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Title:
SIGNALLING BEACON
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/018761
Kind Code:
A1
Abstract:
The signalling beacon is comprised of a lighting indicator which is mounted in a body (6) enabling the stacking thereof, energy accumulation device (7), at least one photovoltaic cell (3) and an electronic device (4) of the beacon (1), said electronic device (4) having a radio frequency receiver circuit to receive radiocommunication signals which are emitted by an emitter circuit, and a light indicator control circuit. The beacon is characterized in that the light indicator control circuit includes a timer, a logic circuit intended to the polarization of the timer and of the light indicator, and a connection device for the switching off of the energy accumulation device (7) when said beacons (1) are piled up. A signalling beacon is obtained with a high autonomy, which is also remote controllable and with a high versatility of applications.

Inventors:
JORBA GONZALEZ JOSE (ES)
Application Number:
PCT/ES1999/000282
Publication Date:
March 15, 2001
Filing Date:
September 02, 1999
Export Citation:
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Assignee:
INNOVACIO VIARIA S L (ES)
JORBA GONZALEZ JOSE (ES)
International Classes:
B64F1/18; B64F1/20; E01F9/615; G08G1/095; E01F9/70; G08B5/36; (IPC1-7): G08B5/36; E01F9/011; B64F1/18
Domestic Patent References:
WO1992005612A11992-04-02
WO1993013984A11993-07-22
Foreign References:
ES2101617A11997-07-01
US4355309A1982-10-19
US4841278A1989-06-20
FR2674316A11992-09-25
US4590471A1986-05-20
Attorney, Agent or Firm:
Ponti Sales, Adelaida (322 Barcelona, ES)
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Claims:
R E I V I N D I C A C I O N E S
1. Baliza de señalización (1) que comprende un indicador luminoso (13) montado en una carcasa (6) que permite el apilamiento, un dispositivo de acumulación de energia (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 (21) por radiofrecuencia de las señales de comunicación radio emitidas por un circuito emisor (22), y un circuito de control (14) del indicador luminoso (13), caracterizada por el hecho de que el circuito de control (14) del indicador luminoso (13) comprende un temporizador (15), un circuito lógico (16) destinado a la polarización del temporizador (15) y del indicador luminoso (13), y un dispositivo de conexión (23) para la interrupción de la alimentación del dispositivo de acumulación de energia (7) en caso de apilamiento de dichas balizas (1).
2. Baliza de señalización (1) según la reivindicación 1, caracterizada por el hecho de que la célula fotovoltaica (3) comprende 16 elementos de célula iguales asociados en serie, formando una superficie total de por lo menos 100 cm2.
3. Baliza de señalización (1) según la reivindicación 2, caracterizada por el hecho de que la superficie total de la célula fotovoltaica es preferentemente de 120 cm2.
4. Baliza de señalización (16) según la reivindicación 1, caracterizada por el hecho de que el circuito emisorcodificador (22) por radiofrecuencia comprende una antena (30), un emisor (31), un codificador (32), una pluralidad de microinterruptores (33), y un "pullup"de resistencias (34).
5. Baliza de señalización (1) según la reivindicación 1, caracterizada por el hecho de que el circuito receptordecodificador (21) comprende una antena (25); un receptor (26), un decodificador (27), una pluralidad de interruptores (28), y un"pullup"de resistencias (29).
6. Baliza de señalización (1) según la reivindicación 1, caracterizada por el hecho de que el indicador luminoso comprende por lo menos un diodo emisor de luz (13) de alta luminosidad.
7. Baliza de señalización (1) según la reivindicación 1, caracterizada por el hecho de que comprende un soporte (8), en el interior del cual se dispone el dispositivo de acumulación de energía (7).
8. Baliza de señalización (1) según la reivindicación 7, caracterizada por el hecho de que comprende, en el interior del soporte (8), un radar.
9. Baliza de señalización (1) según las reivindicaciones 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 el rango de frecuencias de las señales emitidas por el circuito emisorcodificador (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 emisorcodificador (22) tiene una potencia menor a 10 mW.
12. Baliza de señalización (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por el hecho de que comprende un vastago, uno de los extremos del cual esta en contacto con el dispositivo de conexión (23), mientras que el extremo restante esta libre.
Description:
La presente invención se refiere a una baliza de señalización controlada por radiofrecuencia, que presenta un foco luminoso, así como una célula fotovoltaica para la alimentación de su circuitería interna.

