УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ФОНАРЕМ
LANTERN CONTROL DEVICE

Изобретение относится к разделу электричество и может быть использовано для проводного и беспроводного дистанционного управления (ДУ) устройствами для освещения цели или световыми устройствами, например фонарем подствольным тактическим или лазерным целеуказателем, установленными на стрелковом оружии.
Известен включатель для подачи питания на лампу накаливания в устройстве для освещения цели при стрельбе из ружья, содержащем смонтированный на ружье корпус и размещенные в нем рефлектор с лампой накаливания (SU 859751, МПК F21M 1/00, опубл. 05.09.81). В данном устройстве не предусмотрено использование выносной кнопки управления фонарем.
Известен вынесенный за корпус фонаря, прикрепленный под ремнем включатель в устройстве для освещения цели при стрельбе из ружья, содержащем рефлектор с лампой накаливания, прикрепленной посредством обоймы на стволе ружья (SU 644996, МПК F21М 1/00, опубл. 30.01.79).
В данном устройстве для освещения цели кнопка, хотя и вынесена за пределы корпуса фонаря, но имеет жестко фиксированное положение: нет возможности установки ее в любое комфортное для стрелка место. Это не всегда удобно для включения/выключения освещения во время стрельбы, особенно на длинноствольном оружии, т.к. требуется изменение хвата рук.
Также известна универсальная система дистанционного управления, включающая базовое устройство и устройство дистанционного управления. Система позволяет удаленно сигнализировать о зарядке базового устройства, а также осуществлять поиск устройства дистанционного управления (см. US 6879254, МПК G08В 21/24, опубл. 12.04.2005).
Данное решение не позволяет осуществлять дистанционное управление устройствами с автономным питанием, а также не предусматривает подтверждения выполнения команд дистанционного управления.
Наиболее близким аналогом является устройство управления фонарем, включающее выносную кнопку для подачи питания на лампу в устройстве для освещения цели при стрельбе из ружья, выполненную с возможностью установки в любом удобном для стрелка месте, при этом данное устройство содержит выносную клавишу управления с креплением, провод и соединительную втулку (RU 66601 U1, МПК Н01Н 27/00, опубл. 10.09.2007).
К недостаткам решения, определенного в качестве наиболее близкого аналога, следует отнести наличие дополнительных проводов, подключающих выносную кнопку к фонарю. Также к недостаткам решения, определенного в качестве наиболее близкого аналога, относится невозможность определения состояния батареи питания фонаря.
Задачами настоящего изобретения является устранение недостатков, присущих прототипу. Более конкретно, задачами настоящего изобретения являются: осуществление дистанционного включения/выключения осветительного прибора (фонаря); осуществление дистанционного управления яркостью освещения фонаря; обеспечение более экономного расхода батареи питания лампы фонаря; обеспечение дистанционного управления режимами работы фонаря; увеличение функциональных возможностей устройства управления фонарем.
