Модифицированный модуль датчиков для защитного устройства для головы
MODIFIED SENSOR MODULE FOR A HEAD PROTECTION DEVICE

Область техники
[0001] Настоящее изобретение относится к области средств индивидуальной защиты, а также к модулю датчиков для модификации средств индивидуальной защиты. В частности, настоящее изобретение относится к модифицированному модулю датчиков для защитного устройства для головы.
Уровень техники
[0002] При работе в областях, где, как известно, имеется или имеется вероятность наличия пыли, дыма, газов или других загрязняющих веществ, которые потенциально опасны или вредны для здоровья, работник обычно использует респиратор или источник подачи чистого воздуха. Хотя доступно множество респираторных устройств, некоторые наиболее широко используемые устройства включают электроприводные воздухоочистительные респираторы (PAPR) или автономные дыхательные аппараты (SCBA). PAPR, как правило, включает в себя воздуходувную систему, содержащую вентилятор, приводимый электродвигателем, для подачи принудительного потока воздуха через трубку в защитное устройство для головы, носимое пользователем. PAPR, как правило, включает в себя устройство (например, турбину), которое всасывает окружающий воздух через фильтр, принудительно подает воздух через дыхательную трубку в шлем или защитное устройство для головы для снабжения зоны дыхания пользователя вокруг носа или рта отфильтрованным воздухом. SCBA обеспечивает подачу чистого воздуха из баллона со сжатым воздухом через трубку или штанг во внутреннее пространство защитного устройства для головы, носимого пользователем.
[0003] Во многих случаях для пользователя важно быть уверенным в том, что его РРЕ работает надлежащим образом. Кроме того, менеджеры по технике безопасности на рабочих местах, требующие использования РРЕ, хотят иметь возможность подтверждения, что их сотрудники используют правильные РРЕ, и что РРЕ используются по назначению.
Сущность изобретения
[0004] Настоящее изобретение обеспечивает модифицированный модуль датчиков, который может быть добавлен в существующее защитное устройство для головы. Модифицированный модуль датчиков в соответствии с настоящим изобретением сталкивается с проблемами простоты установки пользователем, использования и удаления пользователем на регулярной основе, потенциально ежедневно, без инструментов или обучения. Таким образом, эти факторы требовали крепежного механизма, который бы являлся простым для обеспечения быстрого доступа, но достаточно надежным, чтобы выдерживать удары (устройство не должно смещаться при ударе по устройству для головы или по любой причине во время использования), и расположенного так, чтобы устройство могло выполнять все необходимые действия по выявлению и сбору информации.
[0005] Модифицированный модуль датчиков может включать в себя множество элементов. По меньшей мере в одном воплощении модифицированный модуль датчиков для использования с защитным устройством, включающим в себя забрало и шлем, содержит корпус для датчиков и крепежный механизм. Корпус для датчиков содержит датчик обнаружения головы для определения того, когда защитное устройство для головы надето. Корпус для датчиков также содержит датчик положения для определения положения забрала относительно шлема. Модифицированный модуль датчиков дополнительно содержит крепежный механизм, прикрепленный к корпусу. Крепежный механизм стыкуется с первым шарнирным компонентом шарнирного узла в защитном устройстве для головы с целью съемной установки модуля датчиков в защитном устройстве для головы, при этом шарнирный узел обеспечивает перемещение забрала относительно шлема.
[0006] В некоторых случаях корпус для датчиков также содержит батарею.
[0007] В некоторых случаях корпус для датчиков также содержит датчик температуры для определения температуры окружающей среды во внутреннем пространстве защитного устройства для головы.
[0008] В некоторых случаях корпус для датчиков также содержит акселерометр для выявления движения головы человека, носящего защитное устройство для головы.
[0009] В некоторых случаях корпус для датчиков также содержит аудиопреобразователь.
[0010] В некоторых случаях пользовательский интерфейс содержит по меньшей мере один светодиод (LED).
[0011] В некоторых случаях крепежный механизм заменяет второй шарнирный компонент шарнирного узла.
[0012] В некоторых случаях модуль датчиков не заменяет какие-либо компоненты шарнирного узла при установке в защитном устройстве для головы.
[0013] В некоторых случаях модуль датчиков может быть установлен без использования каких-либо инструментов.
[0014] В некоторых случаях модуль датчиков помещается во внутреннем пространстве забрала защитного устройства для головы, когда модуль датчиков установлен в защитном устройстве для головы, и когда забрало находится в опущенном положении.
[0015] В некоторых случаях модуль датчиков не оказывает негативного влияния на работу шарнирного узла при его установке в защитном устройстве для головы.
[0016] В некоторых случаях крепежный механизм с возможностью съема прикреплен к корпусу для датчиков.
[0017] В некоторых случаях крепежный механизм выполнен за единое целое с корпусом для датчиков или неразъемно прикреплен к нему.
[0018] В некоторых случаях батарея может быть заменена без использования каких-либо инструментов, когда модуль датчиков установлен в защитном устройстве для головы.
[0019] В некоторых случаях модуль датчиков характеризуется классом защиты от внешних воздействий (IP).
[0020] В некоторых случаях корпус для датчиков дополнительно содержит компонент связи по технологии Bluetooth.
[0021] Модуль датчиков по пункту 1, в котором датчик обнаружения головы содержит инфракрасный датчик.
[0022] Настоящее изобретение дополнительно включает набор, содержащий модуль датчиков, как описано в настоящем документе, и персональный узел связи, при этом модуль датчиков связывается с персональным узлом связи с применением технологии Bluetooth.
[0023] Настоящее изобретение дополнительно включает набор, содержащий модуль датчиков, как описано в настоящем документе, и защитное устройство для головы.
[0024] Настоящее изобретение обеспечивает множество преимуществ по сравнению с уровнем техники. Например, модифицированный модуль датчиков может позволить пользователям или владельцам защитных устройств для головы эффективным образом модернизировать свои защитные устройства для головы для определения, когда забрало защитного устройства для головы открыто. Кроме того, в некоторых случаях модифицированный модуль датчиков может быть установлен в защитном устройстве для головы без использования инструментов.
