Дорожный знак или устройство предупредительной световой сигнализации - RU2640219C2
Код документа: RU2640219C2
Чертежи
Описание
Родственные заявки
Приоритет данной заявки основан на заявках на патент Новой Зеландии №595342, 595950 и 596762, включенных в текст данного документа путем ссылки на соответствующие источники.
Область техники, к которой относится изобретение
Данная заявка касается дорожного знака или устройства предупредительной световой сигнализации. Более конкретно, заявка касается дорожного знака или устройства по меньшей мере с одним светодиодом, которое используется для предупреждения автомобилистов об опасных дорожных условиях, связанных с температурой, таких как образование льда.
Предпосылки создания изобретения
Светоотражающие дорожные знаки, обычно известные как катафоты, используются во всем мире, чтобы управлять трафиком и обеспечивать дорожную безопасность. Эти знаки обычно содержат светоотражающий материал, видимый в течение и дня и ночи под действием света от уличных ламп или фар машин. Дорожные знаки широко используются, так как они недороги в производстве, просто устанавливаются и не нуждаются или нуждаются в малом техническом обслуживании, и все же выполняют очень полезную функцию для автомобилистов. Хотя светоотражающие дорожные знаки могут быть эффективны при управлении трафиком, они не помогают автомобилистам в оценке температуры окружающей среды и ее влияния на условия вождения.
Условия вождения могут быть опасными в присутствии льда и, в частности, гололеда. Гололед вообще известен как тонкое ледяное покрытие на дороге или тротуаре, которое является прозрачным и, таким образом, не может быть замечено. У гололеда отсутствуют заметная ледяная крупа, снег или мокрый снег, чтобы указывать, что дорожные условия являются опасными и что скорость вождения нужно снизить. Мосты и путепроводы над дорогой могут быть особенно опасны, поскольку гололед формируется сначала на этих конструкциях вследствие охлаждающего потока воздуха и выше и ниже таких конструкций.
Должно быть понятно, что было бы полезно иметь устройство катафота, которое служит двойной задаче: быть светоотражающим дорожным знаком и предупреждать водителей о потенциальных угрозах безопасности, связанных с температурой окружающей среды, таких как образование льда.
Одна существующая технология, касающаяся светящихся дорожных знаков, питаемых энергией от солнечных элементов, может упоминаться как дорожный столбик с питанием от солнечной батареи, который описан в документе US 2011135386 A1. Эти знаки или столбики постоянно мигают, чтобы предупреждать водителей об опасных участках дороги или опасных условиях. Один недостаток этих существующих солнечных дорожных столбиков состоит в том, что мигающие огни автоматически не включаются и не выключаются в зависимости от изменений в условиях. Кроме того, они должны приводиться в действие дистанционно. Таким образом, они полезны исключительно на тех участках дороги, которые всегда являются опасными для вождения и которые могут контролироваться, а не на участках пути, которые являются периодически опасными, и/или на участках, которые удалены от контролирующих мест.
Другая существующая технология преодолевает проблему управления свечением дорожных знаков или знаков, связывая их с датчиками дорожных условий и с сетью или системой передачи данных. Сеть может автоматически управлять предупредительными сигналами для водителей или требовать дистанционного управления. Недостаток этих систем состоит в том, что они являются дорогими и сложными для монтажа, эксплуатации, технического обслуживания и ремонта и, следовательно, могут быть крайне дорогостоящими для внедрения. Им также недостает гибкости в расположении, поскольку они должны устанавливаться вблизи внешнего пункта сбора данных.
Публикация патента JP 2002-256520 предлагает альтернативное решение, описывающее дорожный знак, который непрерывно светится, меняя цвет в зависимости от температуры. Непрерывное свечение в этом способе не идеально, поскольку оно означает более высокое изнашивание частей и расход энергии, чем может быть допустимо. Кроме того, описанное устройство не учитывает проблемы быстрого циклического включения и выключения, которое может происходить, таким образом приводя к проблемам с долговечностью электрической схемы и устройства в целом.
Для целей данного описания термин "содержит" и его грамматические разновидности должны иметь охватывающее значение, то есть, он будет подразумевать охват не только перечисленных компонентов, на которые он прямо ссылается, но также и других неуказанных компонентов или элементов.
Другие аспекты и преимущества дорожного знака или устройства предупредительной световой сигнализации станут очевидными из нижеследующего описания, которое приводится лишь для примера.
Сущность изобретения
Здесь описывается дорожный знак или устройство с температурным датчиком, который включает свечение по меньшей мере одного светодиода при температурах, приближающихся к образованию льда, таким образом подавая предупреждение автомобилистам об опасных условиях вождения, связанных с низкими температурами.
