АВТОНОМНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕПЛО- И/ИЛИ ТЕЛЕВИЗИОННОГО МОНИТОРИНГА

Область техники
Настоящая полезная модель относится к области автоматизированного слежения за перемещением объектов окружающей среды, а более точно - к автономному устройству для тепло- и/или телевизионного мониторинга, которое может быть использовано для мониторинга динамических объектов при условиях отрицательных температур, в течение длительного времени автономной работы, и передачи видеосигнала на расстояние более 50 метров.
Предшествующий уровень техники
Большинство известных в настоящее время портативных WI-FI передатчиков автономных устройств мониторинга оснащены Li-ion аккумуляторными батареями, которые не могут обеспечить работу устройства в течение длительного времени при низких отрицательных температурах и передавать видеосигнал на расстояние более 50 метров.
Известно МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО МУЛЬТИСПЕКТРАЛЬНОГО МОНИТОРИНГА ДИНАМИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ (см., например, RU 179114 U1, опубликован 26.04.2018), которое может быть использовано для мониторинга динамических объектов в условиях плохой видимости и за оптически непрозрачными преградами. Устройство содержит выполненный из перфорированного материала жесткий корпус, внутри которого закреплены блок питания и многоканальный процессор обработки сигналов, к входам которых с помощью проводов подключены закрепленные на стенках корпуса блок радиолокатора, видеокамера высокого разрешения, времяпролетная, инфракрасная, тепловизионная, терагерцовая и лазерная сканирующая камеры, аудио регистратор, газоанализатор, датчики температуры окружающей среды, атмосферного давления, влажности воздуха, модуль памяти, жидкокристаллический дисплей, экран которого выведен на внешнюю стенку корпуса устройства, и модуль беспроводной передачи данных, причем корпус оборудован разъемами для подзарядки блока питания и съема информации с выхода многоканального процессора обработки сигналов.
В процессе мониторинга состояние динамических объектов непрерывно отображается на жидкокристаллическом дисплее. Модуль беспроводной передачи данных передает результаты мониторинга объектов на внешнее устройство для интерпретации. По завершении мониторинга объектов осуществляют выключение источника питания устройства, чтобы не разряжать источник питания, и не выключать все модули по отдельности.
0
Указанное устройство не может работать при температурах ниже -20C, так как в нем используется источник питания, не работающий при отрицательных температурах.
Известен ПОДВИЖНЫЙ ПОСТ ТЕХНИЧЕСКОГО НАБЛЮДЕНИЯ (см, например, RU 142055 U1, опубликован 20.06.2014), представляющий собой мобильный автоматизированный комплекс, предназначенный для слежения за наземными и/или надводными объектами на дальностях до 15 км, в том числе в условиях отсутствия оптической видимости и сложных гидрометеорологических условиях.
Подвижный пост технического наблюдения размещен на грузовом автомобиле и содержит комплекс приборов наблюдения, соединенный кабельной сетью с генератором, рабочими местами оператора и командира, сопряженными с системой спутниковой навигации, аппаратурой связи и передачи данных. В кабине автомобиля расположены: рабочее место оператора и командира, аппаратура связи и передачи данных, персональный навигатор и монитор тепловизионной системы ночного вождения, камера которой размещена в бампере или на радиаторе автомобиля. Генератор выполнен в виде дизель-электрической станции.
Указанный пост технического наблюдения представляет собой довольно крупное устройство, которое нельзя переносить в руках или размещать на переднем стекле автомобиля, и кроме того, устройство не обеспечивает передачу данных на расстояние. В данном случае температурные параметры, по сути, не ограничены, так как устройство устанавливается в кабине автомобиля и питание осуществляется от генератора автомобиля.
В качестве ближайшего решения рассматривается ВИДЕОРЕГИСТРАТОР (см., например, RU 149772 U1, опубликован 20.01.2015). Видеорегистратор содержит корпус с размещенной в корпусе печатной платой и смонтированными на ней электронными компонентами. В корпус встроен объектив камеры и выполнена выемка под опору зеркала заднего вида, с возможностью частичного или полного размещения опоры внутри выемки. Фиксирующий элемент видеорегистратора выполнен в виде верхней части корпуса. Корпус содержит защитный элемент, включающий фиксирующую и пазовую части, на фиксирующую часть нанесен двусторонний скотч.