ANTECEDENTES HE LA INVENCIÓN Son conocidas balizas de senalización provistas de un foco luminoso, que se disponen para limitar áreas de utilización en obras públicas, principalmente en obras en carreteras, como por ejemplo, desvíos provisionales.

Generalmente, dichas balizas están alimentadas por un grupo electrógeno y conectadas entre si mediante conductores eléctricos. Este sistema presenta el importante inconveniente de que es necesaria una fuente externa que genere la energía para alimentar el conjunto de dichas balizas. Los grupos electrógenos citados acostumbran a tener unas dimensiones considerables y ello provoca problemas en el momento de realizar su transporte. Por otro lado, cualquier rotura, ya sea voluntaria o involuntaria, de alguno de los conductores eléctricos supone la ausencia de luz en alguna o en todas las balizas del conjunto. otro sistema conocido es el de incorporar baterías en cada una de las balizas de señalización. Esto evita el problema de la rotura de los conductores, pero comporta un gasto importante, ya que es necesario reemplazar dichas baterías con cierta asiduidad. Además, cada una de las balizas debe ser encendida y apagada individualmente y de modo manual, lo cual supone una pérdida de tiempo importante y un control deficiente del encendido y apagado.

En la patente internacional WO-9313984-A de William Lane, se describe un sistema de iluminación para

pistas de aeropuerto para ayudar al aterrizaje de los aviones. Dicho sistema de iluminación comprende un foco luminoso, una batería, paneles solares, y una antena que detecta la llegada de una señal y conecta el foco luminoso.

Además, el aparato dispone de un interruptor sensitivo a la luz para asegurar que el foco luminoso no esta conectado durante el dia.

En la patente internacional WO-9205612-A de Italsolar S. p. A., también se describe un sistema de iluminación para aeropuertos. Dicho sistema comprende uno o mas módulos fotovoltáicos, una batería, un regulador de carga, un módulo de suministro y control de corriente, uno o más focos luminosos y una unidad de control y mando a distancia. El módulo de suministro y control de corriente dispone de un microprocesador que controla las funciones eléctricas internas, y de un transmisor.

En la patente española 9400035 de José Jorba González, se describe un cono de señalización que comprende un foco luminoso montado en un cuerpo hueco, en el que se dispone una batería, y un dispositivo de conmutación. El cono comprende además células solares y un dispositivo captador de radiaciones electromagnéticas. El dispositivo de conmutación conecta el foco luminoso al recibir, el dispositivo captador, radiaciones electromagnéticas emitidas por un dispositivo emisor situado a distancia.

Todas estas patentes citadas presentan una serie de importantes inconvenientes que se describen a continuación.

Primeramente, es importante destacar que ninguno de los sistemas anteriores es apilable, ya sea por su configuración o por cualquier otra razón funcional. Este inconveniente supone que su transporte sea mas dificultoso, así como su instalación.

En segundo lugar, ninguno de los sistemas citados permite su autodesconexión, es decir, todos tienen

un consumo nominal que provoca la descarga, aunque sea pequeña, de la batería, incluso cuando no estan en funcionamiento, lo que reduce la autonomía de la misma.

Por otro lado, debido a la configuración de sus células solares, el balance energético de los sistemas anteriores es muy pobre respecto a las características energéticas requeridas por los mismos.

Finalmente, dichos sistemas son poco versátiles, es decir, son de aplicaciones específicas y no permiten disposiciones diversas, tales como en vallas o separadores de carreteras.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Con la baliza de señalización de la invención se consiguen resolver dichos inconvenientes, proporcionándose otras ventajas que se describirán.

La baliza de senalización se caracteriza por el hecho de que el circuito de control del indicador luminoso comprende un temporizador, un circuito lóqico 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 en caso de apilamiento de dichas balizas.

De este modo se obtiene una baliza de senalización apilable que permite su autodesconexión sin tener ningún consumo nominal, y que es muy versátil.

Preferentemente, la célula fotovoltaica comprende 16 elementos de célula iguales asociados en serie, formando una superficie total de por lo menos 100 cm2, preferentemente 120 cm2.

Con dicha configuración se consigue un sistema de alimentación con un balance energético positivo, lo que le da a la baliza una autonomía más que suficiente para su correcto funcionamiento.

Según una característica de la invención, el circuito emisor-codificador por radiofrecuencia comprende una antena, un emisor, un codificador, una pluralidad de microinterruptores, y un"pull-up"de resistencias.

El circuito emisor-codificador genera una trama de 9 bits que se transmite por radiofrecuencia y que contiene todos los datos necesarios para que el circuito de control gestione la baliza.