В первом аспекте предлагается дорожный знак, содержащий корпус, включающий в себя:
a) схемную плату;
b) температурный датчик, подключенный к входной клемме на схемной плате, причем температурный датчик имеет гистерезис по меньшей мере 0,5°C, чтобы предотвращать быстрое циклическое включение/выключение по меньшей мере одного светодиода;
c) фотоэлектрический (photovoltaic, PV) модуль, подключенный к входной клемме на схемной плате;
d) по меньшей мере один элемент аккумулирования энергии, подключенный к входной клемме на схемной плате;
e) по меньшей мере один светодиод, подключенный к выходной клемме схемной платы; причем по меньшей мере один светодиод или светодиоды светятся, когда температурный датчик обнаруживает заранее заданную температуру.
Во втором аспекте предлагается дорожный знак, содержащий корпус, включающий в себя:
a) схемную плату;
b) температурный датчик, подключенный к входной клемме на схемной плате;
c) фотоэлектрический модуль, подключенный к входной клемме на схемной плате;
d) по меньшей мере один элемент аккумулирования энергии, подключенный к входной клемме на схемной плате; и
e) по меньшей мере один светодиод, подключенный к выходной клемме схемной платы, причем по меньшей мере один светодиод или светодиоды светятся, когда температурный датчик обнаруживает заранее заданную температуру;
причем корпус смещается к позиции, в которой по меньшей мере светодиод или светодиоды в корпусе выступают из поверхности, к которой прикреплен дорожный знак, а когда сила прикладывается против направления смещения, корпус вдавливается в поверхность.
В третьем аспекте предлагается дорожный знак, содержащий корпус, включающий в себя:
a) схемную плату, подключенную параллельно устройству аккумулирования энергии, фотоэлектрический модуль и температурный датчик, все подключенные к входной клемме или клеммам на схемной плате;
b) по меньшей мере один светодиод, подключенный к выходной клемме схемной платы, причем по меньшей мере один светодиод или светодиоды светятся, когда температурный датчик обнаруживает заранее заданную температуру;
причем схема содержит между фотоэлектрическим модулем и устройством аккумулирования энергии один смещенный в прямом направлении диод, предотвращающий утечку энергии от устройства аккумулирования энергии, когда энергия света недостаточна для снабжения энергией фотоэлектрического модуля.
Вышеупомянутый дорожный знак и устройство могут обеспечить простой и рентабельный индикатор опасности для того, чтобы уменьшить несчастные случаи вследствие невидимых дорожных опасностей, таких как гололед. Конструкция является такой, что после монтажа дорожный знак или устройство требуют небольшого технического обслуживания. Вследствие того, что конструкция является автономной, она не требует дорогих систем передачи данных или сетей для надежной работы. Знаки или устройства могут использоваться также в отдаленных местах, так как никакой контроль не требуется. Далее, знак или устройство просты по конструкции и сравнительно недороги.
Краткое описание чертежей
Дальнейшие аспекты дорожного знака или устройства предупредительной световой сигнализации станут очевидными из нижеследующего описания, которое дается только как пример и со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
На фиг. 1 показано перспективное изображение дорожного знака одной формы осуществления изобретения.
На фиг. 2 показан вид сверху дорожного знака.
На фиг. 3 показан вид спереди дорожного знака.
На фиг. 4 показан вид сбоку дорожного знака.
На фиг. 5 показан вид снизу дорожного знака.
На фиг. 6 показано перспективное изображение дорожного знака с пространственным разделением деталей.
На фиг. 7 показана одна форма осуществления смещаемого знака.
На фиг. 8 показана альтернативная форма осуществления смещаемого знака.
На фиг. 9 показана форма осуществления сигнального фонаря.
На фиг. 10 показан простой пример устройства схемы для формы осуществления дорожного знака или сигнального фонаря.
На фиг. 11 показана подробная принципиальная схема одной из форм осуществления для дорожного знака.
Подробное описание
Как отмечено выше, данная заявка в целом касается дорожного знака или устройства с температурным датчиком, в котором включается свечение по меньшей мере одного светодиода при температурах, близких к образованию льда.
Для целей данного описания термин "фотоэлектрический модуль" относится к фотоэлектрическому модулю, содержащему множество солнечных элементов, также известных как батарея солнечных элементов. Фотоэлектрические модули генерируют электрическую энергию, преобразуя солнечное излучение в электроэнергию постоянного тока (direct current, DC).
Термин "светодиод" (light-emitting diode, LED) относится к светодиоду, полупроводниковому источнику света. Светодиод работает в течение длительного срока службы с малым потреблением энергии. Светодиоды имеются в широком ассортименте цветов, любой из которых может использоваться для настоящей заявки.
Термины "дорожный знак", "катафот", "дорожный столбик", "визуальный сигнальный блок" и их грамматические разновидности могут использоваться взаимозаменяемо, чтобы описывать отражающее устройство, установлено на основании, таком как поверхность дороги, и используемое для предупреждения водителей об изменениях в дорожных условиях, связанных с низкими температурами.
Термин "гололед" относится к тонкому ледяному покрытию на дороге или тротуаре, которое является прозрачным.
Термин "автономный" относится к знаку, не имеющему каких-либо внешних связей или выступающих элементов.
Термин "температура окружающей среды" относится к температуре непосредственно вокруг корпуса знака.