0
Видеорегистратор представляет собой относительно компактное устройство, которое может крепиться к лобовому стеклу автомобиля, при этом корпус перекрывает часть обзора для водителя. Указанный видеорегистратор не содержит встроенного аккумулятора. Питание видеорегистратора осуществляется от аккумулятора автомобиля, т.е. видеорегистратор не является автономным устройством, которое можно переносить в руках. В видеорегистраторе отсутствует блок, обеспечивающий передачу данных по сети WI-FI. Указанное устройство не может работать при температурах ниже -20C, так как в нем используется источник питания, не работающий при отрицательных температурах.
Краткое изложение существа полезной модели
Технической задачей настоящей полезной модели является обеспечение автономности путем создания автономного тепло- и/или телевизионного устройства, которое может осуществлять беспроводную связь с удаленным устройством в условиях низких температур окружающей среды, особенно при отрицательных температурах ниже минус 15°C в течение длительного времени порядка двух часов и более без подзарядки.
Технический результат заявленной полезной модели заключается в том, что конструкция обладает высоким уровнем автономности по питанию, поскольку не зависит от внешнего зарядного устройства, обладает более широкими функциональным возможностями по сравнению с известными устройствами, т.е. возможностью осуществления беспроводной связи с удаленными устройствами в условиях низких температур окружающей среды, особенно при отрицательных температурах ниже минус 15°C в течение длительного времени порядка двух часов и более без подзарядки.
Кроме того, конструкция устройства обеспечивает зарядку аккумуляторной батареи без извлечения ее из корпуса тепло- и/или телевизионного устройства.
При этом, устройство обеспечивает передачу видеосигнала на расстояние более 50 метров и имеет небольшие габариты.
Указанный технический результат достигается тем, что автономное устройство для тепло- и/или телевизионного мониторинга содержит корпус, в котором размещены
тепло- и/или телевизионная камера, объектив которой установлен в стенке корпуса,
портативный WI-FI передатчик видеосигнала, связанный с тепло- и/или телевизионной камерой,
печатная плата передачи видеосигнала по WI-FI сети со смонтированными на ней портативным WI-FI передатчиком видеосигнала и электронными компонентами, связанная с WI-FI антенной,
аккумуляторная батарея, выходы которой подключены к печатной плате портативного WI-FI передатчика видеосигнала через on/off переключатель, и с выхода печатной платы к тепло- и/или телевизионной камеры,
печатная плата зарядки аккумуляторной батареи со смонтированными на ней электронными компонентами, связанная с выходами аккумуляторной батареи через on/off переключатель,
микросхема регулирования величины напряжения на аккумуляторной батарее, установленная на печатной плате зарядки аккумуляторной батареи и сконфигурированная для ограничения заряда аккумуляторной батареи до порогового значения и ограничения разряда ниже порогового значения.
Предпочтительно в качестве аккумуляторной батареи использована LiFePO4 батарея.
Предпочтительно портативный WI-FI передатчик видеосигнала сконфигурирован для формирования WI-FI сети и передачи видеосигнала в рамках указанной WI-FI сети для просмотра на дистанционном принимающем устройстве.
Предпочтительно печатная плата портативного WI-FI передатчика видеосигнала дополнительно содержит встроенный преобразователь питания, сконфигурированный для переключения величины напряжения питания печатной платы с 5В на 12В и обратно.
Предпочтительно в стенке корпуса установлен Micro USB разъем для подключения к внешнему источнику питания для зарядки аккумуляторной батареи.
Предпочтительно корпус автономного устройства выполнен из пыле- и влагозащитного материала, обладающего прочностью.
