УСТРОЙСТВО СВЕТОДИОДНОГО ДОРОЖНОГО ЗНАКА

Полезная модель относится к техническим средствам организации дорожного движения, применяемым при эксплуатации автомобильных дорог. Предлагаемое устройство предназначено для установки на стандартной опоре на нерегулируемых и регулируемых пешеходных переходах, а также на других участках проезжей части автомобильных дорог, с целью повышения внимания водителей, а также повышения безопасности пешеходов в зонах нерегулируемых и регулируемых пешеходных переходов.
Известны различные технические решения в этой области. Так, известен дорожный знак [патент РФ на полезную модель №114213, МПК G09F 13/00, опуб. 10.03.2012 г.]. Дорожный знак, содержащий корпус, светопроницаемую панель с графическим изображением знака из светоотражающего материала, светодиодный источник внутренней подсветки, источник электропитания и электрическую цепь, подвода электропитания к источнику внутренней подсветки, включающую устройство регулирования светового излучения, отличающийся тем, что, для обеспечения мигающего режима работы светодиодного источника внутренней подсветки, в электрическую цепь дополнительно введены датчик присутствия и регулируемый блок коммутации тока питания светодиодов. Устройство регулирования светового излучения выполнено в виде фотореле.
Также известен дорожный знак [патент РФ на полезную модель №112475, МПК G08G 1/09, опуб. 10.01.2012 г.]. Дорожный знак, включающий корпус, по меньшей мере, одну светопроницаемую панель, с графическим изображением, источник внутренней подсветки со светодиодами, связанный с аккумулятором и источником зарядки последнего, датчик движения, отличающийся тем, что источник зарядки аккумулятора представляет солнечную батарею. Солнечная батарея установлена на держателе над дорожным знаком с возможностью поворота в горизонтальной и вертикальной плоскостях.
Известен дорожный знак [патент РФ на полезную модель №67107, МПК E01F 9/016, G09F 19/22, опуб. 10.10.2007 г.]. Дорожный знак, содержащий раму, корпус с источником внешней подсветки, закрепленный на раме, две светопроницаемые панели, соединенные с рамой с образованием внутренней полости, в которой расположен источник внутреннего освещения знака, отличающийся тем, что блок питания источника внешней подсветки расположен внутри полости, образованной светопроницаемыми панелями, и подключен к сети переменного тока параллельно с источником внутреннего освещения знака. Подключение к сети переменного тока и параллельное соединение источника внутреннего освещения дорожного знака и источника внешней подсветки осуществлено посредством клеммной колодки, расположенной во внутренней полости, образованной светопроницаемыми панелями, при этом источник внутреннего освещения выполнен в виде одной или нескольких люминесцентных ламп, а источник внешней подсветки выполнен в виде светодиодов. Корпус источника внешней подсветки выполнен в виде незамкнутого металлического профиля. Источник внешней подсветки выполнен в виде светодиодной линейки или светодиодной матрицы. В качестве источника внешней подсветки использована светодиодная линейка или светодиодная матрица со светодиодами с линзовым стеклом. Светодиодные линейки расположены в верхней части незамкнутого металлического профиля, образующего корпус источника внешней подсветки, или в нижней его части. Дорожный знак снабжен одной или двумя штангами, связанными с рамой, при этом рама выполнена из алюминиевого профиля. Рама соединена со светопроницаемыми панелями через уплотнитель посредством резьбовых крепежных элементов. Для крепления к опоре наружного освещения дорожный знак снабжен силовой рамой и соединенными с ней хомутами, при этом силовая рама посредством штанг соединена с рамой дорожного знака. Дорожный знак при креплении к самостоятельной опоре штанги соединены с рамой дорожного знака, причем свободным концом штанги непосредственно соединены с самостоятельной опорой знака.