Термин "свечение" относится к светодиодам, горящим или непрерывно или в цикле выключен/включен, чтобы создать эффект мигания или пульсации света от светодиода или светодиодов.
Термин "около" или "приблизительно" и его грамматические разновидности означает количество, уровень, степень, значение, число, частоту, процент, размер, величину, объем, вес или длину, которые изменяются вплоть до 30, 25, 20, 15, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2 или 1% от исходного количества, уровня, степени, значения, числа, частоты, процента, размера, величины, объема, веса или длины.
Термин "существенно" или его грамматические разновидности этого относится к по меньшей мере приблизительно 50%, например, 75, 85, 95 или 98%.
В первом аспекте предлагается дорожный знак, содержащий корпус, включающий в себя:
a) схемную плату;
b) температурный датчик, подключенный к входной клемме на схемной плате, причем температурный датчик имеет гистерезис по меньшей мере 0,5°C, чтобы предотвратить быстрое циклическое включение/выключение по меньшей мере одного светодиода;
c) фотоэлектрический модуль, подключенный к входной клемме на схемной плате;
d) по меньшей мере один элемент аккумулирования энергии, подключенный к входной клемме на схемной плате;
e) по меньшей мере один светодиод, подключенный к выходной клемме схемной платы; причем по меньшей мере один светодиод или светодиоды светятся, когда температурный датчик обнаруживает заранее заданную температуру.
Изобретатели нашли, что существующие устройства дорожных знаков показывают быстрое циклическое включение/выключение сигнальных огней в случае температуры, равной или близкой к заранее заданной по результатам измерения, при которой сигнальный огонь или сигнальные огни приводятся в действие. Чтобы избежать этого, способы известного уровня техники включают ручное включение или выключение либо использование микроконтроллера. Ручная регулировка не идеальна, так как она требует труда и времени, и знаки не могут быть просто установлены и оставлены для работы. У микроконтроллеров отсутствует устойчивость к внешним воздействиям, присущая пассивным компонентам, как будет описано более подробно ниже, к тому же микроконтроллеры влекут за собой более высокие затраты, делающие устройства менее желательными для массового использования и производства. Устранение потребности в ручном переключении, микроконтроллерах и, несмотря на это, решение проблемы быстрой циклической работы путем внедрения гистерезиса от умеренной до высокой степени при переключении идеально с точки зрения стоимости и надежности.
Температурный датчик может быть биметаллическим выключателем, при это выбор формы и металла элемента выключателя направлены на то, чтобы создать необходимую степень гистерезиса. Альтернативно, температурный датчик может быть термопарой или терморезистором, также предназначенными для того, чтобы иметь необходимый уровень гистерезиса.
Гистерезиса часто избегают в переключателях, где обычно предпочитают точный допуск на выключение/включение. В случае знака и устройств, описанных здесь, верно противоположное, когда некоторая степень гистерезиса очень важна, чтобы избежать быстрого циклического включения и выключения схемы. Вместо этого, схема должна выключаться только после того, как достигнута достаточно высокая температура, при которой никакое образование льда невозможно в применениях предупреждения на дорогах, и включаться и оставаться включенной только тогда, когда гололед является вероятным. Быстрое циклическое включение/выключение может сбивать с толку автомобилистов и может приводить к более быстрой порче компонентов. В идеале выключатель включает схему, когда есть риск гололеда, и выключает ее, когда больше нет риска образования гололеда. Точная температура может изменяться от места к месту.
Температурный датчик может иметь гистерезис по меньшей мере приблизительно 0,75 или 1,0, или 1,5, или 2,0, или 2,5, или 3,0, или 3,5, или 4,0°C, чтобы предотвращать быстрое циклическое включение/выключение по меньшей мере одного светодиода.
В одной форме осуществления степень гистерезиса смещена в направлении продолжения свечения светодиода или светодиодов по меньшей мере на 0,5°C или более от установленной температуры, чтобы гарантировать, что температурные условия теплее, чем температура, которую считают опасной.
Во втором аспекте предлагается дорожный знак, содержащий корпус, включающий в себя:
a) схемную плату;
b) температурный датчик, подключенный к входной клемме на схемной плате;
c) фотоэлектрический модуль, подключенный к входной клемме на схемной плате;
d) по меньшей мере один элемент аккумулирования энергии, подключенный к входной клемме на схемной плате;
e) по меньшей мере один светодиод, подключенный к выходной клемме схемной платы, причем по меньшей мере один светодиод или светодиоды светятся, когда температурный датчик обнаруживает заранее заданную температуру;
причем корпус смещается в положение, в котором по меньшей мере один светодиод или светодиоды в корпусе выступают из поверхности, на которой установлен дорожный знак, а когда сила прикладывается против направления смещения, корпус вдавливается в покрытие.
Смещающее действие могут создавать пружина или пружины. Могут использоваться и другие смещающие механизмы, такие как поршень или пневматический выталкиватель.
Корпус может вдавливаться в покрытие, когда нажимается снегоочистителем или тяжелой машиной.