Preferiblemente, el circuito receptor- decodificador comprende una antena; un receptor, un decodificador, una pluralidad de interruptores, y un"pull- up"de resistencias.

Con esta configuración, se obtiene la trama de 9 bits transmitida via radiofrecuencia por el circuito emisor-codificador y se decodifica para que pueda ser interpretada por el circuito de control.

Ventajosamente, el indicador luminoso comprende por lo menos un diodo emisor de luz de alta luminosidad.

Según sea la aplicación que se le quiera dar a la baliza, debe cambiar el número de diodos emisores de luz presentes, así como su posición.

Además, la baliza de señalización comprende un soporte, en el interior del cual se dispone el dispositivo de acumulación de energía.

La configuración de este soporte puede ser muy variada y es la que le da la versatilidad señalada anteriormente. Así, es posible disponer la baliza en diferentes localizaciones tales como el suelo, en vallas o en medianas de carreteras.

Según una realización de la invención, la baliza de señalización comprende, en el interior del soporte, un radar.

El radar permite controlar la velocidad de los vehículos, en el caso de que la baliza se disponga en una carretera.

También ventajosamente, el dispositivo de acumulación de energía es una batería de plomo.

Es importante señalar también que el rango de frecuencias de las señales emitidas por el circuito emisor- codificador es de 25 a 1000 MHz y tiene una potencia menor a 10 mW.

De este modo, es posible utilizar equipos de baja potencia, con unas restricciones al tipo de utilización menores, es decir, a estas frecuencias, es posible utilizar la baliza sin petición de licencia.

La baliza de señalización comprende un vastago, uno de los extremos del cual esta en contacto con el dispositivo de conexión, mientras que el extremo restante esta libre.

Cuando se realiza el apilamiento de las balizas, el vastago es accionado por la tapa de la baliza inmediatamente inferior e indirectamente acciona el interruptor, el cual realiza el corte de la alimentación a la circuitería de la baliza RREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Para mejor comprensión de cuanto se ha expuesto se acompañan unos dibujos en los que, esquemáticamente y tan sólo a título de ejemplo no limitativo, se representa un caso práctico de realización.

En dichos dibujos, La figura 1 es una vista en explosión de una baliza de señalización, objeto de la invención; La figura 2 es un diagrama de bloques de la circuitería de la baliza de señalización de la figura 1; La figura 3 muestra el esquema del circuito electrónico de control de los indicadores luminosos de la baliza de señalización de la figura 1, así como del circuito receptor-decodificador de la misma; y la figura 4 muestra el esquema del circuito electrónico emisor-codificador de la baliza de la invención.

DESCRIPCIÓN DE UNA REALIZACIÓN PREFERIDA DE LA INVENCIÓN Como se puede ver en la figura 1, la baliza de señalización 1 objeto de la invención comprende una tapa 2 para la protección del interior de la baliza, una célula fotovoltaica 3, una placa de circuito impreso 4 en la que se encuentra toda la circuitería asociada a la baliza 1 (ver figura 3), un diafragma 5, una carcasa 6, una bateria 7 para la alimentación de la electrónica de la baliza 1, y un soporte 8 de la baliza 1.

En dicha figura, el soporte 8 de la baliza 1 consiste en un cono, cuya parte superior ha sido cortada.

Con esta realización es posible utilizar la baliza 1 para la señalización de cualquier suceso que pueda darse, por ejemplo, en una carretera. Existen otros posibles soportes que permiten disponer la baliza 1, por ejemplo, en vallas separadoras típicamente utilizadas en las ciudades; en vallas protectoras, normalmente conocidas como quita- miedos, dispuestas en las carreteras; o en medianas de carreteras.

Así, debido a la gran versatilidad de la baliza 1 de la invención, es posible disponer dicha baliza 1 en cualquier localización deseada y utilizarla para señalizar cualquier tipo de incidencia.

En la figura 2 puede verse el diagrama de bloques de la circuitería de la baliza 1. Como puede apreciarse, la circuitería comprende la célula fotovoltaica 3, un diodo de protección 10, la batería 7 que acumula la energía generada por la célula fotovoltaica 3, un circuito electrónico de control y de recepción-decodificación 4, y una pluralidad de indicadores luminosos 13.