Известен дорожный знак [патент РФ на полезную модель №111704, МПК G09F 13/00, опуб. 20.12.2011 г.]. Дорожный знак, содержащий корпус, в котором установлена светопроницаемая панель с графическим изображением знака из светоотражающего материала и геометрическим рифлением на задней поверхности панели, светодиодный источник внутренней подсветки, источник электропитания и электрическую цепь подвода электропитания к источнику внутренней подсветки, отличающийся тем, что на внутренней поверхности корпуса нанесено светоотражающее покрытие, а на лицевой поверхности светопроницаемой панели нанесено светоотражающее покрытие, на котором выполнено графическое изображение знака из светоотражающего материала, кроме того, для управления режимами работы источника внутренней подсветки в электрическую цепь дополнительно установлено связанное с источником электропитания устройство регулирования светового излучения. На лицевой поверхности светопроницаемой панели нанесено светопроницаемое защитное покрытие из ударопрочного материала, например, в виде ламинированной пленки. Устройство регулирования светового излучения выполнено в виде фотореле.
Недостатками известных решений являются: применение подсветки рассеянным светом от внутреннего светодиодного источника, отсутствие нескольких независимых контуров подсветки, в результате чего происходит ухудшение видимости дорожных знаков; применение фотореле или других несложных устройств регулирования светового излучения, что не дает возможности применения более сложных алгоритмов управления работой светодиодных дорожных знаков (например, анимация светодиодных дорожных знаков, срабатывание от датчика движения или включение по дневному графику).
В отличие от аналогов, в предлагаемой полезной модели используется контурная подсветка светодиодными линейками с широким углом обзора светодиодов и смонтированными внутри корпуса, что позволяет при сопоставимом энергопотреблении сделать значительно более яркую подсветку рисунка устройства. Как следствие, улучшается видимость на большом расстоянии, в сложных погодных условиях, устройство привлекает больше внимания. Кроме того, такое устройство лучше видно в городских условиях, когда рядом с пешеходным переходом может быть расположено сразу несколько ярких источников уличного освещения. В предлагаемой полезной модели несколько независимых светодиодных линеек, что делает возможным подсветку светодиодами нескольких цветов и реализацию различных алгоритмов анимации, это, в свою очередь, привлекает внимание водителей и повышает безопасность на пешеходных переходах.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к предлагаемому устройству является двусторонний дорожный знак по патенту РФ на полезную модель №114215, МПК G09F 13/00, опуб. 10.03.2012 г., который выбран в качестве прототипа. Известное устройство содержит корпус, панель с графическими изображениями, расположенными с двух ее противоположных сторон, несущих информацию, источник подсветки графических изображений, источник питания и электрическую цепь подвода электропитания к источнику подсветки, отличающийся тем, что панель выполнена светопроницаемой, а основой графических изображений является полупрозрачный световозвращающий материал, при этом источник подсветки установлен так, что обеспечивается равномерность подсветки и различимость графических изображений на фоне дорожного знака. Светопроницаемая панель выполнена из поликарбоната. Источник подсветки выполнен в виде светодиодной матрицы, установленной по периметру светопроницаемой панели. Для управления режимами работы дорожный знак дополнительно снабжен установленными последовательно с блоком питания фотореле и аккумулятором с системой управления.
Недостатками прототипа являются: наличие единственного источника подсветки, что не дает возможности применения независимой подсветки различных элементов графического изображения дорожного знака, в результате чего происходит ухудшение видимости дорожных знаков; применение фотореле для регулирования светового излучения, что не дает возможности применения более сложных алгоритмов управления работой светодиодных дорожных знаков (например, анимация светодиодных дорожных знаков, срабатывание от датчика движения или включение по дневному графику); недостаточное обеспечение требований безопасности в конкретном месте установки светодиодного дорожного знака; применение внутренней подсветки.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание устройства светодиодного дорожного знака, надежного и удобного в эксплуатации, обеспечивающего безопасность дорожного движения, технологичного в производстве.
Технический результат заключается в минимизации рассеивания светового потока от светодиодных линеек, в увеличении надежности эксплуатации, в упрощении конструкции, что делает устройство более технологичным в производстве, а также в создании более гибкого и адаптируемого к требованиям обеспечения безопасности в конкретном месте установки устройства.