В одной форме осуществления изобретения этот знак может иметь корпус полусферической формы, сделанный из прозрачного резинового материала. Этот корпус может вмещать компоненты знака, и знак может быть установлен в отверстие в покрытии, таком как покрытие дороги. Кожух, который сопрягается с корпусом, может использоваться вместе со смещающим механизмом, таким как пружина или пружины, или поршень или поршни. Смещающее воздействие смещающего механизма выталкивает знак вверх. Кожух может иметь выступ вокруг внутренней окружности кожуха, который примыкает к корпусу и удерживает его в отверстии в покрытии во время нормальной работы. Когда сила прикладывается к верхней поверхности корпуса, корпус может вдавливаться в отверстие в покрытии против смещающего действия, таким образом опуская знак в покрытие. С помощью изменения глубины отверстия и длины хода смещения, знак может устанавливаться полностью вжатым в покрытие. Когда сила удаляется, тогда смещающее воздействие выталкивает знак снова до положения нормальной работы или не нажатого положения. Этот механизм позволяет знаку опускаться, когда прикладывается направленная вниз сила, таким образом избегая удаления знака снегоочистителем или тяжелой машиной.
Альтернативная смещаемая форма осуществления может включать использование корпуса в форме шара, шаровая форма удерживается внутри кожуха в отверстии в покрытии. Корпус шара может быть изготовлен из прозрачного и эластичного материала, такого как резина. Компоненты знака, такие как светодиоды и батарея, могут находиться в шаре. Корпус шара также может содержать противовес, который нагружает дно шара так, чтобы знак имел тенденцию оставаться в положении со светодиодными индикаторами и частью шара, выступающими из покрытия. Шар может смещаться вверх относительно покрытия подпружиненной опорой, при этом смещающее действие прижимает шар к кольцевому пространству кожуха. Когда прикладывается направленная вниз сила, такая как та, которая испытывается от тяжелой машины или снегоочистителя, шар вдавливается вниз к подпружиненной опоре. Сила может вызывать также вращательное движение шара, который может свободно вращаться в кожухе. Шар может содержать также магнит или магниты (не показанные), которые притягиваются к магниту или магнитам на кожухе. Магниты могут использоваться, чтобы замедлять или автоматически корректировать вращательное движение шара, в дополнение к противовесу.
В третьем аспекте предлагается дорожный знак, содержащий корпус, включающий в себя:
a) схемную плату, подключенную параллельно устройству аккумулирования энергии, фотоэлектрический модуль и температурный датчик, все подключенные к входной клемме или клеммам на схемной плате;
b) по меньшей мере один светодиод, подключенный к выходной клемме схемной платы, причем по меньшей мере один светодиод или светодиоды светятся, когда температурный датчик обнаруживает заранее заданную температуру;
причем схема содержит между фотоэлектрический модулем и устройством аккумулирования энергии один смещенный в прямом направлении диод, предотвращающий утечку энергии из устройства аккумулирования энергии, когда энергия света недостаточна для снабжения энергией фотоэлектрического модуля.
Предотвращение утечки из батареи устраняет потерю заряда батареи, когда фотоэлектрический модуль не принимает или принимает минимальную световую энергию. Дальнейшим преимуществом вышеупомянутой электрической схемы является то, что она устраняет потребность в регуляторах напряжения или микроконтроллерах для управления потоками электроэнергии, таким образом избегая потребности в более дорогих компонентах с более низкой надежностью.
Все компоненты дорожного знака могут быть расположены в корпусе без каких-либо внешних частей вне корпуса. Способы известного уровня техники часто используют внешние части, такие как внешние температурные датчики или проводные подключения многочисленных устройств к одному контроллеру. Описываемый здесь дорожный знак является автономным изделием без внешних частей; это означает, что его монтаж является простым процессом и его техническое обслуживание минимизируется.
Корпус может иметь профиль, наклонный относительно направления движения подъезжающего или отъезжающего транспорта. Этот наклон или наклоны могут помогать силе, вдавливающей указатель в покрытие против направления смещения, или вызывать эту силу.
Поверхность, упоминаемая в вышеописанных аспектах, может быть покрытием дороги, но может также являться частью столба, такого как фонарный столб; ограждения, такого как перила; барьера предотвращения столкновения; или разделительного барьера.
Электрические компоненты, используемые в описанном выше знаке, могут быть пассивными компонентами. Компоненты в целом могут быть выбраны так, чтобы минимизировать требуемое напряжения до величины менее 4 B. Напряжение может быть минимизировано до уровня требуемого напряжения менее 3,5; 3; 2,5; 2; 1,5; 1; 0,75; 0,5 B. Цель уменьшения требуемого напряжения состоит в том, чтобы знак мог быть сделан из простых компонентов, требующих небольшого технического обслуживания. Низкие требуемые напряжения служат также для продления срока службы аккумуляторной батареи устройства, когда оно используется в ситуации с низкой интенсивностью освещения.