La célula fotovoltaica 3 tiene aproximadamente un área de 120 cm2, dividida en 16 partes iguales conectadas en serie para conseguir una tensión de circuito abierto de 9,2 V y una corriente de cortocircuito de 200 mA, en condiciones estándar de iluminación. Se ha obtenido experimentalmente que con esta configuración es posible obtener valores de irradiancia cercanos a los 800 W/m2, llegar a valores de salida de la célula de hasta 9 voltios y de corriente de hasta aproximadamente 200 mA, en buenas condiciones de irradiancia. Todos estos datos dan lugar a un balance energético positivo y sobradamente suficiente para su utilización.

El diodo de protección 10 es un diodo Schottky que presenta una Vf de 0,32 V.

La bateria 7 es una bateria de plomo de 6 V y 5 Ah. Es posible utilizar también una batería de 6 V y 4 Ah, pero entonces la autonomía de la baliza 1 se reduce.

Los indicadores luminosos 13 están formados por un conjunto de 6 diodos emisores de luz (LED) de alta luminosidad. El color de los diodos emisores de luz puede variar, pero cabe destacar los colores rojo (635 nm), naranja (618 nm), ámbar (588 nm), amarillo verdoso (570 nm) y verde (560 nm). Estos diodos emisores de luz presentan una luminosidad de entre 10 y 25 cd cuando trabajan a niveles de corriente de 20 mA.

Como puede verse en la figura 3, un circuito electrónico de control 14 de los indicadores luminosos 13 comprende un temporizador CMOS 555 15, configurado en modo astable y trabajando a una frecuencia de 1 Hz, con un ciclo de trabajo del 91,5%, el cual hace que los diodos emisores de luz 13 se iluminen periódicamente cada segundo, es decir, cuando la salida del temporizador 15 es un nivel bajo, y la duración del destello es de aproximadamente 80 ms. El circuito de control 14 comprende además un bloque 16 que realiza la función lógica de polarizar el temporizador

15 y los diodos emisores de luz 13. El bloque 16 se basa en un 74HC00, del que sólo se utilizan dos de las cuatro puertas NAND 17. Las variables de entrada de dicho bloque 16 son la señal de encendido 18, la señal de modo crepuscular 19, y la señal que indica la ausencia de luz de ambiente 20.

Las señales 18 y 19 se obtienen via radiofrecuencia de un circuito emisor-codificador 22, mientras que la señal 20 es directamente la tensión de salida de la célula fotovoltaica 3 (esta señal 20 es un nivel alto, 1, cuando la célula 3 se encuentran bajo iluminación, mientras que es un nivel bajo, 0, cuando la célula 3 se encuentran bajo ausencia de luz). En la siguiente tabla se puede ver el estado de los diodos emisores de luz (encendido/apagado) que forman parte de los indicadores luminosos 13, en función de los valores de las variables lógicas de entrada del bloque 16 : señal señal señal indicadores 18 19 20 luminosos 0 0 0 apagado 0 0 1 apagado 0 1 0 apagado 0 1 1 apagado 1 0 0 encendido 1 0 1 encendido 1 1 0 encendido 1 1 1 apagado El circuito electrónico de control 14 comprende además un interruptor ultraminiaturizado 23, tal como un microinterruptor SPTD de accionamiento por palanca. Este interruptor 23 tiene la función de desconectar la alimentación de las balizas 1 al estar apiladas, al

accionarse mediante un vástago (no mostrado). Dicho vastago, por un lado, esta en contacto con el interruptor 23, mientras que por el otro está libre y es accionado por la tapa 2 de la baliza 1 sobre la que se apila.

La entrada de tensión 24 corresponde al borne positivo de la batería 7, mientras que el resto de componentes forman parte de la configuración del temporizador 15 y son necesarios para su correcto funcionamiento, por lo que no es necesario realizar su análisis.

En la figura 3 también se puede ver el circuito de control receptor-decodificador 21, que esta destinado a recibir y decodificar la señal transmitida por el circuito electrónico emisor-codificador 22. Dicho circuito comprende una antena 25, un circuito receptor 26, un decodificador 27, una pluralidad de microrruptores 28, y un. pull-up. de resistencias 29.

La antena 25 se basa en un monopol k/4 y para su elección se debe tener en cuenta su tamaño, el rango de actuación del radiocontrol y su sencillez de diseño.

El receptor 26 es un RX1005 de RFM, el cual se trata de un receptor ASH que permite un amplio intervalo de esquemas de modulación de pulsos. Tiene un consumo muy bajo, se puede usar sin ningún tipo de licencia, y una gran versatilidad en la codificación/decodificación de la información.