Сущность изобретения заключается в том, что устройство управления фонарем содержит схему электронной крышки (СЭК) и схему пульта дистанционного управления (СПДУ), причем схема электронной крышки включает: лампу фонаря, батарею питания лампы фонаря, электронный коммутатор, стабилизатор напряжения, делитель напряжения, аналого-цифровой преобразователь схемы электронной крышки, микроконтроллер схемы электронной крышки, блок памяти схемы электронной крышки, кнопку управления схемы электронной крышки, радиотрансивер схемы электронной крышки, антенну схемы электронной крышки, а схема пульта дистанционного управления включает: батарею питания схемы пульта дистанционного управления, кнопку управления схемы пульта дистанционного управления, аналого-цифровой преобразователь схемы пульта дистанционного управления, микроконтроллер схемы пульта дистанционного управления, блок памяти схемы пульта дистанционного управления, радиотрансивер схемы пульта дистанционного управления, антенну схемы пульта дистанционного управления; причем положительный полюс батареи питания лампы фонаря подключен к одному из контактов лампы фонаря, другой контакт которой через электронный коммутатор подключен к отрицательному полюсу батареи питания лампы фонаря, другой контакт лампы фонаря подключен к входу делителя напряжения, выход которого через аналого-цифровой преобразователь схемы электронной крышки подключен к входу регулировки ШИМ микроконтроллера схемы электронной крышки, к которому подсоединена кнопка управления схемы электронной крышки, а к отрицательному полюсу лампы фонаря подсоединен стабилизатор напряжения, микроконтроллер схемы электронной крышки и делитель напряжения, кроме того, управляющий вход электронного коммутатора соединен с управляющим выходом микроконтроллера схемы электронной крышки, вход питания которого подсоединен к выходу стабилизатора напряжения, а микроконтроллер схемы электронной крышки соединен с блоком памяти схемы электронной крышки, кроме того, вход стабилизатора напряжения соединен со входом делителя напряжения питания, информационный вход-выход микроконтроллера схемы электронной крышки, а также выход питания подключены соответственно к информационному входу-выходу и к входу питания радиотрансивера схемы электронной крышки, который, в свою очередь, подключен к приемопередающей антенне схемы электронной крышки; при этом батарея питания схемы пульта дистанционного управления, кнопка управления схемы пульта дистанционного управления, аналого-цифровой преобразователь схемы пульта дистанционного управления и микроконтроллер схемы пульта дистанционного управления соединены последовательно, информационный вход-выход микроконтроллера, а также его выход питания подключены соответственно к информационному входу-выходу и к входу питания радиотрансивера схемы пульта дистанционного управления, который, в свою очередь, подключен к приемопередающей антенне схемы пульта дистанционного управления, при этом микроконтроллер схемы пульта дистанционного управления также подключен к отрицательному полюсу батареи питания схемы пульта дистанционного управления и блоку памяти схемы пульта дистанционного управления, в котором хранится программа дистанционного управления фонарем, при этом антенна схемы пульта дистанционного управления соединена с антенной схемы электронной крышки при помощи дуплексного радиоканала.
Техническими результатами, достигаемыми при осуществлении предлагаемого изобретения, являются:
1) осуществление дистанционного включения/выключения осветительного прибора (фонаря);
2) осуществление дистанционного управления яркостью освещения фонаря;
3) обеспечение более экономного расхода батареи питания лампы фонаря;
4) обеспечение дистанционного управления режимами работы фонаря;
5) увеличение функциональных возможностей устройства включения/выключения фонаря.
Предлагаемое устройство управления фонарем состоит из двух схем: схемы «электронной крышки» (СЭК) и схемы пульта дистанционного управления (СПДУ).
На фиг.1 показана схема «электронной крышки», включающая в себя:
- лампу фонаря (1);
- батарею питания лампы фонаря (2);
- электронный коммутатор (3);
- стабилизатор напряжения (4);
- делитель напряжения (5);
- аналого-цифровой преобразователь СЭК (6);
- микроконтроллер СЭК (7);
- блок памяти СЭК (8);
- кнопку управления СЭК (9);
- радиотрансивер СЭК (10);
- антенну СЭК (11).
При этом положительный полюс батареи питания лампы фонаря подключен к одному из контактов лампы фонаря, другой контакт которой через электронный коммутатор подключен к отрицательному полюсу батареи питания лампы фонаря. Предпочтительно отрицательный полюс батареи питания лампы фонаря подключен к токопроводящему корпусу изделия, к которому крепится фонарь.
Другой контакт лампы фонаря подключен к входу делителя напряжения, выход которого через аналого-цифровой преобразователь СЭК подключен к входу регулировки ШИМ микроконтроллера СЭК, к которому подсоединена кнопка управления СЭК. К отрицательному полюсу лампы фонаря подсоединен стабилизатор напряжения, микроконтроллер СЭК и делитель напряжения.
