- блок (3) вывода ошибки;

- блок (4) питания базового блока (16);

- блок (5) микроконтроллерный базового блока (16);

- экран (6) вывода текущего состояния;

- блок (7) интерфейса связи базового блока (16);

- блок (8) контроля напряжения и тока потребления кнопки № 1 (17);

- блок (9) контроля напряжения и тока потребления кнопки № 2 (18);

- блок (10) интерфейса связи кнопки № 1 (17)/кнопки № 2 (18);

- блок (11) микроконтроллерный кнопки № 1 (17)/кнопки № 2 (18);

- блок (12) светодиодной индикации;

- блок (13) бесконтактного датчика;

- блок (14) диагностики бесконтактного датчика;

- блок (15) питания кнопки № 1 (17)/кнопки № 2 (18);

- базовый блок (16);

- кнопка № 1 (17);

- кнопка № 2 (18).

Далее со ссылками на фигуру описана структура устройства для бесконтактного вызова пешеходной фазы на светофорном объекте.

Устройство для бесконтактного вызова пешеходной фазы состоит из трех основных устройств: базовый блок (16), бесконтактная кнопка № 1 (17), бесконтактная кнопка № 2 (18).

Базовый блок (16) предпочтительно устанавливается в распределительном шкафу и подключается к контроллеру перекрестка, сети электропитания 220В и к бесконтактным кнопкам №1 (17), №2 (18). Базовый блок (16) предпочтительно изготовлен в пластиковом корпусе с вариантом монтажа на DIN рейку. Бесконтактные кнопки №1 (17), №2 (18) предпочтительно установлены перед пешеходным переходом и представляют собой платы электроники и светодиодную индикацию, установленные в пластиковом корпусе.

Базовый блок (16) включает блок (4) питания (в частности, преобразователь AC/DC), связанный с блоком (5) микроконтроллерным, блоком (8) контроля напряжения и тока потребления кнопки № 1 (17) и блоком (9) контроля напряжения и тока потребления кнопки № 2 (18).

Блок (5) микроконтроллерный связан с блоком (1) регистрации текущего сигнала светофора, с блоком (8) контроля напряжения и тока потребления кнопки № 1 (17) и блоком (9) контроля напряжения и тока потребления кнопки № 2 (18) для определения параметров напряжения и тока, потребляемого бесконтактными кнопками (17), (18).

Базовый блок (16) также включает блок (2) вывода сигнала о срабатывании кнопки, связанный с блоком (5) микроконтроллерным с возможностью получения соответствующего сигнала, и блок (7) интерфейса связи.

Каждая из бесконтактных кнопок (17), (18) включает блок (15) питания (в частности, преобразователь DC/DC). Блок (15) питания кнопки №1 (17) связан с блоком (8) контроля напряжения и тока потребления кнопки № 1 (17), а блок (15) питания кнопки № 2 (18) связан с блоком (9) контроля напряжения и тока потребления кнопки № 2 (18) для передачи напряжения питания.

Каждая из бесконтактных кнопок (17), (18) включает блок (10) интерфейса связи, связанный с возможностью обмена данными с блоком (7) интерфейса связи, выполненном в базовом блоке (16), подключенном к блоку (5) микроконтроллерному, и с блоком (11) микроконтроллерным с возможностью передачи данных о текущем сигнале светофора, и сигнала о вызове пешеходной фазы. Связь между базовым блоком (16) и кнопками (17), (18) может строится на основе двухпроводной линии, в качестве физического и/или логического протокола может применятся CAN,RS485,RS232 и пр. При использовании беспроводного канала связи может применятся такие физические и/или логические протоколы как LoRa, ZigBee, WiFi и пр.

Каждая из бесконтактных кнопок (17), (18) включает блок (12) светодиодной индикации, подключенный к блоку (11) контроллерному с возможностью воспроизведения сигнала, блок (13) бесконтактного датчика, включающий генератор сигнала (предпочтительно, на частоте 3,181 ГГц), приемник сигнала соответствующей частоты, и устройство сравнения, выполненное с возможностью определения наличия предмета в зоне действия при обнаружении сдвига частоты и/или фазы и/или амплитуды прохождения сигнала и передачи соответствующего сигнала о вызове пешеходной фазы блоку (11) микроконтроллерному.

Предпочтительно каждая бесконтактная кнопка (17), (18) включает блок (14) диагностики бесконтактного датчика, подключенный к блоку (11) микроконтроллерному и к блоку (13) бесконтактного датчика с возможностью передачи блоку (11) микроконтроллерному сигнала об ошибке блока (13) бесконтактного датчика.