[0025] Настоящее изобретение обеспечивает способ подтверждения того, что пользователь носит защитное устройство для головы, в некоторых случаях благодаря применению датчика обнаружения головы. Эта информация позволяет менеджерам программ безопасности убеждаться в том, что пользователи защитных устройств для головы соблюдают требования ношения защитных устройств для головы.
[0026] Настоящее изобретение обеспечивает возможность определения температуры внутреннего пространства защитного устройства для головы, воздействию которой подвергается рабочий. Это позволяет определить, что рабочий может быть слишком горячим, что рабочий может испытывать усталость из-за воздействия температуры, или даже что воздуходувка, подключенная к защитному устройству для головы, не работает должным образом.
[0027] Настоящее изобретение обеспечивает способ ретроспективного определения того, находилось ли забрало защитного устройства для головы в открытом или закрытом положении во время события или травмы.
[0028] Настоящее изобретение может обеспечивать решение, являющееся надежным в рабочей среде, на основании класса защиты от внешних воздействий (класс IP).
Краткое описание чертежей
[0029] Настоящее изобретение может быть понятно в более полной мере при рассмотрении следующего подробного описания различных воплощений изобретения совместно с прилагаемыми чертежами, на которых:
[0030] Фиг. 1 - системная схема защитного устройства для головы, воздуходувки и узла связи.
[0031] Фиг. 2 - вид в перспективе модифицированного модуля датчиков.
[0032] Фиг. 3 - системная схема электронных компонентов в модифицированном модуле датчиков.
[0033] Фиг. 4а и 4b - покомпонентные виды модифицированного модуля датчиков.
[0034] Фиг. 5 - первая сторона модифицированного модуля датчиков.
[0035] Фиг. 6 - вторая сторона модифицированного модуля датчиков.
[0036] Фиг. 7а - увеличенное изображение шарнирного узла в защитном устройстве для головы.
[0037] Фиг. 7b - один из примеров шарнирного узла для защитного устройства для головы.
[0038] Фиг. 8 - модифицированный модуль датчиков, состыкованный с компонентами шарнирного узла.
[0039] Фиг. 9а и 9b - элемент на модифицированном модуле датчиков, соответствующий элементу на задней стороне кулачка поворотного гнезда.
[0040] Фиг. 10а-10с - модифицированный модуль датчиков, установленный в защитном устройстве для головы.
[0041] Фиг. 11 - модифицированный модуль датчиков, наложенный на место его установки в защитном устройстве для головы.
[0042] Фиг. 12 - альтернативное воплощение модифицированного модуля датчиков.
[0043] Следует понимать, что возможное применение воплощений и возможные конструктивные изменения могут иметь место без отклонения от объема настоящего изобретения. Фигуры не обязательно приведены в масштабе. Подобные ссылочные позиции на фигурах относятся к подобным компонентам. Однако следует понимать, что использование ссылочной позиции для указания компонента на определенной фигуре не обязывает обозначать компонент на другой фигуре той же ссылочной позицией.
Подробное описание изобретения
[0044] На Фиг. 1 показана системная схема 100 защитного устройства 110 для головы, воздуходувки 120 и узла 130 связи. Узел 130 связи может связываться с модулями связи в воздуходувке 120 или в модифицированном модуле датчиков, с маячками или другими датчиками, которые могут быть расположены в окружающей среде, а также с облачной сетью 140, которая может обеспечивать информацию для пользовательского устройства 150 для обработки данных, такого как мобильный телефон, планшет или компьютер. Защитное устройство 110 для головы содержит забрало 112, выполненное такого размера, чтобы соответствовать размеру по меньшей мере носа и рта пользователя. Забрало 112 содержит стекло 116, прикрепленное к шлему 118 посредством рамного узла 114. Шарнирные узлы 113 соединяют рамный узел 114 со шлемом 118 с каждой стороны рамного узла 114. Шарнирные узлы 113 обеспечивают вращение забрала 116 в открытое или закрытое положение относительно шлема 118. Шлем 118 также может называться оболочкой, и эти термины в настоящем документе используются взаимозаменяемо.
[0045] Как описано в настоящем документе, модифицированный модуль датчиков может быть установлен в защитном устройстве для головы таким образом, чтобы крепежный механизм модифицированного модуля датчиков стыковался с компонентом шарнира 113. В некоторых случаях модифицированный модуль датчиков может служить заменой для компонента шарнира 113. Модифицированный модуль датчиков может содержать множество датчиков и других компонентов, например датчик положения. Когда модифицированный модуль датчиков установлен в защитное устройство 110 для головы, датчик положения определяет положение забрала 112 относительно шлема 118 с целью определения того, находится забрало в открытом пли закрытом положении. В некоторых случаях датчик положения может определять, находится ли забрало 112 в частично открытом положении, и если находится, то в какой степени оно открыто (например, в процентах или градусах).
[0046] Защитное устройство 110 для головы соединено с воздуходувкой 120 посредством шланга 119. Воздуходувка 120 может представлять собой источник подачи воздуха любого типа, например, воздуходувочный узел для электроприводного воздухоочистительного респиратора (PAPR), баллон с воздухом для автономного дыхательного аппарата (SCBA) или любое другое устройство, подающее воздух в защитное устройство 110 для головы. На Фиг. 1, воздуходувка 120 представляет собой воздуходувочный узел для PAPR. PAPR обычно применяются людьми в областях, где, как известно, имеется наличие или существует вероятность наличия пыли, дыма или газов, которые потенциально опасны или вредны для здоровья. PAPR, как правило, включает в себя воздуходувочный узел, содержащий вентилятор, приводимый электродвигателем, для доставки принудительного потока воздуха пользователю респиратора. Воздух поступает от воздуходувочного узла PAPR через шланг 119 во внутреннее пространство защитного устройства 110 для головы.