Управляющий вход электронного коммутатора соединен с управляющим выходом микроконтроллера СЭК, вход питания которого подсоединен к выходу стабилизатора напряжения. Кроме того, микроконтроллер СЭК соединен с блоком памяти СЭК.
Также вход стабилизатора напряжения соединен со входом делителя напряжения питания.
Информационный вход-выход микроконтроллера СЭК, а также выход питания подключен соответственно к информационному входу-выходу и к входу питания радиотрансивера СЭК, который, в свою очередь подключен к приемопередающей антенне СЭК.
В состав обычного фонаря входят лампа фонаря, источник питания и выключатель лампы фонаря. В заявленном изобретении для достижения указанных технических результатов в схему электронной крышки введены:
- стабилизатор питания СЭК, делитель напряжения СЭК, АЦП СЭК,
- микроконтроллер СЭК, кнопка управления и радиотрансивер с антенной.
В качестве выключателя лампы фонаря используется электронный коммутатор. Предпочтительно электронный коммутатор выполнен на полевом транзисторе. Таким образом, электронный коммутатор выполняет также функцию стабилизатора напряжения и обеспечивает фильтрацию помех при включении/выключении лампы.
Стабилизатор напряжения предназначен для автоматического поддержания постоянства значения напряжения на входе микроконтроллера СЭК. Стабилизатор напряжения является микропотребляющим, с малым падением напряжения и может быть выполнен на базе микросхемы NJM2871F33 производителя New Japan Radio.
Делитель напряжения предназначен для определения на лампе фонаря и выполнен в резистивном виде, поскольку значения напряжений в цепях заявленного изобретения являются небольшими. При разряде батареи питания лампы фонаря и получении соответствующего значения напряжения от делителя напряжения микроконтроллер СЭК формирует сигнал оповещения разряда батареи питания лампы фонаря. Микроконтроллер СЭК является ключевым устройством заявленного изобретения. Микроконтроллер СЭК обладает следующими характеристиками: ядро 8051, 8 кбайт flash, 1 кбайт ОЗУ и может быть выполнен на базе микропроцессора CC2510F8 - производитель Texas Instruments.
Работа микроконтроллера СЭК осуществляется по алгоритму программы управления фонарем, на которую в Российской Федерации выдано свидетельство об официальной регистрации №2008613773.
Данная программа обеспечивает включение/выключение фонаря при кратковременном нажатии на кнопку управления. Программа плавно изменяет яркость свечения фонаря при нажатии и удержании кнопки.
Программа фиксирует выбранную яркость. Установку максимальной яркости программа осуществляет после нажатия и удержания тактильной кнопки. Перевод в режим дистанционного управления фонарем осуществляется программой после двойного кратковременного нажатия кнопки на крышке фонаря (для сигнализации включения режима дистанционного управления фонарь мигнет один раз). Отключение режима дистанционного управления осуществляется также после двойного кратковременного нажатия кнопки на крышке фонаря (для сигнализации выключения режима дистанционного управления фонарь мигнет два раза).
Программа управления фонарем хранится в блоке памяти СЭК, подключенном к микроконтроллеру СЭК.
На фиг.2 показана схема пульта дистанционного управления, включающая в себя:
- батарею питания СПДУ (12);
- кнопку управления СПДУ (13);
- аналого-цифровой преобразователь СПДУ (14);
- -микроконтроллер СПДУ (15);
- блок памяти СПДУ (16);
- радиотрансивер СПДУ (17);
- антенну СПДУ (18).
Схема пульта дистанционного управления содержит последовательно соединенные батарею питания СПДУ, кнопку управления СПДУ, аналого-цифровой преобразователь СПДУ и микроконтроллер СПДУ, информационный вход-выход которого, а также выход питания подключены соответственно к информационному входу-выходу и к входу питания радиотрансивера СПДУ, который, в свою очередь, подключен к приемопередающей антенне СПДУ. Микроконтроллер СПДУ также подключен к отрицательному полюсу батареи питания СПДУ и блоку памяти СПДУ, в котором хранится программа дистанционного управления фонарем.