Предпочтительно базовый блок (16) включает блок (3) вывода ошибки, подключенный к блоку (5) микроконтроллерному с возможностью получения от него сигнала об ошибке.

Заявленное устройство для бесконтактного вызова пешеходной фазы на светофорном объекте работает следующим образом.

При подаче питания 220В переменного тока на блок (4) производится преобразование полученного напряжения в постоянный ток напряжением 12-24 В. Это напряжение подается на блок (5) микроконтроллерный, блок (8) контроля напряжения и тока потребления кнопки № 1 (17), и блок (9) контроля напряжения и тока потребления кнопки № 2 (18).

В блоке (5) запускается микроконтроллер с программным обеспечением. Далее блок (5) микроконтроллерный производит опрос блока (1) регистрации текущего сигнала светофора.

В зависимости от результатов опроса блока (1) регистрации текущего сигнала светофора блок (5) микроконтроллерный определяет текущий “цвет” светофора. Далее блок (5) микроконтроллерный производит опрос блока (8) контроля напряжения и тока потребления кнопки № 1 (17), и блока (9) контроля напряжения и тока потребления кнопки № 2 (18), и исходя из результатов опроса блоков (8), (9) определяет параметры напряжения и тока потребляемого бесконтактными кнопками (17), (18). Полученные данные сравниваются с эталонными и результат сравнения в виде ошибок или отсутствия ошибок выводится на блок (3) вывода ошибки. Через блоки (8), (9) напряжение питания 12-24В постоянного тока поступает на блоки (15) питания. В блоках (15) питания напряжение понижается до 5 и 3.3 В, фильтруется и поступает на блоки (11) микроконтроллерные, блоки (12) светодиодной индикации, блоки (13) бесконтактного датчика.

Далее блок (5) микроконтроллерный с помощью блока (7) интерфейса производит обмен данными по линии связи, на блоки (10) интерфейсов бесконтактных кнопок (17), (18). В результате обмена данными на блоки (11) микроконтроллерные через блоки (10) интерфейса передается текущей “цвет” светофора. В результате полученного “цвета” светофора блок (11) микроконтроллерный воспроизводит на блоке (12) светодиодной индикации запрограммированные световые эффекты для данного “цвета”.

Генератор блока (13) бесконтактного датчика постоянно производит передачу сигнала, в частности, радиочастотного, инфракрасного, ультразвукового, данный сигнал отражается или поглощается окружающими предметами. При появлении в секторе определения предмета, способного отразить излучаемый сигнал, движущегося с ненулевой скоростью, отраженный сигнал сдвигается по частоте и/или фазе и/или амплитуде или в сторону увеличения, или в сторону уменьшения соответствующих параметров. При таком сдвиге схема устройства сравнения определяет наличие предмета и выдает соответствующий сигнал блоку (11) микроконтроллерному. Данный блок (13) бесконтактного датчика построен на эффекте Доплера.

При передаче и приеме сигнала на блок (13) бесконтактного датчика блок (14) постоянно производит анализ данного сигнала, если анализ обнаруживает отклонение выше или ниже эталонного, блок (14) выдает блоку (11) сигнал о неработоспособности блока (13).

При появлении руки или другой части тела перед бесконтактной кнопкой (17)/(18) блок (13) бесконтактного датчика выдает блоку (11) микроконтроллерному сигнал о сработки, далее блок (1)1 с помощью блоков (10), (7) интерфейса передает на блок (5) микроконтроллерный базового блока (16) информационный пакет. Блок (5) микроконтроллерный с помощью блока (2) вывода сигнала о срабатывании кнопки (17), (18) выдает на внешний контроллер светофора сигнал о вызове пешеходной фазы светофора.

В случае возникновения ошибок, таких как, отсутствие связи между блоками (7), (10) интерфейса или потребление напряжения выше или ниже эталонных от блоков (8), (9) контроля напряжения и тока потребления кнопок №1, 2 (17), (18) или сигнал от блока (14) диагностики бесконтактного датчика (17), (18) о неработоспособности блока (13) бесконтактного датчика, блок (5) микроконтроллерный базового блока (16) с помощью блока (3) вывода ошибки выдает на внешний контроллер светофора сигнал об ошибке.

Примеры описания принципа работы различных датчиков представлены ниже

1. Изменение частоты. Принцип работы: отсылают радиосигнал и принимают его. Если объект движется к приемнику и передатчику, происходит увеличение частоты, при движении от приемника и передатчика, происходит уменьшение частоты (эффект Доплера).

