УПРАВЛЯЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОБИЛЬНОГО АВТОГОРОДКА С СИНХРОНИЗАЦИЕЙ ПО РАДИОСИГНАЛУ И ПУЛЬТОМ ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ

Техническое решение относится к способам беспроводного управления устройствами и их синхронизации, а именно к дистанционному способу контроля и обеспечению синхронизации беспроводных учебных светофоров, которые используются для пропаганды правил дорожного движения на регулируемом перекрестке.
Цель технического решения заключается в создании управляющих устройств, встраиваемых в светофоры, для мобильного автогородка. Оператор управляет регулируемым перекрестком при помощи пульта дистанционного управления.
Известны изобретения /1, 2, 3/, относящиеся к технике светового регулирования для управления движением городским транспортом, которые сложно использовать для достижения вышеуказанной цели, поскольку изобретения не обладают мобильностью, автономностью и декларированной возможностью дистанционного управления.
Уровень современной техники: аппаратные схемотехнические решения переносятся в плоскость программного кода. Известны патенты по беспроводному управлению устройствами в различных областях промышленности.
Известен способ /4/ дистанционного управления устройством для электромагнитной бесконтактной терапии, при котором связь однонаправленная и отсутствует синхронизация, что лишает данный способ возможности к управлению, по крайней мере, четырьмя одинаковыми устройствами и их синхронизации.
Известен способ и устройство /5/ для предотвращения столкновений в сети датчиков. Способ включает передачу данных с помощью передатчика; сравнение передатчиком оставшегося времени между передачей данных и периодом отсрочки с временем поворота, которое транслируется передатчику из режима передачи (Тх) в режим приема (Rx); выборочно транслирую передатчиком сигнал занятости, указывающий, что канал используется, в соответствии с результатом сравнения; и приема передатчиком сигнала подтверждения (АСК) от приемника после истечения времени поворота.
В связи с использованием небольшого количества устройств (обычно 4) и сравнительно длительного периода между синхронизациями светофоров (1.5 сек.), нет необходимости использовать протокол приема-ответа сообщений, т.е. сигналы занятости и подтверждения не передаются. Вместо этого в настоящем техническом решении используются сообщения длиной в 24 бита, вполне достаточной для передачи состояния светофора с погрешностью дальнейшего переключения сигнала светофора в 0.01 сек.
Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в обеспечении следующих режим работы мобильного учебного регулируемого перекрестка:
- Автономный: переключение сигналов светофоров на перекрестке производиться автоматически.
- Ночной: мигание желтых сигналов транспортных светофоров.
- Ручной: переключение сигналов светофоров производится пользователем при помощи ручного модуля пульта дистанционного управления.
- «Специальный»: включение разрешающих сигналов пешеходных светофоров сопровождается звуковым сигналом (функция предназначена для людей с ограниченными возможностями зрения).
Микроконтроллер обеспечивает синхронизацию и контроль переключения сигналов светофоров на светофорном объекте (регулируемом перекрестке) по беспроводной связи и предусматривает переключение сигналов светофора в режиме, заданном с пульта управления.
Данная задача решается за счет того, что в каждом обособленном светофоре (светофорной стойке), используются радиопередатчик, радиоприемник (в диапазоне RF 433 МГц) и микроконтроллер, запрограммированный в соответствии с блок схемой алгоритма на фиг. 1. Микроконтроллеры запрограммированы в 2-х вариантах:
1) основной (управляющее устройство устанавливается на светофорную стойку, транспортный светофор которой регулирует полосу №1 движения на перекрестке);
2) перпендикулярный (управляющее устройство устанавливается на светофорную стойку, транспортный светофор которой регулирует на перекрестке перпендикулярную полосу движения к полосе №1).
Техническим результатом является обеспечение синхронизации и контроля переключения сигналов светофоров на светофорном объекте (регулируемом перекрестке) и переключения сигналов светофора в режиме, заданном с пульта управления: включить/выключить светодиоды, увеличить/уменьшить скорость, переключить режим, включить/выключить звук.
На фиг. 1 поясняется алгоритм работы микроконтроллера:
1. Функция основного цикла программы микроконтроллера.
2. Управление светодиодами и звукоизлучателем. Режимы светофора:
- 0 - зеленый,
- 1 - желтый,
- 2 - красный,
- 3 - красный, когда на 90 гр. (напротив) желтый,
- 4 - не используется,
- 5 - выключен,
- 6 - ночной режим, желтый включен,
- 7 - ночной режим, желтый выключен.
Если константа counter равна true, то это основной вариант программы микроконтроллера.
Если константа counter равна false - это перпендикулярный вариант программы микроконтроллера.
3. Обработка сигналов с радиоприемника. Синхронизация.
4. Передача 24 бит состояния системы радиопередатчиком.
5. Отображено 24 бита сигнала, используемые для синхронизации устройств:
На фиг. 2 поясняется техническая реализация устройства. На схеме отражено подключение следующих устройств:
1. Микроконтроллер Atmega328 на плате Arduino Nano 3 (CH340G).
2. Приемник сигнала RX 433 Мгц.
3. Передатчик сигнала ТХ 433 Мгц.
4. Транспортный светофор (аверс или реверс режим).
5. Пешеходный светофор №1, работающий синхронно с транспортным.
6. Пешеходный светофор №2, обеспечивающий контроль перпендикулярной полосы движения к пешеходному светофору №1.
7. Светофорная стойка.
8. ULN2003AN - Матрица из семи транзисторов Дарлингтона, 500 мА.
9. Пульт дистанционного управления.
10. Батарея, 12В.
11. Звукоизлучатель (Зуммер).
Управление устройством происходит по радиосигналу RF 433МГц от соответствующих пультов дистанционного управления.
Устройство работает следующим образом. При подключении к источнику питания каждый светофор начинает работу в ночном режиме (режиме мигающего желтого). При удержании на пульте дистанционного управления кнопки «Вкл» около 2 сек., перекресток переходит в автоматический режим (20 сек. по умолчанию на переключение с зеленого). Другие пульты дистанционного управления с данными светофорами работать не будут до выключения/включения питания устройства. Оператор имеет возможность управлять регулируемым перекрестком с помощью пульта дистанционного управления.
Пользовательские функции кнопок пульта дистанционного управления:
Задействованы 16 пультов (приведены цифровые значения, соответствующие принятому сигналу от кнопок включения каждого пульта): 15878913, 10657537, 1728769, 10584321, 2675713, 10532097, 7946241, 1007617, 16646913, 6848769, 10227201, 14619649, 30209, 16217089, 11535617, 16776961.