Микроконтроллер СПДУ, как и микроконтроллер СЭК, обладает следующими характеристиками: ядро 8051, 8 кбайт flash, 1 кбайт ОЗУ, и может быть также выполнен на базе микропроцессора CC2510F8 - производитель Texas Instruments.
Работа микроконтроллера СПДУ осуществляется по алгоритму программы управления фонарем, на которую в Российской Федерации выдано свидетельство об официальной регистрации №2008613774.
Предлагаемое устройство управления фонарем работает следующим образом.
Электронный коммутатор управляется микроконтроллером СЭК, который работает под управлением программы управления фонарем, хранящейся в блоке памяти СЭК.
При замыкании электронного коммутатора энергия батареи питания лампы фонаря подается на лампу фонаря и фонарь зажигается.
При размыкании электронного коммутатора энергия источника питания не поступает на лампу фонаря, а подается на остальные блоки и устройства схемы «электронной крышки» (СЭК).
Таким образом, с помощью электронного коммутатора питание с батареи питания лампы фонаря в один момент времени питает только лампу фонаря, а в другой момент времени питает остальные блоки и устройства СЭК, причем электронный коммутатор замыкает батарею питания лампы фонаря на лампу фонаря в тот момент, когда от микроконтроллера СЭК приходит широтно-импульсно модулированный (ШИМ) сигнал включения фонаря.
Известно, что лампа фонаря (в качестве которой можно использовать лампу накаливания) является инерционным элементом, т.е. при отключении питания от лампы она «гаснет» не сразу, а через какой-то момент времени. Соответственно, если подавать на лампу фонаря напряжение питания не постоянно, а импульсами, то она будет зажигаться и не гаснуть, при условии, что ширина импульсов питания будет для этого достаточна.
Остальное же время периода ШИМ сигнала (после импульса), подаваемого на электронный коммутатор микроконтроллером СЭК, будет осуществляться питание остальных блоков и устройств СЭК, поскольку цепь лампы будет разорвана и ток батареи питания лампы фонаря будет поступать через стабилизатор напряжения (необходимый для защиты микроконтроллера от переходных процессов в момент включения и выключения лампы фонаря) на микроконтроллер СЭК и радиотрансивер СЭК, осуществляя таким образом питание данных блоков.
Кроме того, при постепенном уменьшении ширины импульса питания очевидно, что для человеческого глаза лампа будет постепенно гореть менее ярко.
Таким образом, с помощью изменения ШИМ сигнала от микроконтроллера СЭК, подаваемого на электронный коммутатор, можно управлять яркостью свечения лампы фонаря,
С помощью описанного метода (подача напряжения питания от батареи питания лампы фонаря на лампу фонаря, регулируемая ШИМ сигналом от микроконтроллера СЭК) также осуществляется экономия расхода батареи питания лампы фонаря, поскольку мощность, потребляемая микроконтроллером СЭК, радиотрансивером СЭК, стабилизатором напряжения, делителем напряжения и аналого-цифровым преобразователем СЭК ничтожно мала по сравнению с мощностью, потребляемой лампой фонаря.
В случае снижения напряжения на полюсах батареи питания лампы фонаря до определенного значения через делитель напряжения на АЦП СЭК поступает соответствующее значение напряжения, и через АЦП СЭК данный сигнал подается на микроконтроллер СЭК, и микроконтроллером СЭК изменяется ширина импульса ШИМ сигнала, подаваемого на электронный коммутатор.
Соответственно, с изменением ширины импульса ШИМ сигнала, подаваемого на электронный коммутатор, изменяется свечение лампы фонаря, информируя о том, что батарея питания лампы фонаря требует замены.
Схема пульта дистанционного управления (СПДУ) работает по аналогичному принципу. В СПДУ отсутствуют блоки стабилизатора напряжения и делителя напряжения, поскольку батарея питания СПДУ осуществляет питание только микроконтроллера СПДУ, радиотрансивера СПДУ и АЦП СПДУ, и, соответственно, в СПДУ не требуется стабилизация напряжения питания.