Дорожный знак, описанный выше, может быть достаточно теплостойким, чтобы противостоять температуре гидроизоляции из гудрона во время формирования дороги. Дорожные знаки обычно монтируются в то время, когда изоляция из гудрона все еще расплавлена или перед оседанием, следовательно, знак подвергается воздействию критических температур в течение по меньшей мере короткого периода времени. Теплостойкость достигнута при помощи металлического корпуса, содержащего все составные части знака, наряду с использованием пассивных элементов и отсутствием микроконтроллера. В частности, изобретателями было найдено, что микроконтроллеры особенно чувствительны к температурам, испытываемым во время гидроизоляции дороги, вдобавок они являются в общем также менее стойкими и ставят под угрозу работу в течение длительного срока. Высокий уровень надежности был определен изобретателями, как являющийся критичным ввиду того, что знаки, вероятно, будут располагаться в удаленных местах. Необходимость регулярно обслуживать знаки, особенно в удаленных местах, ставило бы под угрозу рыночное предложение устройства из-за больших затрат на обслуживание. Идеальное устройство - то, которое установлено и о котором в значительной степени можно забыть, за исключением случаев, когда оно необходимо в опасных дорожных условиях. Теплостойкость, упомянутая выше, может быть выше 100°C. Температура теплостойкости может быть выше 150°C. Температура теплостойкости может быть от 180 до 200°C.
Светодиод или светодиоды могут мигать, когда достигается заранее заданная температура, и энергия света получается фотоэлектрическим модулем, независимо от уровня энергии в устройстве аккумулирования энергии. При параллельном расположении схемы устройство аккумулирования энергии становится необязательным, что позволяет удалять или перезаряжать устройство аккумулирования энергии независимо от уровня интенсивности освещения.
Схемная плата может содержать LCR-схему, достаточную для генерации импульса напряжением по меньшей мере 2 B, чтобы возбуждать мигание светодиода или светодиодов. Импульс может быть по меньшей мере 2,5 B, по меньшей мере 3 B, по меньшей мере 3,5 B, по меньшей мере 4 B.
Фотоэлектрический модуль может приводиться в действие энергией, принимаемой от фары или фар автомобиля.
В то время как в основном описывается форма осуществления дорожного знака в виде катафота типа "кошачий глаз", следует понимать, что другие устройства дорожного знака также могут использовать подобную конструкцию. Устройство дорожного знака может быть маяком, дорожным знаком, мигающим световым сигналом или другим устройством, использующим описанные светоизлучающие компоненты. Устройство может быть помещено или установлено на покрытии или установлено на промежуточной структуре, такой как сигнальный столбик.
Фотоэлектрический модуль, используемый в знаке или устройстве, может быть расположен на верхней поверхности корпуса, когда монтируется в покрытии так, чтобы он подвергался воздействию света, например, солнечного света. Фотоэлектрический модуль может быть солнечной батареей с напряжением большим чем 0,1 или 0,2, или 0,5, или 0,75, или 1,0, или 1,25, или 1,5, или 1,75, или 2,0 В. Фотоэлектрический модуль может быть 2-вольтовой солнечной батареей.
При свечении дорожный знак или устройство, описанные выше, могут производить мигающий или пульсирующий выходной световой сигнал. Термин "мигающий выходной сигнал" может относиться к паузам между свечением в пределах от 0,015 до 5 секунд, хотя паузы могут быть по желанию большими или меньшими. Термин "пульсирующий" может относиться к количеству света, излучаемого светодиодами, изменяющегося по яркости пульсирующим образом в пределах продолжительности цикла от 0,015 до 5 секунд, хотя импульсы могут по желанию большими или меньшими. Когда светится, знак может производить мигающий выходной сигнал с частотой 1-5 Гц.
Свечение может быть в виде единственной светящейся точки от одного светодиода или в виде многочисленных сигнальных огней от одного или нескольких светодиодов. Там, где используются многочисленные светодиоды, они могут располагаться так, чтобы формировать фигуру или слово. В одной форме осуществления светодиоды могут располагаться так, чтобы формировать слово "ICE" ("ЛЕД").
Мигающий выходной сигнал от знака или устройства может создаваться схемной платой, которая содержит схему мигающего сигнала. Выход этой схемы может быть открытым стоком. Альтернативно, мигающий выходной сигнал может создаваться по меньшей мере одним светодиодом, содержащим интегрированную схему мультивибратора. В еще одной форме осуществления по меньшей мере один светодиод может создавать постоянное свечение без мигания или пульсации. Альтернативно, схемная плата может быть тепловым реле низкого напряжения, программируемым с помощью резистора, причем тепловое реле может содержать по меньшей мере один задающий температуру резистор, температурный датчик, резистор электропитания, клемму заземления и выходную клемму.
Корпус знака или устройства, когда монтируется в покрытии, может иметь по меньшей мере одну верхнюю поверхность и стороны по периметру, причем верхняя поверхность и стороны по периметру огораживают полость, доступную снизу знака. Корпус может быть сформирован как одна часть. Альтернативно, корпус может быть сформирован из множества отдельных частей.
Корпус может быть сформирован из абразивостойкого материала.