Краткое описание чертежей
В дальнейшем полезная модель поясняется описанием предпочтительного варианта воплощения полезной модели со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:
Фиг. 1 изображает общий вид автономного тепло- и/или телевизионного устройства мониторинга, согласно изобретению;
Фиг. 2 изображает вид сзади устройства мониторинга;
Фиг. 3 изображает схематично элементы устройства мониторинга, размещенные в корпусе,
Фиг. 4 изображает вид снизу устройства мониторинга;
Фиг. 5 изображает вид сбоку устройства мониторинга;
Фиг. 6 изображает электрическую блок-схему устройства мониторинга.
Описание предпочтительного варианта воплощения полезной модели
Автономное тепло- и/или телевизионное устройство 1 (фиг. 1) мониторинга содержит корпус 2, в котором установлена тепло- и/или телевизионная камера 3, объектив 4 которой установлен в передней стенке 5 корпуса. В описываемом варианте выполнения используется тепловизионная камера. В настоящее время в технике известны камеры, являющиеся одновременно тепло- и телевизионными камерами.
На задней стенке 6 (фиг. 2) корпуса 2 выполнено отверстие 7, в которое крепится WI-FI антенна 8. Задняя стенка 6 корпуса 2 является съемной и в описываемом варианте выполнения крепится к боковым стенкам посредством винтов 9.
В корпусе установлена печатная плата 10 (фиг. 3) передачи видеосигнала по WI-FI сети со смонтированными на ней портативным WI-FI передатчиком 11 видеосигнала, электронными компонентами (не показаны) и микропроцессором 12 обработки видеосигнала, позволяющими обрабатывать видеосигнал, полученный от тепло- и/или телевизионной камеры 3, и передавать по WI-FI сети посредством WI-FI антенны 8. Портативный WI-FI передатчик 11 видеосигнала сконфигурирован для формирования Wi-Fi сети, к которой подключено дистанционное принимающее устройство, и для передачи видеосигнала в рамках указанной WI-FI сети для просмотра на дистанционном принимающем устройстве.
В корпусе 2 установлена также аккумуляторная батарея 13, выходные клеммы 14 которой соединены через on/off переключатель 15, установленный на нижней стенке 16 корпуса, с входом 17 печатной платы 10, с выхода 18 которой питание подается на вход 19 тепло- и/или телевизионной камеры 3.
В корпусе 2 установлена также печатная плата 20 зарядки аккумуляторной батареи 13 со смонтированными на ней электронными компонентами (не показаны), связанная входом 21 с клеммами 14 аккумуляторной батареи 13 через on/off переключатель 15. Печатная плата 20 содержит микросхему 22 регулирования величины напряжения на аккумуляторной батарее 13, сконфигурированную для ограничения заряда аккумуляторной батареи 13 до порогового значения и ограничения разряда ниже порогового значения.
На нижней стенке 16 (фиг. 4) корпуса 2 установлен разъем 23 для подключения посредством проводов монитора 24 и разъем 25 для аварийного, в случае выхода из строя аккумуляторной батареи, подключения к тепло- и/или телевизионной камере 3 внешнего источника 26 питания, которым может являться либо сеть переменного тока 220 В, либо аккумуляторная батарея автомобиля 12 В.
На нижней стенке 16 установлен разъем 27 Micro USB для питания аккумуляторной батареи 13 от сети 220 В или от любого другого источника питания, например, автомобильной сети 12 В. Величина напряжения, преобразуемого с помощью адаптера и поступающего на аккумуляторную батарею, составляет 5 В.
В качестве аккумуляторной батареи 13 (фиг. 2) использована LiFePO4 батарея. Указанная аккумуляторная батарея является наиболее устойчивой к низким минусовым температурам. Однако используемый тип аккумуляторной батареи нельзя разряжать ниже критических величин, поэтому используется специальная печатная плата 20 зарядки аккумуляторной батареи, которая содержит микросхему 22 регулирования величины напряжения при зарядке аккумуляторной батареи. Указанная микросхема 22 не позволяет также аккумуляторной батарее 13 разрядится, т.е. отключает все устройство 1 при падении напряжения до критической величины около 3,5V.