[0047] Защитное устройство 110 для головы и, в частности, шлем 118 защитного устройства 110 для головы могут опираться на голову пользователя с использованием подвески (не показана).
[0048] Модифицированный модуль датчиков может содержать модуль связи, который позволяет модифицированному модулю датчиков обмениваться информацией с узлом 130 связи. Узел 130 связи содержит процессор, модуль связи и источник питания. Модуль связи узла 130 связи или модифицированного модуля датчиков может характеризоваться любыми необходимыми возможностями связи, такими как: RFID (включая NFC), Bluetooth, включая любые поколения технологии Bluetooth, и возможности связи WiFi. Модуль связи узла 130 связи или модифицированного модуля датчиков может также характеризоваться возможностями любых типов беспроводной связи, таких как радиочастотная связь или связь Zigbee.
[0049] Узел 130 связи может содержать пользовательский интерфейс, такой как дисплей, световые индикаторы, кнопки, клавиши (такие как клавиши-стрелки или другие индикаторные клавиши), и он может быть выполнен с возможностью выдачи предупреждений пользователю рядом способов, таких как генерирование звуковых или визуальных предупреждающих сигналов или вибрация. В некоторых случаях пользовательский интерфейс узла 130 связи может быть использован для управления электронными настройками защитного устройства 110 для головы или воздуходувки 120 с целью обеспечения более простого доступа пользователя к установке настроек, в частности, при ношении воздуходувки 120 на нижней части спины, где доступ к ней пользователя затруднен.
[0050] Узел 130 связи может быть портативным, благодаря чему пользователь может его переносить или надевать. Узел 130 связи также может быть персональным, при этом он может использоваться человеком и обмениваться данными со средством индивидуальной защиты (РРЕ), закрепленным за этим человеком. На Фиг. 1, узел 130 связи прикреплен к пользователю с помощью ремешка 134. Тем не менее, узел связи может переноситься пользователем или быть прикреплен к пользователю и другими способами, например, он может быть прикреплен к РРЕ, надетому на пользователя, к другой одежде, надетой на пользователя, он может быть прикреплен к ремню, поясу, пряжке, зажиму или другому крепежному механизму, что будет понятно для специалиста в данной области после прочтения настоящего раскрытия.
[0051] Узел 130 связи может получать информацию от защитного устройства 110 для головы и воздуходувки 120 и передавать информацию на них. Узел 130 связи отправляет информацию в облачную базу 140 данных и получает информацию из нее. Такая информация может включать информацию о статусе защитного устройства 110 для головы и воздуходувки 120, информацию о перемещении, температуре или другую информацию, связанную с человеком, носящим защитное устройство 110 для головы и воздуходувку 120, а также информацию от других датчиков или маячков, которые могу быть расположены в окружающей среде или в коммуникационной близости защитного устройства 110 для головы и воздуходувки 120.
[0052] Пользователь может получать доступ, просматривать и изменять информацию, хранимую в облачной базе 140 данных, через веб-интерфейс на пользовательском устройстве 150 для обработки данных, таком как персональный компьютер, мобильное устройство или планшет.
[0053] Фиг. 2 представляет собой вид в перспективе модифицированного модуля 200 датчиков. Модифицированный модуль датчиков содержит кулачок 210 поворотного гнезда (напротив выступа 270). Кулачок 210 поворотного гнезда и выступ 270 служат в качестве крепежных механизмов для обеспечения удержания модифицированного модуля 200 датчиков в защитном устройстве для головы при установке в защитном устройстве для головы. Кулачок 210 поворотного гнезда и выступ 270 также воспроизводят действие кулачка компонента шарнирного узла для обеспечения вращения или поворота забрала относительно шлема в защитном устройстве для головы таким же образом после установки модифицированного модуля 200 датчиков, как и до его установки.
[0054] Модифицированный модуль 200 датчиков может содержать корпус, состоящий из двух сторон - стороны 220 корпуса и стороны 240 корпуса. Эти две части корпуса (сторона 220 корпуса и сторона 240 корпуса) обеспечивают возможность отдельного формования частей корпуса и их последующего скрепления вместе после установки смонтированной печатной платы в корпусе. Множество частей корпуса могут быть перманентно соединены с помощью таких процессов как применение адгезива, лазерная сварка, ультразвуковая сварка или любой другой способ соединения или скрепления компонентов друг с другом. Корпус также может быть изготовлен методом 3D-печати. Крышка 260 с вырезом для плоской круглой батареи закрывает отверстие, через которое небольшая батарея, такая как литий-ионная плоская круглая батарея, может вставляться во внутреннее пространство корпуса модифицированного модуля 200 датчиков. Батарея может обеспечивать электропитание для электронных компонентов внутри модифицированного модуля 200 датчиков. Крышка 260 с вырезом для плоской круглой батареи может быть загерметизирована по отношению к стороне 220 корпуса посредством уплотнительного кольца или другого способа уплотнения для предотвращения попадания влаги или пыли во внутреннее пространство корпуса. Крышка 260 с вырезом для плоской круглой батареи содержит вырез 262, который обеспечивает для пользователя способ вращения и открывания крышки 260 с вырезом для плоской круглой батареи относительно стороны 220 корпуса с использованием плоской круглой батареи (такой как батарея, предназначенная для заключения внутри корпуса или недавно удаленная из корпуса) или с использованием подобного плоского круглого объекта.