Корпус может содержать по меньшей мере одну светоотражающую поверхность из прозрачного материала.
По меньшей мере одна поверхность корпуса может быть прозрачной, чтобы по меньшей мере один светодиод был виден сквозь корпус.
Съемная нижняя крышка на знаке или устройстве может присоединяться к корпусу, чтобы закрывать компоненты в корпусе, с помощью винтов, клея или других способов присоединения. Прокладка может быть помещена между корпусом и съемной нижней крышкой, чтобы предотвращать проникновение воды или твердых частиц. Прокладка может быть сделана из силикона или аналогичного деформируемого материала.
Съемная нижняя крышка может быть изготовлена из литого алюминия. Альтернативно, съемная нижняя крышка быть создана из одного или нескольких прессованных компонентов. Эта нижняя крышка может содержать пружину или пружины, прикладывающие смещающую силу к знаку. Вместо этого смещающая сила может прикладываться от поршня или пружины, расположенных между корпусом и покрытием.
Нижняя крышка может крепиться механически (например, крепежной деталью) или химически (например, клеем) к покрытию. Это нижняя крышка может приклеиваться к поверхности, такой как покрытие дороги. Альтернативно, нижняя крышка может прикрепляться механически или химически к предмету или предметам вблизи дороги, таким как ограждение или фонарный столб.
Температурный датчик, используемый в знаке или устройстве, может располагаться в съемной нижней крышке. Альтернативно, температурный датчик может располагаться в корпусе.
Расположение температурного датчика должно позволять осуществить измерение температуры окружающего воздуха, граничащего с дорогой и/или знаком. Альтернативно, расположение температурного датчика может позволять осуществить измерение температуры основания, например, асфальта.
Элемент аккумулирования энергии, используемый в знаке или устройстве, может быть аккумуляторной батареей. Элемент аккумулирования энергии может быть перезаряжаемым аккумулятором, который может непрерывно подзаряжаться малым током от фотоэлектрического модуля без ухудшения характеристик. Батарея может быть никель-кадмиевой батареей или батареей другого типа, подходящего для использования с фотоэлектрическими модулями.
Схемная плата, используемая в знаке или устройстве, может быть сконфигурирована так, чтобы заставлять по меньшей мере один светодиод светиться, когда температурный датчик измеряет температуру (окружающей среды и/или основания) близкую к той, при которой может формироваться гололед (заранее заданная температура). Температура включения свечения может быть меньше или равна 5°C. Альтернативно, температура включения свечения может быть меньше или равна 4°C или 3,0, или 2,5, или 2,0, или 1,5, или 1,0, или 0,5, или 0,0, или -0,5, или -1,0, или -1,5, или -2,0°C.
В вышеописанных аспектах дорожный знак или устройство могут быть автономными. То есть, может не быть никаких частей или компонентов вне корпуса, это означает, что знак или устройство можно легко производить, продавать, перевозить и монтировать.
Как можно понять из вышеописанного, дорожный знак или устройство могут обеспечить простой и рентабельный индикатор опасности для того, чтобы уменьшить число несчастных случаев из-за невидимых дорожных опасностей, таких как гололед. Конструкция является такой, что однажды установленный дорожный знак или устройство требуют небольшого технического обслуживания. Частота технического обслуживания зависит прежде всего от срока службы элемента или батареи аккумулирования энергии. Вследствие того, что конструкция является автономной, она не требует для надежной работы дорогих систем или сетей передачи данных.
Формы осуществления изобретения, описанные выше, могут также широко толковаться состоящими из частей, элементов и признаков, на которые ссылаются или указывают в описании заявки, по отдельности или вместе, и каких-либо или всех комбинаций каких-либо двух или более упомянутых частей, элементов или признаков, и там, где в данном документе упоминаются конкретные целые числа, имеющие известные эквиваленты в области техники, к которой относятся формы осуществления, такие известные эквиваленты считаются включенными в данную заявку, как отдельно описанные.
Там, где в данном документе упоминаются конкретные целые числа, имеющие известные эквиваленты в области техники, к которой относится данное изобретение, такие известные эквиваленты, считаются включенными в данную заявку, как если бы они были описаны отдельно.
Рабочие примеры
Знак и устройство описываются ниже со ссылкой на подробное описание различных форм осуществления дорожного знака и устройства.
Фиг. 1-5 поясняют форму осуществления дорожного знака в собранном виде. На фиг. 6 показано перспективное изображение знака с пространственным разделением деталей. Дорожный знак, в общем обозначенный стрелкой 1, имеет форму, подобную существующим дорожным знакам, таким как катафот. Дорожный знак 1 содержит корпус 2, являющийся металлическим кожухом с отверстиями для размещения фотоэлектрического модуля или солнечной батареи 3, присоединенной к верхней поверхности корпуса 2, когда он сопрягается с поверхностью (не показанной). Дорожный знак 1 содержит светодиоды 4. Область, окружающая светодиоды 4, может содержать одну или несколько светоотражающих панелей 5. Корпус 2 может иметь наклонные грани 6, чтобы позволить транспорту плавно проезжать по знаку 1. Знак 1 содержит также выступающую часть основания или опору 7, выходящую из основания знака 1 и используемую для того, чтобы помочь опоре знака 1 располагаться в нужном месте на покрытии. Опора 7 может вставляться в отверстие в покрытии. Опора 7 может иметь отверстие 13 для удержания в нем батареи (не показана).