Данная плата 20 регулирует подачу напряжения на аккумуляторную батарею 13. Заряд осуществляется при напряжении 3,8 В, при подаче большего напряжения элементы аккумуляторной батареи 13 могут "вздуться", то есть при пиковом напряжении зарядка происходит слишком быстро и элементы не выдерживают скорости заряда и перестают функционировать.
Так же микросхема 22 не позволяет батарее 13 полностью разрядится, это необходимо потому, что при полном разряде восстановить работу аккумуляторной батареи не представляется возможным. По сути зарядка до первоначальных значений невозможна по причине того, что у данного типа аккумуляторных батарей при полной разрядке выходное напряжение не падает, а уменьшается емкость батареи, тем самым ухудшаются первоначальные технические характеристики, и соответственно использовать такую аккумуляторную батарею с прежней эффективностью невозможно.
Автономное тепло- и/или телевизионное устройство 1 содержит, как указано выше, портативный WI-FI передатчик 11 видеосигнала, сконфигурированный для формирования WI-FI сети, к которой подключается дистанционное принимающее устройство 28, и для передачи видеосигнала в рамках указанной WI-FI сети для просмотра с помощью приложения на дистанционном принимающем устройстве 28, например, на мобильном телефоне, планшете, компьютере и т.д.
Печатная плата 10 портативного WI-FI передатчика видеосигнала дополнительно содержит встроенный преобразователь питания 29, сконфигурированный для переключения величины напряжения питания печатной платы с 5В на 12В, и при необходимости с 12В на 5 В.
Корпус 2 автономного тепло- и/или телевизионного устройства выполнен из пыле- и влагозащитного материала, обладающего прочностью, например, из пластика или металла.
Работа автономного тепло- и/или телевизионного устройства 1 осуществляется следующим образом.
Перед началом работы тепло- и/или телевизионное устройство 1 закрепляется на поворотном креплении (не показано) или ориентируется в ручном режиме в сторону динамических объектов для мониторинга паттернов их текущего состояния.
При переводе переключателя 15 в положение «on» включено на тепло- и/или телевизионную камеру 3 через печатную плату 10 поступает питание с аккумуляторной батареи 13.
Изображение с тепло- и/или телевизионной камеры 3 через печатную плату 10 передачи видеосигнала и портативный WI-FI передатчик 11 видеосигнала выводится по WI-FI сети на дистанционные принимающие устройства 28, например, на мобильный телефон, планшет, компьютер и т.д., где и осуществляется его просмотр с помощью приложения.
Пример реализации устройства
Автономное тепло- и/или телевизионное устройство содержит:
тепло- и/или телевизионную камеру, поддерживаемый формат видеовыхода: PAL, 8-битовая цифровая шина с сигналами синхронизации, с последовательным высокоскоростным интерфейсом (serializer); информационный интерфейс: FDP-LINK III; интерфейсы управления: RS-232 и 12C;
аккумуляторную батарею емкостью: 2100 мАч; напряжением: 2S1P /2 ячейка/6.6В; разрядом: 20c константа/4°C разрыв;
WI-FI передатчик с частотой передачи: 2400MHz-2483.5MH; режим модема: 802.11b: DSSS (cck, DQPSK, DBPSK); беспроводные протоколы: IEEE 802.11b; IEEE 802.11 г; IEEE 802.n;
плату заряда аккумулятора - применимый Тип батареи: LiFePO4. Батарея над разрядкой защиты от отключения напряжения: 2,4 В, менее 3,0 В для остановки, 5 В выход; выходное напряжение: 5 В; зарядное входное напряжение: 5 В; выходной ток (макс): 2А при напряжении батареи 3,4 В; ток заряда (макс): 2А.
Все компоненты, которые составляют в сборе это устройство, имеют небольшие габариты, например, габариты тепло и/или телевизионной камеры составляют: длина 68,5 мм, диаметр 34 мм.
Работу в необходимом температурном диапазоне обеспечивает аккумуляторная батарея.