2. Изменение фазы. Принцип работы: луч от полупроводникового лазера с помощью светоделителя направляется на зеркало, вторая часть луча направляется в зону определения. Отраженные лучи с помощью полупрозрачного зеркала направляются на фотоприемник ФП. Эти световые волны когерентны и интерферируют друг с другом, образуя суммарную волну. Амплитуда суммарной волны зависит от амплитуд слагаемых волн и сдвига фаз между ними. Если световые волны приходят на фотоприемник в одной фазе их амплитуды складываются, если в противофазе - вычитаются. Разность оптического хода лучей зависит от положения объекта, от которого отразился луч.

3. Изменение амплитуды. Принцип работы: Излучатель сигнала постоянно работает, на приемник сигнала приходит отраженный сигнал определенной амплитуды при появлении объекта в зоне действия, если объект обладает свойствами отражать сигнал - амплитуда отраженного сигнала возрастет относительно амплитуды «безобъективного состояния», если объект обладает свойствами поглощать сигнал - амплитуда отраженного сигнала уменьшится относительно амплитуды «безобъективного состояния».

Каждый из этих принципов может применять как в отдельности, так и в комбинации друг с другом, что позволяет определять не только сам факт движения, но также и размеры объекта, его скорость, направления движения. Также применения комбинации из описанных принципов позволит снизить количество ложноположительных срабатываний.

Представленные фигура, описание устройства и его использование не исчерпывают возможные варианты исполнения и не ограничивают каким-либо образом объем заявляемого технического решения. Возможны иные варианты исполнения и использования в объеме заявляемой формулы.

Изобретение относится к устройству для бесконтактного вызова пешеходной фазы на светофорном объекте. Устройство включает: базовый блок и подключенные к нему бесконтактные кнопки. Базовый блок подключен к контроллеру перекрестка и сети электропитания. Устройство сравнения выполняет определение наличия предмета в зоне действия при обнаружении сдвига частоты, и/или фазы, и/или амплитуды сигнала и передает соответствующий сигнал о вызове пешеходной фазы блоку микроконтроллерному. Достигается повышение безопасности и надежности эксплуатации устройства. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для бесконтактного вызова пешеходной фазы на светофорном объекте, включающее базовый блок (16), выполненный с возможностью подключения к контроллеру перекрестка, сети электропитания и подключенные к нему бесконтактные кнопки (17), (18), при этом базовый блок (16) включает блок (4) питания, связанный с блоком (5) микроконтроллерным, блоком (8) контроля напряжения и тока потребления кнопки № 1 (17) и блоком (9) контроля напряжения и тока потребления кнопки № 2 (18) с возможностью преобразования напряжения от сети электропитания, блок (5) микроконтроллерный связан с блоком (1) регистрации текущего сигнала светофора, с блоком (8) контроля напряжения и тока потребления кнопки № 1 (17) и блоком (9) контроля напряжения и тока потребления кнопки № 2 (18) для определения параметров напряжения и тока, потребляемого кнопками (17), (18), и блок (2) вывода сигнала о срабатывании кнопки, связанный с блоком (5) микроконтроллерным с возможностью получения соответствующего сигнала, каждая из кнопок (17), (18) включает блок (15) питания, связанный с блоком контроля напряжения и тока потребления кнопки, блок (10) интерфейса связи, связанный с возможностью обмена данными с блоком (7) интерфейса связи, выполненным в базовом блоке, подключенном к блоку (5) микроконтроллерному базового блока (16), и с блоком (11) микроконтроллерным соответствующей кнопки с возможностью передачи данных о текущем сигнале светофора, и сигнала о вызове пешеходной фазы, блок (12) светодиодной индикации, подключенный к блоку (11) микроконтроллерному с возможностью воспроизведения сигнала, блок (13) бесконтактного датчика, включающий генератор сигнала, приемник сигнала соответствующей частоты, и устройство сравнения, выполненное с возможностью определения наличия предмета в зоне действия при обнаружении сдвига частоты, и/или фазы, и/или амплитуды сигнала и передачи соответствующего сигнала о вызове пешеходной фазы блоку (11) микроконтроллерному.

2. Устройство для бесконтактного вызова пешеходной фазы на светофорном объекте по п. 1, отличающееся тем, что каждая бесконтактная кнопка включает блок (14) диагностики бесконтактного датчика, подключенный к блоку (11) микроконтроллерному и к блоку (13) бесконтактного датчика с возможностью передачи блоку (11) микроконтроллерному сигнала об ошибке блока (13) бесконтактного датчика.

3. Устройство для бесконтактного вызова пешеходной фазы на светофорном объекте по п. 1, отличающееся тем, что базовый блок (16) включает блок (3) вывода ошибки, подключенный к блоку (5) микроконтроллерному с возможностью получения от него сигнала об ошибке.