Днище знака показано на фиг. 5. Днище включает компонент 8 основания в виде оболочки из литого алюминия, прикрепленный винтами (9) к корпусу 2. Основание 8 вмещает внутренние компоненты и присоединяется к корпусу 2.
Как показано на фиг. 6, внутри корпуса 2 имеется формованное изделие 10, которое удерживает солнечную батарею 3, печатаную плату (printed circuit board, РСВ) 11, датчик 12 и индикаторы 4 (частично).
На фиг. 7 показан пример смещаемого знака 1. Показанная форма осуществления использует полусферический корпус 2, сделанный из прозрачного резинового материала. Этот корпус 2 вмещает компоненты знака 1. Знак 1 устанавливается в отверстие в покрытии 16, такой как дорога 16. Кожух 17, который сопрягается с корпусом 2, используется вместе со смещающим механизмом, в этом примере - пружинами или поршнями 19. Смещающее действие смещающего механизма 19 толкает знак 1 вверх. Кожух 17 имеет выступ вокруг внутренней окружности кожуха, который ограничивает и удерживает корпус 2 в отверстии в покрытии 16 во время нормальной работы. Когда к верхней части корпуса 2 прикладывается сила, корпус 2 вдавливается в отверстие в покрытии 16 против смещающего действия 19, таким образом опуская знак 1 в покрытие 16. С помощью изменения глубины отверстия и длины хода смещения знак 1 может быть установлен полностью вжатым в покрытие 16. Когда сила удаляется, смещающее действие 19 тогда выталкивает знак 1 снова до положения нормальной работы или не нажатого положения. Этот механизм позволяет знаку 1 опускаться, когда прикладывается направленная вниз сила, таким образом избегается удаление знака 1 снегоочистителем или тяжелой машиной.
На фиг. 8 показана альтернативная форма осуществления смещаемого знака, где корпус 2 знака 1 имеет форму шара, удерживаемого в кожухе 17 внутри отверстия в покрытии 16. Шаровой корпус 2 изготавливается из прозрачного и эластичного материала, такого как резина. Компоненты знака 1, такие как светодиоды 18 и батарея 15, удерживаются в шаре 2. Шаровой корпус 2 содержит также противовес 21, который нагружает днище шара 2 так, чтобы знак 1 имел тенденцию оставаться в положении со светодиодными огнями 18 и частью шара 2, выступающими из покрытия 16. Шар 2 смещается вверх относительно покрытия 16 пружинной опорой 19, и смещающее воздействие толкает шар 2 к кольцевой части кожуха 17. Когда прикладывается направленная вниз сила, такая как испытываемая от тяжелой машины или снегоочистителя, шар 2 толкается вниз к пружинной опоре 19. Сила также может вызывать вращательное движение у шара 2, который может свободно вращаться в кожухе 17. Шар 2 может содержать также магнит или магниты (не показанные), которые притягиваются к магниту или магнитам 20 на кожухе 17. Магниты 20 могут использоваться в дополнение к противовесу 21, чтобы замедлять или автоматически корректировать вращательное перемещение шара 2.
На фиг. 9 показано альтернативное устройство, являющееся маяком 50, использующим многие из тех же самых компонентов и принципов знака 1, описанного выше. Маяк 50 содержит солнечную батарею (не показанную), связанную с источником энергии (не показанным), и один или несколько светодиодных индикаторов 53. Светодиодные индикаторы 53 установлены в корпус 52, который удерживает различные компоненты узла. Корпус 52 может быть установлен на основании или втулке 51. Эта втулка 51 может быть расположена, например, поверх дорожного конуса (не показанного), или сделана достаточно большой, чтобы использоваться как конус предупреждения сам по себе.
На фиг. 10 показано упрощенное схемное решение электрической схемы 100 внутренней части знака 1 или устройства 50. На фиг. 11 показана более подробная принципиальная схема одной формы осуществления схемы 100 дорожного знака 1. Схема 100 может содержать солнечную батарею 101, включенную параллельно с батареей 102 и схемной платой 103. Соединение между солнечной батареей 101 и батареей 102 включает однонаправленный диод 104, предотвращающий обратный поток электричества, таким образом, устраняющий истощение батареи 102 в ситуациях низкой световой энергии. Схема 100 содержит также выключатель 105, являющийся температурным датчиком, таким как биметаллический выключатель. Схема 100 соединена с одним или несколькими светодиодными индикаторами 106.