[0055] На Фиг. 3 показана системная схема электронных компонентов в модифицированном модуле 310 датчиков. На Фиг. 3 также показано, как модифицированный модуль 310 датчиков может электронно взаимодействовать с другими компонентами в системе обеспечения безопасности. Модифицированный модуль 310 датчиков содержит датчик 311 положения, датчик 312 обнаружения головы, акселерометр 313, датчик 314 температуры, модуль 315 связи и аудиопреобразователь 316. Датчик 311 положения определяет положение забрала относительно шлема защитного устройства для головы. В некоторых случаях датчик 311 положения может определять, находится ли забрало 112 в частично открытом положении, и если находится, то в какой степени оно открыто (например, в процентах или градусах). В качестве примера, датчик 311 положения может представлять собой гироскоп, который вычисляет угловое отклонение, наклон и/или крен (в градусах или радианах) забрала относительно шлема. В другом примере датчик 311 положения может представлять собой магнитометр, который измеряет изменение относительно магнита, установленного в компоненте шарнирного узла. Показатель в процентах может быть оценен относительно того, насколько забрало открыто относительно шлема, посредством определения напряженности магнитного поля или магнитного потока, улавливаемого датчиком 311 положения. Информация о том, что забрало "частично открыто", может использоваться для обозначения того, что пользователь может получать защиту для глаз и лица от опасностей, в то же время получая разумное количество средств защиты органов дыхания. Такое состояние "частично открыто" забрала, если оно сохраняется на короткое время, может помочь пользователю в личном общении с другими работниками. Датчик 111 положения может представлять собой датчики различных типов, например, акселерометр, гироскоп, магнит, переключатель, потенциометр, цифровой датчик положения или датчик давления воздуха. Датчик 111 положения также может представлять собой комбинацию любых датчиков, перечисленных выше, или любых других типов датчиков, которые можно использовать для определения положения забрала относительно шлема.
[0056] Датчик 312 обнаружения головы может определять надето ли защитное устройство для головы на пользователя в заданный момент времени. В одном примере датчик 312 обнаружения головы может представлять собой инфракрасный датчик. Местоположение модифицированного модуля датчиков при установке в защитном устройстве для головы возле подвески, которая поддерживает защитное устройство для головы на голове пользователя, обеспечивает такое расположение инфракрасного датчика, которое позволяет определять, носит ли пользователь защитное устройство для головы. Другие типы датчиков, которые могут быть использованы для определения того, носит ли человек защитное устройство для головы, включают емкостный датчик, герконовый переключатель, датчик углекислого газа, пассивный оптический датчик, термодатчик или электромеханический переключатель.
[0057] Когда защитное устройство для головы надето, акселерометр 313 может определять движение головы пользователя. Такое определение движения может обеспечивать идентификацию активности, которая может нанести вред рабочему. Кроме того, если защитное устройство для головы с модифицированным модулем датчиков не надето, акселерометр 313 не будет определять наличие какого-либо движения, что позволяет использовать акселерометр 313 для подтверждения того, что защитное устройство для головы не надето. Акселерометр 313 может использоваться для обнаружения возникновения удара или падения с высоким ускорением для определения дополнительных подробностей при возникновении опасных событий.
[0058] Датчик 314 температуры определяет температуру окружающей среды во внутреннем пространстве защитного устройства для головы, когда модифицированный модуль 310 датчиков установлен в защитном устройстве для головы. Датчик 314 температуры может использоваться для сбора информации, такой как то, открыто ли забрало в среде с высокой температурой, подвергается ли человек, носящий защитное устройство для головы, тепловому воздействию в высокой степени, и циркулирует ли воздуходувка 320 воздух внутри внутреннего пространства защитного устройства для головы.
[0059] Аудиопреобразователь 316 может анализировать уровень шума в окружающей среде, такой как внутреннее пространство защитного устройства для головы или область, находящаяся сразу снаружи защитного устройства для головы и вблизи уха пользователя, особенно при отсутствии пользователя, носящего средство защиты органов слуха, чтобы определить, безопасна или опасна окружающая среда для слуха пользователя. В некоторых воплощениях аудиопреобразователь 316 может быть расположен в части корпуса модифицированного модуля датчиков, расположенной вблизи уха пользователя, и подвергающейся воздействию внешней окружающей среды, что позволяет определять уровни шума и воздействия окружающей среды. В некоторых случаях аудиопреобразователь 316 может определять место возникновения или направление шума и предупреждать пользователя о приближающихся объектах или людях.
[0060] Модуль 315 связи обеспечивает связь модифицированного модуля датчиков с другими электронными устройствами, такими как узел 330 связи. Модуль связи может включать в себя различные возможности связи, такие как радиочастотная идентификация (RFID) (включая NFC), Bluetooth, включая любые поколения Bluetooth, такие как Bluetooth с низким энергопотреблением (BLE), любой тип беспроводной связи, такой как WiFi, Zigbee, радиочастотные или другие типы способов связи, которые будут очевидны для специалиста в данной области техники после прочтения настоящего раскрытия. Модуль 315 связи может электронным образом взаимодействовать с датчиками, такими как датчик 311 положения, датчик 312 обнаружения головы, датчик 313 температуры, акселерометр 314 или аудиопреобразователь 316, при этом он может передавать информацию от этих датчиков на другие электронные устройства, включая узел 330 связи.
[0061] Модифицированный модуль 310 датчиков может содержать датчики или электронные компоненты других типов, например, модуль вербальной связи, источник питания, такой как батарея, и компонент обработки, USB или другое соединение для перезарядки батарей или съема информации, а также другие электромеханические соединения.
[0062] Узел 330 связи содержит процессор 331, модуль 332 связи и источник питания (не показан). Модуль 332 связи узла 330 связи может характеризоваться любой необходимой возможностью связи, например: RFID, Bluetooth, включая любые поколения технологии Bluetooth, и возможности связи WiFi. Узел 130 связи может также характеризоваться возможностями любых типов беспроводной связи, таких как радиочастотная связь или связь Zigbee.
[0063] Источник питания узла 330 связи может подавать электропитание и на процессор, и на модуль связи. Перезаряжаемая батарея, такая как литий-ионная батарея, может представлять собой компактный и долговечный источник питания. Узел 330 связи может быть выполнен таким образом, чтобы его электрические контакты были открыты или доступны с внешней стороны узла, чтобы позволить перезаряжать узел 330 связи.