Схемы СПДУ и СЭК осуществляют обмен данными по дуплексному радиоканалу, который образуется между антенной СПДУ, соединенной с радиотрансивером СПДУ, и антенной СЭК, соединенной с радиотрансивером СЭК.
Управление устройством управления фонарем может осуществляется двумя способами: в режиме ручного управления и в режиме дистанционного управления.
В режиме ручного управления включение и выключение лампы фонаря предпочтительно производится кратковременным нажатием на кнопку управления СЭК, расположенную на крышке фонаря. Нажатие и удержание кнопки управления СЭК приводит к плавному изменению яркости свечения фонаря (производится регулировка ширины импульса ШИМ сигнала). При достижении необходимой яркости необходимо отжать кнопку, и выбранный уровень яркости сохранится. Установка максимальной яркости осуществляется повторным нажатием и удержанием кнопки управления СПДУ.
Такое управление лампой фонаря осуществляется под контролем программы управления фонарем по свидетельству №2008613773, с помощью которой функционирует микроконтроллер СЭК.
Предпочтительно управление в режиме ручного управления производится в соответствии с таблицей режима ручного управления.
№ п/п.
Исходное состояние фонаря
Воздействие
Реакция фонаря
1
Выкл.
Одно нажатие
Вкл.
2
Вкл.
Одно нажатие
Выкл.
3
Выкл.
Два нажатия
Вкл. фонаря+вкл./откл. дистанционного управления
4
Вкл.
Два нажатия
Выкл. фонаря+вкл./откл. дистанционного управления
5
Выкл.
Нажатие кнопки с удержанием
Вкл. фонаря+вкл./откл. регулировки яркости
6
Вкл.
Нажатие кнопки с удержанием
Выкл.
В режиме дистанционного управления управление фонарем может производиться как с помощью кнопки управления СЭК, так и с помощью кнопки управления СПДУ. Перевод в режим дистанционного управления предпочтительно осуществляется двойным кратковременным нажатием кнопки управления СЭК. Микроконтроллер СЭК при этом вырабатывает сигнал ШИМ с увеличенной широтой импульса, и фонарь «мигнет» один раз. Отключение режима дистанционного управления осуществляется двойным кратковременным нажатием кнопки управления СЭК. Микроконтроллер СЭК при этом дважды вырабатывает сигнал ШИМ с увеличенной широтой импульса, и фонарь «мигнет» два раза.
При включении фонаря с кнопки управления СПДУ соответствующий сигнал вырабатывается микроконтроллером СПДУ, работающим под управлением программы пульта дистанционного управления фонарем по свидетельству №2008613774, данный сигнал передается радиотрансивером СПДУ через антенну СПДУ по радиоканалу на антенну СЭК, соединенную с радиотрансивером СЭК. Микроконтроллер СЭК при этом начинает вырабатывать ШИМ сигнал, который подается на электронный коммутатор, через который поступает напряжение питания на лампу фонаря от батареи питания лампы фонаря. При этом после включения лампы фонаря на делителе напряжения падает напряжение до уровня, соответствующего включению лампы фонаря, и через АЦП СЭК значение этого напряжения подается на микроконтроллер СЭК, который через радиотрансивер СЭК, антенну СЭК подает по радиоканалу через антенну СПДУ и радиотрансивер СПДУ микроконтроллеру СПДУ сигнал подтверждения того, что фонарь включен. При отсутствии сигнала подтверждения включения лампы фонаря микроконтроллером СПДУ повторно вырабатывается сигнал включения фонаря и повторно подается на СЭК. Таким образом, сигнал включения фонаря будет подаваться от СПДУ до тех пор, пока от микроконтроллера СЭК микроконтроллеру СПДУ не будет передан сигнал подтверждения включения лампы фонаря. Данный режим позволяет обеспечивать высокую надежность функционирования заявленного устройства в режиме дистанционного управления.