Устройство для контроля бодрствования водителя транспортного средства Советский патент 1991 года по МПК A61B5/18 

о оо

00

Ј

Изобретение относится к области транспорта, в частности к устройствам проверки бдительности оператора и для контроля состояния водителя транспортного средства.

Целью изобретения является повышение комфортности условий работы водителя.

На фиг.1 дана функциональная схема устройства; на фиг.2 - принципиальная схема фотопреобразователя и бинарного квантователя; на фиг.З - принципиальная схема бинарного обнаружителя; на фиг.4 - принципиальная схема логического блока.

Устройство (фиг.1) содержит датчик 1 электрического сопротивления кожи, блок 2 выделения фазической составляющей электрического сопротивления кожи (ЭСК), первый компаратор 3, интегратор 4, второй компаратор 5, одновибратор 6, управляемый генератор 7 импульсов, инфракрасный излучатель 8, фотопреобразователь 9, бинарный квантователь 10, бинарный обнаружитель 11, логический блок 12, блок 13 предупредительной сигнализации, блок 14 отработки команд и блок 15 управления торможением.

Устройство работает следующим образом.

Все устройство конструктивно разбивается на передающий 1-8 и приемный 9-15 комплекты. Устройство подключается к водителю транспортного средства через коль- цеобразные электроды (датчик 1), надеваемые на любые два пальца руки. С помощью блока 2 выделения фазической составляющей обеспечивается выделение быстроменяющейся (фазической} составляющей ЭСК, а также подавление наводок промышленной частоты. Далее выделенный сигнал поступает на компаратор 3, который вырабатывает на выходе прямоугольный импульс, если уровень фазической состав- ляющей-более 1% от уровня ЭСК, Сформированный прямоугольный импульс поступает через интегратор 4 на второй компаратор 5. Их задача пропускать на выход лишь импульсы, длительность которых более 0,4 с. Эти импульсы запускают одно- вибратор 6, формирующий сигнал включения управляемого генератора 7 прямоугольных импульсов. Эти импульсы поступают на ИК-излучатели. Таким образом каждому значащему импульсу фазической составляющей ЭСК соответствует короткая пачка оптических импульсов, следующих с определенной частотой. Приемный комплект осуществляет прием как прямого, так и отраженного от потолка, стен и пола кабины Ж-излучения, частотный

анализ принятой импульсной последовательности, определения критического интервала между принятыми пачками (импульсами фазической составляющей

ЭСК) и управление предупредительной сигнализацией и блоком торможения. Сигнал с ИК-излучателей передающего комплекса воспринимается фотопреобразователем 9 и преобразуется в электрический сигнал, по0 ступающий на вход бинарного квантователя 10. Задача блока бинарного квантования заключается в выделении полезного сигнала, Поскольку на фотопреобразователь постоянно воздействует фоновая засветка, на его

5 выходе присутствует шумоподобный электрический сигнал, поступающий на вход бинарного квантования. Порог срабатывания бинарного квантователя выбирается в 2-3 раза выше этого сигнала.

0 Таким образом, бинарный квантователь срабатывает лишь при появлении полезного сигнала. При этом на его выходе образуется последовательность прямоугольных импульсов, соответствующих входным оптиче5 ским импульсам. Сформированный таким образом сигнал подается в виде пачки рабочих импульсов на вход бинарного обнаружителя 11. Задача бинарного обнаружителя - определить, что частота им0 пульсной последовательности находится в заданных пределах и принято подряд не менее 9 импульсов. После установки факта принятия своего сигнала на выходе обнаружителя 11 формируется сигнал в виде логи5 ческой 1, который затем поступает на вход логического блока 12. Назначение этого блока - подать предупредительный сигнал при обнаружении критического межимпульсного интервала фазической составляющей,

0 проанализировать ответную реакцию водителя, и, если она не адекватна, включить блок управления торможением.