[0064] Процессор 331 узла 130 связи может принимать, хранить и обрабатывать информацию. Например, модуль 332 связи в узле 330 связи может принимать информацию от модуля 315 связи в модифицированном модуле 310 датчиков или непосредственно от датчика 311 положения, показывающего положение забрала, открыто ли забрало или закрыто, а также в какое время положение забрала изменилось. Процессор 331 в узле 330 связи может хранить эту информацию и сравнивать ее с другой принимаемой информацией. Другая принимаемая информация может включать, например, информацию от маячка или датчика состояния окружающей среды принадлежащего пользователю устройства 350 для обработки данных, а также информацию из облачной базы 340 данных. Узел 330 связи также может хранить правила, такие как информация о пороговом значении как для продолжительности, в течение которой забрало может находиться в открытом положении до генерирования предупреждения, так и для уровня или типа загрязняющих веществ, который запустит процесс генерирования предупреждения. Например, когда узел 330 связи принимает информацию от маячка или датчика состояния окружающей среды, указывающую на то, что в окружающей среде отсутствуют известные виды опасностей, пороговое значение для забрала, находящегося в открытом положении, может быть бесконечным. Если опасность присутствует в окружающей среде, то в таком случае пороговое значение будет определяться на основании угрозы для пользователя. Радиоактивное излучение, опасные газы или токсичные пары - все это потребовало бы, чтобы пороговое значение составляло порядка одной секунды или менее.
[0065] Пороговые значения для других переменных, таких как температура внутри защитного устройства для головы, могут использоваться для прогнозирования болезненных состояний, связанных с перегревом, при этом пользователю могут рекомендоваться более частые периоды восполнения потери жидкости и/или отдыха. Пороговые значения могут использоваться для предупреждения пользователя об оставшемся количестве прогнозируемого времени работы от батареи. Когда время работы батареи приближается к истечению, пользователь может быть уведомлен/предупрежден о том, что следует завершить текущую задачу и найти новую батарею. При превышении порогового значения для конкретной опасности окружающей среды, пользователю может быть дано экстренное предупреждение об эвакуации прилегающей зоны.
[0066] Пороговые значения могут регулироваться и индивидуализироваться для пользователя на основании таких факторов, как возраст, пол или состояние здоровья пользователя. Пороговые значения, относящиеся к оставшемуся сроку службы батареи, могут регулироваться на основании предполагаемого времени, необходимого для надевания и снятия РРЕ.
[0067] Воздуходувка 320 содержит узел двигателя и вентилятора, который обеспечивает источник воздуха под давлением для защитного устройства для головы. Кроме того, воздуходувка 320 содержит процессор 324 и модуль 322 связи. Процессор 324 может взаимодействовать с другими компонентами внутри воздуходувки 320. Например, процессор 324 может взаимодействовать с батареей или источником питания для воздуходувки 320 с целью определения оставшегося срока службы батареи для конкретной батареи в любой заданный момент времени. Процессор 324 также может связываться с двигателем, управляющим скоростью вентилятора, с целью определения количества воздуха, принудительно подаваемого через фильтр в воздуходувку 320, и, следовательно, оценивать оставшийся срок службы фильтра. Модуль 322 связи электрически связан с процессором 324. Модуль 322 связи может характеризоваться любой необходимой возможностью связи, такой как: RFID (включая NFC), Bluetooth, включая любые поколения технологии Bluetooth, и возможности связи WiFi. Модуль 322 связи может также характеризоваться возможностями любых типов беспроводной связи, таких как радиочастотная связь или связь Zigbee. Модуль связи может связываться по беспроводной связи с узлом 330 связи. В некоторых случаях, модуль связи может связываться с другими устройствами, такими как облачная база 340 данных и пользовательское устройство 350 для обработки данных, такое как персональный компьютер, мобильное устройство или планшет.
[0068] На Фиг. 4а и 4b показаны покомпонентные виды модифицированного модуля 400 датчиков, на каждом из которых изображены виды в перспективе одной стороны компонентов в модифицированном модуле 400 датчиков. Кулачок 410 поворотного гнезда может быть изготовлен в виде одного компонента, а затем прикреплен к корпусу 420 модифицированного модуля датчиков, или он может быть изготовлен как непрерывный компонент с корпусом 420 модифицированного модуля датчиков. В некоторых конфигурациях кулачок 410 поворотного гнезда служит в качестве крепежного механизма для крепления модифицированного модуля 400 датчиков к защитному устройству для головы. Кулачок 410 поворотного гнезда может быть с возможностью съема прикреплен к корпус 420 для датчиков. Кулачок 410 поворотного гнезда может представлять собой неотъемлемую часть или быть перманентно прикреплен к корпусу модифицированного модуля датчиков.
[0069] Кулачок 410 поворотного гнезда содержит две стороны, показанные на Фиг. 4а и 4b, соответственно. Кулачок 410 поворотного гнезда в показанном воплощении служит заменой для компонента шарнирного узла в защитном устройстве для головы. В частности, на стороне кулачка 410 поворотного гнезда, показанной на Фиг. 4b, видны фиксаторы, которые взаимодействуют с кулачком гнезда шарнирного узла защитного устройства для головы. В некоторых конфигурациях кулачок 410 поворотного гнезда может опционально содержать кольцевой (или другой) удерживающий элемент, иногда также называемый выступом, на той же стороне, где расположены фиксаторы, с целью увеличения надежности и лучшего удержания модифицированного модуля датчиков в его положении установки в защитном устройстве для головы. В некоторых других воплощениях модуль датчиков не заменяет какие-либо компоненты шарнира при установке в защитном устройстве для головы. Одно преимущество настоящего изобретения заключается в том, что установка модуля датчиков не оказывает негативного влияния на работу шарнира при его установке в защитном устройстве для головы.
[0070] Сторона кулачка поворотного гнезда, показанная на Фиг. 4а, содержит небольшой выступ, который помещается в сформованном кармане внутри шлема. Выступы могут иметь любую форму, например, квадратную, трапецеидальную или любую форму, используемую для стыковки с существующими элементами защитного шлема или компонентами шарнирного узла. Этот элемент обеспечивает механическую фиксацию, которая дополнительно предотвращает непреднамеренное смещение модифицированного модуля датчиков относительно защитного устройства для головы, особенно в случае, когда владелец шлема испытывает удар сверху при ношении шлема.