El decodificador 27 es un MC45027 de Motorola, y se trata de un circuito integrado CMOS de bajo consumo, que es capaz de interpretar la información proporcionada por el circuito electrónico emisor-codificador 22. Dicha información esta formada por una trama de nueve bits, cuyos primeros cinco bits son bits de dirección, que permiten 243 direcciones distintas en codificación trinaria y 32 en codificación binaria; y cuyos cuatro bits restantes son bits de datos, de los que se usan dos : uno para la señal 18

y otro para la señal 19.

Los microrruptores 28 sirven para asignar la dirección a los citados cinco bits (un microrruptor-un bit), mientras que el. pull-up. de resistencias 29 permite escoger entre el nivel alto y el nivel bajo para cada una de las entradas de dirección del decodificador 27.

En la figura 4 se representa el circuito electrónico emisor/codificador 22. Dicho circuito realiza la codificación de la señal y la transmisión por radiofrecuencia hacia la baliza 1. El circuito comprende una antena 30, un emisor miniaturizado 31, y un codificador 32.

La antena 30 se basa en un monopolo k/4. Para su elección deben tenerse en cuenta características tales como el tamaño, el rango de actuación del radio control o la sencillez del diseño.

El emisor miniaturizado 31 utilizado se ajusta a la frecuencia de transmisión 433,92 MHz y no requiere licencia en Europa, puesto que se ajusta a la normativa existente para la banda de frecuencias que utiliza. El transmisor genera una modulación on-off-keyed (OOK), a partir de unas tramas que recibe del codificador 32 citado anteriormente.

El codificador 32 genera las tramas de 9 bits que utiliza el emisor 31 para la modulación. Los 5 primeros bits son los de dirección y coinciden con el valor asignado a los 5 primeros pins de entrada del codificador 32, mientras que los 4 bits restantes son bits de datos. De estos cuatro bits sólo se necesitan dos para las señales 18 y 19. El resto de componentes representados en la figura se han diseñado para obtener un periodo de bit de 14 ms, lo que permite una velocidad de transmisión de 72 bps.

La dirección, formada por los primeros 5 bits de las tramas, se asigna mediante el conjunto que forman unos microinterruptores 33 y un pull-up de resistencias 34, lo

que permite escoger entre nivel alto y nivel bajo para cada una de las entradas de dirección del codificador 32. Asi, con esta codificación binaria, se pueden discriminar un total de 32 direcciones distintas.

El funcionamiento de la baliza 1 de la invención es el siguiente.

Una vez se han dispuestos las balizas 1 en las localizaciones deseadas, se procede al encendido de las mismas, siempre que sea necesario. Para ello, la célula fotovoltaica 3 debe generar energía que se almacena en la batería 7. En el circuito electrónico emisor-codificador 22, el codificador 32 genera la trama de 9 bits (los cinco primeros son bits de dirección, la cual viene determinada por los microinterruptores 33 y el. pull-up. de resistencias 34, y los cuatro restantes son los bits de datos), que se transmite, mediante el emisor 31, por radiofrecuencia a una frecuencia de transmisión de 433,92 MHz, a través de la antena 30. Esta trama es recibida por el circuito electrónico receptor-decodificador 21 a través de la antena 25. Esta trama pasa al receptor 26 y seguidamente al decodificador 27, el cual realiza la interpretación de la información codificada en la trama, en el circuito electrónico emisor-codificador 22. Para ello es necesario que los microinterruptores 28 y el. pull-up. de resistencias 29 representen los cinco bits de dirección iguales a los cinco bits de dirección de la trama generada por dicho circuito emisor-codificador 22.

Posteriormente, el decodificador genera las señales 18 y 19, las cuales pasan al circuito electrónico de control 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 por el bloque 16, que polariza el temporizador 15 y los diodos emisores de luz 13, realizándose el encendido o apagado de la baliza

1, según sea la señal obtenida. En el caso de que se produzca el encendido de los diodos 13, la baliza 1 está configurada para que se iluminen cada segundo, con una duración de destello de 80 ms.

Según una realización preferida de la invención, la baliza 1 presenta también, en el interior de su soporte 8, un radar para la obtención de la velocidad de los vehiculos que circulan por la carretera, con la intención de controlarla. En el caso de que dicha velocidad sea superior a la permitida, el radar obtiene automáticamente una foto del vehículo para poder demostrar el hecho al infractor.

A pesar de que se ha hecho referencia a una realización concreta de la invención, es evidente para un experto en la materia que la baliza de señalización descrita es susceptible de numerosas variaciones y modificaciones, y que todos los detalles mencionados pueden ser substituidos por otros técnicamente equivalentes, sin apartarse del ámbito de protección definido por las reivindicaciones adjuntas.