Достигается технический результат за счет того, что в устройство светодиодного дорожного знака, содержащее корпус, включающий лицевую панель, выполненную из поликарбоната с графическими изображениями, основой которых является светоотражающий материал, и светодиодный источник подсветки графических изображений, предлагается ввести
- заднюю крышку корпуса,
- базовую плату, размещенную между лицевой панелью и задней крышкой корпуса,
Причем на базовой плате предлагается разместить светодиодный источник подсветки, микропроцессорный блок для управления светодиодным источником подсветки и датчиками внешних сигналов и внешнюю антенну GPS/ГЛОНАСС.
Дополнительными отличиями предлагаемого устройства являются:
- светодиодный источник подсветки выполнен в виде светодиодных линеек, расположенных по контуру лицевой панели и графических изображений,
- в качестве графических изображений используют маску из светоотражающей пленки, с отверстиями для светодиодных линеек,
- лицевая панель оснащена двумя независимыми светодиодными линейками подсветки разного цвета, причем внешний периметр панели оснащен светодиодной линейкой синего света, тогда как контур графического изображения - светодиодной линейкой белого света,
- лицевая панель выполнена с отверстиями для скрепляющих всю конструкцию самозатягивающихся шпилек,
- задняя крышка корпуса выполнена из непрозрачного поликарбоната,
- в качестве датчиков внешних сигналов служат кнопки включения дорожного знака пешеходом, датчик движения и т.д.,
- микропроцессорный блок состоит из микропроцессора, соединенного с модулем приемника GPS/ГЛОНАСС, каналов управления внешними сигналами, каналов управления светодиодными линейками и блоком питания, причем модуль приемника GPS/ГЛОНАСС соединен с внешней антенной GPS/ГЛОНАСС, каналы управления светодиодными линейками соединены с соответствующими светодиодными линейками, тогда как каналы управления внешними сигналами соединены с датчиками внешних сигналов,
- каналы управления внешними сигналами выполнены в виде транзисторных ключей.
Таким образом, технический результат достигается за счет размещения светодиодных линеек внутри герметичного корпуса устройства, а также за счет применения оригинального блока управления - микропроцессорного блока.
Микропроцессорный блок позволяет:
- раздельно регулировать яркость свечения для каждой светодиодной линейки, а также реализовывать алгоритмы плавного гашения и зажигания светодиодных линеек;
- делать анимированные светодиодные дорожные знаки, или регулировать частоту мигания и длительность периода мигания раздельно для каждой светодиодной линейки;
- подключать внешние датчики, и реализовывать более сложные алгоритмы управления работой светодиодного дорожного знака, например срабатывание от датчика движения или включение по дневному графику;
- синхронизировать мигание или алгоритмы анимации нескольких установленных рядом дорожных знаков.
Сущность устройства светодиодного дорожного знака поясняется следующими фигурами:
фиг.1, на которой изображена сборка устройства, вид сзади, где:
1 - лицевая панель корпуса;
2 - задняя крышка корпуса;
3 - базовая плата;
4 - микропроцессорный блок;
5 - светодиодные линейки;
6 - маска;
7 - шпильки;
8 - внешняя антенна GPS/ГЛОНАСС;
фиг.2, на которой изображена сборка устройства, вид спереди;
фиг.3, на которой изображено устройство в разрезе;
фиг.4, на которой изображена блок-схема микропроцессорного блока 4, где:
9 - микропроцессор;
10 - модуль приемника GPS/ГЛОНАСС;
11 - каналы управления светодиодными линейками 5;
12 - каналы управления внешними сигналами;
13 - датчики внешних сигналов;
14 - блок питания.