[0071] Сторона 420 корпуса модифицированного модуля датчиков содержит несколько ребер (видны на Фиг. 4а), добавляющих устойчивость корпусу, немного отдаляя заднюю сторону печатной платы 430 от внутренней поверхности стороны 420 модифицированного корпуса с целью обеспечения охлаждения компонентов, установленных на РСВ.
[0072] Печатная плата (РСВ) 430 содержит электронные компоненты в модифицированном модуле 400 датчиков. Хотя другие способы интеграции электронных пакетов в устройства будут очевидны для специалиста в данной области техники после прочтения настоящего раскрытия, в этом воплощении показано использование РСВ для монтажа и соединения компонентов. РСВ может содержать множество компонентов, включая датчики, модули связи, процессоры и другие компоненты. РСВ содержит установленный на ней набор пружин для создания электрического контакта с плоской круглой батареей 435. Плоская круглая батарея 435 не прикреплена к РСВ в воплощении, показанном на Фиг. 4а и 4b, но контактирует с ней. Это обеспечивает возможность замены плоской круглой батареи 435. В некоторых воплощениях плоская круглая батарея 435 может быть заменена без использования инструментов при установке модифицированного модуля датчиков в защитном устройстве для головы.
[0073] Сторона 440 корпуса модифицированного модуля датчиков может быть изготовлена посредством процесса формования и быть перманентно прикреплена к корпусу 420 модифицированного модуля датчиков с применением таких технологий, как использование адгезивов и ультразвуковая сварка. Сторона 440 корпуса модифицированного модуля датчиков содержит отверстие 443, через которое обеспечивается доступ к плоской круглой батарее 435 и ее замена. Сторона 440 корпуса модифицированного модуля датчиков содержит кромку 442, обеспечивающую место для опоры уплотнительного кольца 450. Уплотнительное кольцо 450 обеспечивает герметичное уплотнение между модулем 442 корпуса для датчиков и крышкой 460 с вырезом для плоской круглой батареи. Это герметичное уплотнение, наряду с другими вариантами изготовления и конструкции, позволяет модифицированному модулю датчиков достигать различных уровней защиты от внешних воздействий (IP), определенных стандартом IEC 60529 под управлением Американского национального института стандартов (ANSI). Например, в одном воплощении модифицированный модуль датчиков может характеризоваться классом IP, составляющим 67, что указывает на его соответствующие показатели защиты от твердых веществ и жидкостей. Могут использоваться более низкие или более высокие показатели в зависимости от вероятной окружающей среды, в которой будет использоваться модифицированный модуль датчиков и защитное устройство для головы, в котором он установлен.
[0074] На Фиг. 5 показана первая сторона модифицированного модуля 500 датчиков. На этом виде модифицированного модуля 500 датчиков показана сторона 520 корпуса модифицированного модуля датчиков и кулачок 510 поворотного гнезда. Кулачок 510 поворотного гнезда содержит фиксаторы, которые взаимодействуют с кулачком гнезда шарнирного узла защитного устройства для головы.
[0075] На Фиг. 6 показана вторая сторона модифицированного модуля 600 датчиков. На этом виде модифицированного модуля 600 датчиков показана сторона 640 корпуса модифицированного модуля датчиков, задняя сторона кулачка 610 поворотного гнезда, содержащая выступ 616, крышка 660 с вырезом для плоской круглой батареи, которая вставляется в отверстие 642 для плоской круглой батареи. Крышка с вырезом для плоской круглой батареи содержит вырез 662, который обеспечивает снятие крышки для плоской круглой батареи со стороны 640 корпуса модифицированного модуля датчиков с использованием лишь плоской круглой батареи или другого плоского круглого объекта, или ногтя, без использования других инструментов.
[0076] На Фиг. 7а показано увеличенное изображение шарнирного узла 710 в защитном устройстве 700 для головы. На Фиг. 7b показан один из примеров шарнирного узла для защитного устройства для головы.
[0077] Хотя можно использовать любое количество защитных устройств для головы в соответствии с объемом настоящего изобретения, некоторые примеры защитных устройств для головы включают семейство головных уборов серии 3М М, доступное для приобретения у 3М Company of St. Paul, Minnesota. Это семейство головных уборов включает лицевые щитки серии М-100, каски серии М-300 и шлемы серии М-400.
[0078] Шарнирный узел 710 содержит три основных компонента: кулачок 712 гнезда, пружинный зажим 714 и кулачок 716 поворотного гнезда. Шарнирный узел 710 работает таким образом, что по мере открытия забрала 720 защитного устройства 700 для головы, кулачок 712 гнезда вращается вместе с забралом и выходит из зацепления с фиксаторами в кулачке 716 поворотного гнезда. Как только охватываемые элементы кулачка 712 гнезда встречают следующую группу фиксаторов в кулачке 716 поворотного гнезда, забрало защелкивается в этом положении. Пружинный зажим 714 обеспечивает усилие, необходимое для удерживания элементов кулачка гнезда в фиксаторах кулачка 716 поворотного гнезда.
[0079] Шарнирный узел 710 может быть удален из защитного устройства 700 для головы, сначала удалив пружинный зажим 714. Пружинный зажим 714 может быть удален посредством сжатия кромки пружинного зажима 714 в направлении кулачка 716 поворотного гнезда и вытягивания пружинного зажима из отверстия 730 в ободке защитного устройства для головы. После удаления пружинного зажима 714 забрало 720 и рамный узел вместе с кулачком 712 гнезда могут быть вытянуты из отверстия в боковой стороне защитного устройства для головы. Затем кулачок 716 поворотного гнезда можно вытащить через отверстие 730 в ободке защитного устройства для головы.