Выбор биметаллического выключателя 105 был определен как выгодный, так как выключатель 105 по своему существу имеет некоторую степень гистерезиса. Гистерезиса часто избегают в выключателях, где обычно предпочитают точный допуск на выключение/включение. В случае знака 1 и устройств 50, описанных здесь, верно противоположное, когда степень гистерезиса очень важна, чтобы избежать быстрого циклического включения и выключения схемы 100. Вместо этого, в приложениях предупреждения о дорожных опасностях схема должна выключаться только тогда, когда достигнута достаточно высокая температура, при которой гололед невозможен, и включаться и оставаться включенной только тогда, когда гололед является вероятным. Быстрое циклическое включение/выключение может сбивать с толку автомобилиста и приводить к более быстрой порче компонентов. В идеале выключатель 105 включает схему 100, когда есть риск гололеда, и выключает ее, когда больше нет риска образования гололеда. Точная температура может изменяться от места к месту, но включение происходит приблизительно при 1-2°C.
Во время работы солнечная батарея 101 генерирует 2,2 B напряжения заряда для схемной платы 103. В случае отсутствия световой энергии батарея 102 обеспечивает питание для схемной платы 103. Батарея 102 может иметь на выходе питания приблизительно 1,2 B. Показанная схемная плата 103 содержит такую схему мигающего сигнала, что когда выключатель 105 замкнут, схема мигающего сигнала работает и генерирует импульс света посредством светодиодного источника или источников 106 света. Импульс или мигание происходит с частотой 1-5 Гц, эта частота изменяется в зависимости от уровня питания, получаемого схемной платой 103. Схема мигающего сигнала содержит LCR-схему, чтобы сохранять и формировать заряд, который затем выделяется в каждом импульсе или мигании. Результатом является то, что напряжение мигания 4 B может генерироваться с использованием источника питания с батареей 102 напряжением 1,2 B или источника питания с солнечной батареей 101 напряжением 2,2 B. Однако частота мигания изменяется в зависимости от подводимой энергии: с более медленной частотой от более низкого подводимого напряжения в сравнении с более высокой частотой повторения от более высокого подводимого напряжения.
Заметим, что все вышеуказанные компоненты являются пассивными электрическими компонентами. Это важно для уменьшения потребности в энергии схемы 100 и следовательно для уменьшения затрат и потребности в техническом обслуживании. Также неожиданно, что компоненты являются замечательно устойчивыми к воздействию теплоты. Использование микроконтроллера, например, невозможно для применения по меньшей мере дорожного знака 1, когда температура, при которой гудрон используется во время изготовления дороги (и температура, которой знак 1 таким образом подвергается, когда покрывается вяжущим составом на дороге), плавит или повреждает микроконтроллер. В отличие от этого используемые пассивные элементы замечательно стойки к высокому нагреву, испытываемому во время уплотнения дороги, вплоть до 190°C. Пассивные элементы минимизируют напряжение до менее 4 B, более типично - до менее 2,5 B.
Когда уровень отраженного света превышает заранее заданный уровень, фотоэлектрический модуль 5, 101 заряжает аккумуляторную батарею 21, 102. Когда уровень окружающего света падает ниже заранее заданного уровня, схему снабжает энергией аккумуляторная батарея 21, 102.
Свет от автомобилей также может использоваться, чтобы генерировать энергию от фотоэлектрического модуля, хотя предпочтительнее более постоянный источник энергии, такой как солнце.
Как показано по меньшей мере на фиг. 2, может использоваться светодиодная матрица 106. Светодиоды могут располагаться по различным схемам, чтобы формировать фигуры или даже слова, такие как слово "ICE" ("ЛЕД").
Дорожный знак 1 или устройство 50 могут использоваться для предупреждения автомобилистов об опасностях, связанных с температурой, посредством установки по меньшей мере одного дорожного знака 1 или устройства 50 на поверхности, например, дороги, ограждения или фонарного столба. Как правило, многочисленные знаки или устройства должны устанавливаться в заданном районе. По меньшей мере один светодиод 7, 106 зажигается в мигающий фигуре схемой 100, когда температурный датчик 20, 105 обнаруживает заранее заданную температуру. Таким образом, автомобилисты могут предупреждаться о наличии льда, такого как гололед, и, возможно, о других дорожных опасностях, связанных с температурой.
Аспекты дорожного знака и устройства были описаны только для примера, и должно быть понятно, что изменения и добавления к нему могут быть сделаны в пределах объема прилагаемой формулы изобретения.
Реферат
Изобретения относятся к области дорожных знаков или устройств предупредительной световой сигнализации. Описываются дорожный знак и связанное с ним устройство световой предупредительной сигнализации. Дорожный знак или устройство содержит температурный датчик, который при заранее заданной температуре включает свечение по меньшей мере одного светодиода. Эта температура может быть связана с образованием льда. Светодиод(-ы) может мигать, чтобы предупреждать автомобилистов об опасных дорожных условиях. Дорожный знак или устройство использует простые компоненты, чтобы повысить надежность, особенно когда устройство подвергается высокому нагреву, такому как при монтаже устройства в горячую гудроновую гидроизоляцию. Кроме того, устройство содержит переключающий элемент, который предотвращает быстрое циклическое включение/выключение. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 11 ил.