Устройство светодиодного дорожного знака состоит из трех основных конструктивных элементов:
- лицевой панели 1 корпуса, выполненной из прозрачного ударопрочного пластика (поликарбоната) с нанесенной маской 6 из светоотражающей пленки. Маска 6 содержит отверстия (на чертеже показано условно) по контуру подсветки, расположенные над светодиодными линейками 5. Диаметр отверстий (на чертеже показано условно) с одной стороны достаточно мал, чтобы в случае отсутствия электропитания устройство выглядело как обычный дорожный знак, но при этом обеспечивается максимальный угол обзора светодиодных линеек 5;
- задней крышки 2 корпуса из непрозрачного ударопрочного материала (поликарбоната), которая позволяет организовать внутри корпуса герметичный отсек (на чертеже не показано) для размещения светодиодных линеек 5, микропроцессорного блока 4 и внешней антенны 8 GPS/ГЛОНАСС. Также, задняя крышка 2 корпуса служит для установки кронштейна (на чертеже не показано). Легкий в обработке пластик позволяет устанавливать большую номенклатуру кронштейнов, которая выбирается в зависимости от конкретного места установки устройства;
- базовой платы 3 из поликарбоната, которая служит для крепления светодиодных линеек 5, микропроцессорного блока 4 и внешней антенны 8 GPS/ГЛОНАСС. Использование поликарбоната позволяет размещать внешнюю антенну 8 GPS/ГЛОНАСС внутри корпуса, образованного лицевой панелью 1 и задней крышкой 2, который не экранирует внешнюю антенну 8 GPS/ГЛОНАСС. В базовой плате 3 расположены отверстия (на чертеже показано условно) (см. фиг.3), по размерам несколько меньше, чем светодиодные линейки 5, которые укладываются в отверстия (на чертеже показано условно), и крепятся промышленным скотчем или каким-то аналогичным способом.
Светодиодные линейки 5, микропроцессорный блок 4 и внешняя антенна 8 GPS/ГЛОНАСС крепятся к базовой плате 3, которая расположена внутри полупрозрачного и герметичного корпуса. Отверстия в базовой плате 3 обеспечивают легкость позиционирования и монтажа светодиодных линеек 5, микропроцессорного блока 4 и внешней антенны 8 GPS/ГЛОНАСС. Далее лицевая панель 1, базовая плата 3 с вмонтированными модулями и задняя крышка 2 корпуса соединяются между собой самозатягивающимися шпильками 7. На лицевую панель 1 корпуса наносится маска 6 из светоотражающей пленки (на чертеже не показано) с отверстиями, которые расположены над светодиодными линейками 5. Отверстия (на чертеже показано условно) в маске 6 подобраны таким образом, чтобы обеспечивать угол обзора не менее 60°. Таким образом, светодиодную индикацию видно даже сбоку и снизу.
Микропроцессорный блок 4 состоит из микропроцессора 9, соединенного с модулем 10 приемника GPS/ГЛОНАСС, каналов 12 управления внешними сигналами, каналов 11 управления светодиодными линейками 5 и блоком 14 питания, причем модуль 10 приемника GPS/ГЛОНАСС соединен с внешней антенной 8 GPS/ГЛОНАСС. Каналы 11 управления светодиодными линейками 5 соединены с соответствующими светодиодными линейками 5, тогда как каналы 12 управления внешними сигналами соединены с датчиками 13 внешних сигналов.
В качестве датчиков 13 внешних сигналов могут служить кнопки включения дорожного знака пешеходом, датчик движения и т.д.
Каналы 12 управления внешними сигналами могут быть выполнены, например, в виде транзисторных ключей.
В качестве маски 6 может использоваться любой рисунок дорожного знака, например: «Пешеходный переход», «Дорожный рабочий», «Стрелка» и т.д.
Микропроцессор может быть выполнен, например, на базе Atmega128-16AU, транзисторные ключи на базе IRF7470PBF.
Таким образом, предлагаемое устройство имеет следующие преимущества перед известными решениями:
- более яркая подсветка рисунка светодиодного дорожного знака;
- увеличение безопасности дорожного движения;
- защита светодиодных линеек 5 от агрессивной внешней среды за счет расположения их внутри корпуса;
- минимизация рассеивания светового потока от светодиодных линеек 5;
- упрощение сборки устройства за счет минимального количества конструктивных элементов, что делает предлагаемую полезную модель более технологичной и недорогой в производстве;
- использование в конструкции ударопрочных пластиков (поликарбоната), что делает готовое изделие легким и вандалозащищенным;
- микропроцессорное управление индикацией позволяет проводить гибкую настройку параметров работы устройства (яркость свечения светодиодных линеек 5, частота и период мигания) и синхронизировать работу нескольких устройств между собой.