[0080] На Фиг. 8 показан модифицированный модуль 800 датчиков, состыкованный с компонентом шарнирного узла. В частности, модифицированный модуль 800 датчиков содержит крепежный механизм 816, который служит в качестве замены для кулачка 716 поворотного гнезда в шарнирном узле 810. Крепежный механизм 816 может воспроизводить элементы кулачка поворотного гнезда, как показано на Фиг. 4b.
[0081] На Фиг. 9а и 9b показан элемент 906 в виде выступа на модифицированном модуле 900 датчиков, соответствующий элементу 916 в виде выступа на задней стороне кулачка 912 поворотного гнезда. Элемент в виде выступа на каждом из модифицированного модуля 900 датчиков и на кулачке 912 поворотного гнезда входит в сформованный карман в оболочке шлема и обеспечивает механическое взаимодействие, которое дополнительно предотвращает смещение деталей относительно шлема.
[0082] На Фиг. 10а-10 с показан модифицированный модуль 1100 датчиков, установленный в защитном устройстве 1000 для головы. На Фиг. 10а и 10b показаны, соответственно, виды спереди и сбоку модифицированного модуля 1100 датчиков и защитного устройства 1000 для головы. Как можно заметить на Фиг. 10b, когда модифицированный модуль датчиков установлен в защитном устройстве 1000 для головы, модуль датчиков помещается во внутреннем пространстве забрала, когда забрало находится в опущенном положении.
[0083] Модифицированный модуль 1100 датчиков может быть установлен в защитном устройстве 1000 для головы без использования каких-либо инструментов. Для установки модифицированного модуля 1100 датчиков, шарнирный узел сначала должен быть удален, как было описано применительно к Фиг. 7а и 7b. После удаления шарнирного узла, часть крепежного механизма модифицированного модуля 1100 датчиков может быть вставлена в отверстие в рамке защитного устройства для головы, где когда-то находился кулачок поворотного гнезда. После того как модифицированный модуль 1100 датчиков займет свое положение, кулачок 1112 гнезда может быть повторно вставлен через отверстие в рамке защитного устройства для головы для того, чтобы обеспечивалась стыковка с частью крепежного механизма модифицированного модуля 1100 датчиков, воспроизводящей кулачок поворотного гнезда. Затем может быть повторно вставлен пружинный зажим 1114 для создания усилия между модифицированным модулем 1100 датчиков и кулачком гнезда.
[0084] В некоторых случаях, когда датчик положения в модифицированном модуле датчиков представляет собой магнитометр, магнит может вставляться, прикрепляться или иным способом включаться в кулачок гнезда. Это позволяет магнитометру обнаруживать движение забрала относительно модифицированного модуля датчиков, поскольку движение кулачка гнезда относительно модифицированного модуля датчиков совпадает или сравнимо с движением забрала относительно шлема защитного устройства для головы.
[0085] Другие конфигурации для использования магнитометра или магнита, применяемых для определения положения забрала, входят в объем настоящего изобретения. Магнит может быть физически установлен в множестве вариантов, что будет очевидно специалисту в данной области техники после прочтения данного описания. Другие места и способы крепления магниты станут очевидны для специалиста в данной области техники после прочтения данного описания.
[0086] В некоторых случаях модифицированный модуль датчиков может продаваться в виде набора вместе с узлом связи. Модифицированный модуль датчиков может быть выполнен с возможностью связи с узлом датчиков по Bluetooth. В некоторых случаях модифицированный модуль датчиков требует минимальной калибровки пользователем или не требует такой калибровки вообще. В некоторых случаях набор может дополнительно содержать запасной кулачок гнезда, содержащий магнит, для того, чтобы магнитометр в модифицированном модуле датчиков мог определять положение забрала относительно шлема. В некоторых случаях набор может дополнительно содержать защитное устройство для головы.
[0087] На Фиг. 11 показан модифицированный модуль 1110, наложенный на его место установки в защитном устройстве 1100 для головы.
[0088] На Фиг. 12 показано альтернативное воплощение модифицированного модуля 1200 датчиков. В показанном воплощении модифицированный модуль датчиков содержит зажим 1215, который служит в качестве крепежного механизма для прикрепления модифицированного модуля датчиков к кулачку гнезда или к другому компоненту шарнирного узла. Зажим 1215 сконструирован таким образом, что его ножки защелкиваются вокруг кулачка гнезда, и его опоры устанавливается в поворотные гнезда.
[0089] Множество других воплощений и способов крепления модифицированного модуля датчиков к шарнирному узлу защитного устройства для головы станут очевидны для специалиста в данной области техники после прочтения данного описания.
[0090] Другие варианты модифицированного модуля датчиков также входят в объем настоящего изобретения. Например, в некоторых случаях модуль датчиков содержит пользовательский интерфейс, и при этом пользовательский интерфейс содержит по меньшей мере один LED. Пользовательский интерфейс может содержать другие элементы, обеспечивающие связь с пользователем, такие как кнопка питания или переключатель, динамик для передачи аудиосообщений, возможность вибрации с целью подачи сигнала тревоги, дисплей или индикатор.
[0091] Следует понимать, что другие многочисленные и разнообразные конфигурации могут быть легко предложены специалистами в данной области техники без отхода от сущности и объема настоящего изобретения.
[0092] Следует понимать, что на основании вышеприведенного описания, аспекты настоящего изобретения включают способы и системы определения времени использования (времени ношения) изделий, таких как изделия, представляющие собой РРЕ, путем определения того, удовлетворяют ли они по меньшей мере одному критерию.
[0093] Хотя способы и системы согласно настоящему изобретению были описаны со ссылкой на конкретные приведенные в качестве примера воплощения, средним специалистам в данной области техники будет очевидно, что в них могут быть внесены изменения и модификации без отхода от сущности и объема настоящего изобретения.