Преобразование энергии ИК-излучения в электрическую осуществляет фотодиод

5 VD1 (фиг,2). Необходимое усиление сигнала, поступающего с фотодиода, обеспечивается усилителем тока, выполненным на базе ОУ ДА1, и каскадом усиления на транзисторе VT1. Бинарный квантователь может быть ре0 ализован с помощью обычного компаратора (ДА2). Рабочий сигнал на него поступает в виде коротких импульсов с крутыми фронтами. В момент прихода рабочего импульса транзистор VT1 скачком призакрывается,

5 при этом сигнал, действующий на входе компаратора, превышает его пороговое значение. На выходе компаратора формируется прямоугольный импульс.

Бинарный обнаружитель (фиг.З) может быть выполнен по схеме цифрочастотного

дискриминатора. Частота следования импульсов принимаемой последовательности измеряется путем подсчета числа импульсов вспомогательного генератора, укладывающихся в межимпульсный интервал данной последовательности. Необходимая полоса частот, воспринимаемая обнаружителем 11, обеспечивается дешифрацией двух разрядов счетчика DD4.1. Для заданной полосы частот отведено содержимое счетчиков, равное б и 7 импульсам вспомогательного генератора. При этом старший разряд (весовой коэффициент 8) DD4.1 служит для блокировки счета. Вспомогательный генератор DD1.1, DD1.2 подключен своим выходом к счетному входу 1 счетчика DD4.1. Логический элемент DD2.3. дешифрирует появление шести либо семи импульсов вспомогательного генератора. С его выхода сигнал поступает на счетный вход 9 счетчика DD4.2,

ИМС DD2.2 и DD3.1 обеспечивают самоблокировку счетчиков DD4.1 и DD4.2 соответственно при появлении лог.1 в старшем разряде. Кроме того, выход DD2.2 подключен к одному из входов ИМС DD2.4, выход которой, в свою очередь, связан с входом установки нуля счетчика DD4.2. Таким образом, появление лог.1 в старшем разряде DD4.1 всегда приводит к обнулению счетчика DD4.2. При отсутствии импульсов на выходе компаратора DA2, на входе DD1.3 присутствует уровень лог.0 и счетчик DD4.1 подготовлен к приему информации по входу 1. Принятый сигнал считается истинным, если частота следования оптических импульсов находится в заданных пределах, а количество импульсов - в принятой пачке не менее 9. В соответствии с этим бинарный обнаружитель при различных параметрах принимаемой импульсной последовательности выдает блоку 12 сигналы.

При работе блока 12 возможны следующие ситуации: принимаемый сигнал соответствует условиям истинности; принимаемый сигнал не соответствует условиям истинности; период следования оптических импульсов меньше допустимого; период следования оптических импульсов больше допустимого.

Основу схемы (фиг.4) составляют четыре счетчика DD 10.1, DD 10.2, DD 11.1, DD 11.2, причем для каждого канала используется два счетчика. Два канала нужны для повышения надежности. На счетный вход 9 DD 10.1, DD 11.1 поступают тактовые импульсы, вырабатываемые тактовым генератором DD 5.1, DD 5.2. Период следования импульсов тактового генератора равен 0,5 с. Вход

10 - разрешения счета обоих счетчиков по- сгЬянно находится под высоким потенциалом лог.1. Таким образом, счет ведется каждый раз с приходом импульса тактового 5 генератора. На выходе 14 счетчиков DD 10.1, DD 11.1 сигнал лог. Т появляется при поступлении на счетный вход восьми тактовых импульсов и держится до тех пор, пока счетчики не отсчитают восемь импульсов.

10 Поскольку счетчики работают в режиме деления частоты, а коэффициент деления равен восьми, на счетные входы 1 счетчиков DD 10.2, DD11.2 поступают импульсы с периодом следования 8с.