[0094] В данном подробном описании предпочтительных воплощений приводятся ссылки на сопроводительные чертежи, на которых показаны специфические воплощения, в которых настоящее изобретение может быть реализовано на практике. Показанные воплощения не охватывают все воплощения согласно настоящему изобретению. Следует понимать, что могут применяться и другие воплощения, при этом могут быть сделаны конструкционные или логические изменения без отклонения от объема настоящего изобретения. Таким образом, нижеследующее подробное описание не следует рассматривать в ограничительном смысле; объем настоящего изобретения определяется приложенной формулой изобретения.
[0095] Если не указано иное, все используемые в настоящем описании и пунктах формулы числовые значения, выражающие размер элемента, количества и физические свойства, должны во всех случаях рассматриваться как модифицируемые термином «приблизительно». Соответственно, если не указано обратное, числовые параметры, указанные в следующем описании и прилагаемой формуле изобретения, являются приблизительными значениями, которые могут изменяться в зависимости от предпочтительных свойств, которые стремятся получить специалисты в данной области техники с применением описанных в настоящем документе идей.
[0096] Используемые в настоящем описании и прилагаемой формуле изобретения формы единственного числа включают воплощения, имеющие ссылки на множественное число, если содержание ясно не указывает на обратное. Используемый в настоящем описании и прилагаемой формуле изобретения, термин «или» обычно применяется в том смысле, который включает значение «и/или», если содержание ясно не указывает на обратное.
[0097] Термины, относящиеся к пространственному расположению, включая, но не ограничиваясь следующими терминами - «вблизи», «дистальный», «нижний», «верхний», «под», «ниже», «над» и «сверху», если таковые используются в настоящем документе, применяются для простоты описания пространственных расположений элементов друг относительно друга. Такие относящиеся к пространственному расположению термины охватывают различные ориентации устройства при использовании или функционировании, в дополнение к частным вариантам ориентаций, показанным на фигурах и описанным в настоящем документе. Например, если изображенный на фигурах объект опрокинут или перевернут, тогда части ранее описанные, как находящиеся внизу или под другими элементами, теперь будут расположены вверху или над указанными другими элементами.
[0098] В рамках настоящего документа, когда, например, элемент, компонент или слой описан, как формирующий «совпадающую границу раздела» с, или расположенный «на», «присоединенный к», «соединенный с», «уложенный на» или «контактирующий с» другим элементом, компонентом или слоем, он может быть расположен непосредственно на, присоединен непосредственно к, соединен непосредственно с, уложен непосредственно на, контактировать непосредственно с, или при этом промежуточные элементы, компоненты или слои могут быть расположены на, присоединены к, соединены с, или контактировать, например, с конкретным элементом, компонентом или слоем. Если элемент, компонент или слой, например, указан, как расположенный «непосредственно на», «присоединенный непосредственно к», «соединенный непосредственно с» или «контактирующий непосредственно с» другим элементом, то в таким случае не предполагается наличия, например, промежуточных элементов, компонентов или слоев. Методики настоящего изобретения могут осуществляться во множестве компьютерных устройств, таких как серверы, портативные компьютеры, настольные компьютеры, ноутбуки, планшетные компьютеры, карманные компьютеры, смартфоны и т.п. Любые компоненты, модули или блоки были описаны так, что они охватывают функциональные аспекты и необязательно требуют реализации с использованием разных аппаратных блоков. Методики, описанные в настоящем документе, также могут осуществляться в аппаратном обеспечении, программном обеспечении, программно-аппаратном обеспечении или их комбинации. Любые элементы, описанные как модули, блоки или компоненты, могут быть осуществлены в интегральном логическом устройстве или по отдельности как обособленные, но операционно совместимые логические устройства. В некоторых случаях различные элементы могут быть осуществлены в виде интегрального схемного устройства, такого как чип или чипсет интегральной схемы. Дополнительно, несмотря на то, что в настоящем описании было описано некоторое количество отдельных модулей, многие из которых выполняют уникальные функции, все функции всех этих модулей могут быть скомбинированы в один модуль или даже разделены на дополнительные модули. Модули, описанные в настоящем документе, являются лишь примерными, и они были описаны таким образом для лучшего понимания.
[0099] При осуществлении в программном обеспечении указанные методики могут быть по меньшей мере частично реализованы с использованием машиночитаемого носителя данных, содержащего команды, которые при их исполнении в процессоре выполняют один или более вышеописанных способов. Машиночитаемый носитель данных может содержать вещественный машиночитаемый носитель данных и может образовывать часть компьютерного программного продукта, который может включать упаковочные материалы. Машиночитаемый носитель данных может содержать оперативное запоминающее устройство (RAM), такое как синхронное динамическое оперативное запоминающее устройство (SDRAM), постоянное запоминающее устройство (ROM), энергонезависимое оперативное запоминающее устройство (NVRAM), электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (EEPROM), флеш-память, магнитные или оптические носители данных и т.п. Машиночитаемый носитель данных также может содержать энергонезависимое запоминающее устройство, такое как жесткий диск, магнитная лента, компакт-диск (CD), цифровой универсальный диск (DVD), диск Blu-ray, голографические носители данных или другое энергонезависимое запоминающее устройство.
[00100] Термин «процессор» в рамках настоящего документа может относиться к любой из вышеупомянутых конструкций или любой другой конструкции, пригодной для осуществления способов, описанных в настоящем документе. В дополнение, в некоторых аспектах функциональные возможности, описанные в настоящем документе, могут обеспечиваться в специально предназначенных программных модулях или аппаратных модулях, выполненных с возможностью выполнения методик настоящего изобретения. Даже при осуществлении в программном обеспечении в данных методиках может использоваться такое аппаратное обеспечение, как процессор для исполнения данного программного обеспечения и запоминающее устройство для хранения данного программного обеспечения. В любом из этих случаев компьютеры, описанные в настоящем документе, могут определять специализированную машину, способную исполнять специальные функции, описанные в настоящем документе. Кроме того, данные методики могут быть полностью осуществлены в одной или более схем или логических элементов, которые также можно рассматривать в качестве процессора.