5 При последовательном соединении счетчиков DD 10.1 (DD 11.1) и DD 10.2 (DD 11.2) суммарный коэффициен г пересчета составляет -120 и, следовательно, сигнал лог.Г на выходе счетчиков DD 10.2 (DD

0 11.2) появляется через 60 с с момента начала счета. После того, как на выходе счетчиков DD 10.2 и DD 11.2 появляется лог.1, счетчики блокируются через инверторы, DD 8.3, DD9.3.

5Элементы DD 8.4, DD 6.3, DD 8.1 первого канала и DD 9.4, DD 6 4, DD 8.2 и второго канала обеспечивают логическую функцию управления схемой выходных реле (не показаны)

0На элементах DD 6.1. R 28, VD 6, С19, R

32, R 25, VD7, С18, R29 выполнена схема проверки работоспособности тактового генератора.

Логика работы блока 12 следующая. От5 сутствие сигнала фазической составляющей в течение времени 60 с приводит к срабатыванию цифровых селекторов и включению блока 13 предупредительной сигнализации. Водителю необходимо подтвердить

0 бдительность с помощью блока 14 отработки команд. Счетчики DD 10.1, DD 11.1 обнуляются и схема восстанавливается на 4 с. Если за этот период времени в канал не поступил импульс фазической составляю5 щей, т.е. если степень активации водителя недостатрчна, вновь раздается предупредительный сигнал блока 13. Такой цикл работы продолжается до тех пор, пока не появится импульс фазической составляющей, свиде0 тельствуя о достаточной активации. На элементах DD 7.1, DD 7.2, DD 9.1, DD 9.2 формируется команда обнуления всех счетчиков. Схема восстанавливается при этом на 60 с. С приходом в течение этого времени

5 следующего импульса фазической составляющей счетчики вновь обнуляются. Отсчет , временного интервала начинается заново.

Таким образом, если импульсы фазической составляющей ЗСК следуют с интервалом менее 60 с, счетчики DD 10.1 - DD 11.2

постоянно обнуляются, и предупредительный сигнал не формируется.

Устройство позволяет объективно пг физиологическим параметрам контролировать бдительность водителя. При этом датчики, надетые на пальцы, не сковывают водителя соединительным кабелем с пультом транспортного средства и повышается комфортность условий его работы.

Формула изобретения Устройство для контроля бодрствования водителя транспортного средства, содержащее последовательно соединенные датчик электрического сопротивления кожи (ЭСК), блок выделения фазической составляющей ЭСК, первый компаратор, интегратор, второй компаратор, а также логический блок, первый и второй выходы которого соединены соответственно с входами блока предупредительной сигнализации и блока

управления торможением, а первый вход логического блока соединен с выходом блока отработки команд, отличающееся тем, что, с целью повышения комфортности условий работы водителя, в него введены

последовательно соединенные одновибра- тор, управляемый генератор импульсов, инфракрасный излучатель, оптически соединенный с фотопреобразователем, бинарный квантователь, бинарный обнаружитель, выход бинарного обнаружителя соединен с вторым входом логического блока.

Изобретение относится к области транспорта, в частности к устройствам проверки бдительности оператора и для контроля состояния водителя транспортного средства. Цель изобретения - повышение комфортности условий работы водителя Устройство содержит датчик 1 электрического сопротивления кожи (ЭСК), блок 2 выделения физической составляющей ЭСК, первый компаратор 3, интегратор 4, второй компаратор 5, одновибратор 6, управляемый генератор 7 импульсов, инфракрасный излучатель 8, фотопреобразователь 9, бинарный квантователь 10, бинарный обнаружитель 11, логический блок 12, блок 13 предупредительной сигнализации, блок 14 отработки команд, блок 15 управления торможением. Устройство позволяет объективно по физиологическим параметрам контролировать деятельность водителя, при этом датчики, надетые на пальцы, не сковывают водителя соединительным кабелем с пультом транспортного средства. 4 ил. (Л С

Фиг 2

ЮВ

Фиг.З

«

8

(Г

Ј

О

§

В

Ck:

чиз