ES1294990U - Sistema de detección y aviso para combatir el sueño de los conductores - Google Patents

Abstract

Sistema de detección y aviso para combatir el sueño de los conductores, utilizando sensores microelectromecánicos, que consiste en un sistema formado por unos sensores: Acelerómetros, giróscopos o sistemas inerciales, los cuales, formando parte de un microchip o módulo y colocados en un lugar de la cabeza o gafas detectan los movimientos de la cabeza de una persona, disponiendo de unos medios de aviso que informan o despiertan a la persona cuando cabecea.

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema de detección y aviso para combatir el sueño de los conductores

Sector de la técnica

En dispositivos de seguridad para conductores de vehículos en general, trabajo con máquinas peligrosas, etc.

El objeto de la invención consiste en:

Utilizar un sistema sencillo y muy útil para detectar y avisar a los conductores cuando tienen somnolencia o se quedan dormidos.

Utilizar un sistema que utiliza microacelerómetros, microgiróscopos o microsistemas inerciales, muy diminutos, precisos y económicos. También se pueden utilizar nanoacelerómetros y nanogiróscopos.

Detectar tanto los ángulos de inclinación de la cabeza, como su desplazamiento lineal.

Evitar accidentes e incluso muertes. En especial cuando son vehículos de transporte de pasajeros.

Antecedentes de la invención

Actualmente no existen sistemas de aviso, o detección y aviso de sueño, en conductores y en trabajos peligrosos en general. O los que hay son complejos y necesitan grandes o múltiples dispositivos, cámaras, etc. para detectar los efectos del sueño. Por lo cual hay momentos en que se pierde la consciencia y con ello el control de los vehículos. Con la presente invención se solucionan dichos problemas.

Explicación de la invención

Problema a resolver.

Actualmente se producen muchos accidentes por causa del sueño de los conductores, con un alto grado de muertes en los mismos.

El sistema de detección y aviso para combatir el sueño de los conductores de la invención, consiste en unos sensores microelectromecánicos: Acelerómetros y giróscopos o sistemas inerciales, los cuales formando parte de un microchip, y colocados en un lugar de la cabeza, gafas, etc., detectan los movimientos de la cabeza de una persona, conductor, etc., disponiendo de unos medios de aviso, para despertar al conductor o persona que cabecea, cuando es en estado de inconsciencia por causa del sueño. (En los casos en el que el conductor hace el movimiento consciente, por supuesto, no necesita tomar acción alguna). Pueden utilizarse acelerómetros y giróscopos del tipo MEMS (Sistemas microelectromecánicos), como el acelerómetro de tres ejes ADXL335. El giróscopo de dos ejes LPR 530 AL. cuya señal de salida no necesita amplificador externo. Mejor aún el Módulo: MPU60506DOF que aúna acelerómetro y giróscopo de tres ejes o el MPU9250. Pueden tener 6 ejes. Además de los capacitivos también pueden usarse acelerómetros: Piezoresistivos, Corriente de efecto túnel, Piezoeléctricos, Ópticos, Térmicos y Resonantes. Las dimensiones de los MEMS están entre un milímetro y un micrómetro. De ser necesario los NEMS abarcan desde un micrómetro a un nanómetro.

Internamente, el sensor MPU-9250 incorpora en un mismo integrado una IMU (Unidad de Medición Inercial), MPU-6500, que a su vez está formado por acelerómetro de 3DOF y un giroscopio de 3DOF, y un magnetómetro AK8963 de 3DOF fabricado por Asahi Kasei Microdevices Corporation. Por su parte, el MPU-9150 está formado por una IMU MPU-6050 y un magnetómetro AK8975.

La comunicación puede realizarse tanto por bus SPI como por bus I2C, por lo que es sencillo obtener los datos medidos. La tensión de alimentación es de bajo voltaje entre 2.4 a 3.6V.

Frecuentemente se encuentran integrados en módulos que incorporan la electrónica necesaria para conectarla de forma sencilla a un Arduino. En la mayoría de los módulos, esto incluye un regulador de voltaje que permite alimentar directamente a 5V.

Es un sensor consume 3.5mA, con todos los sensores y el DMP activados. Dispone de un sensor de temperatura embebido, un reloj de alta precisión e interrupciones programables. También puede conectarse con otros dispositivos I2C.

Dispone de conversores analógicos digitales (ADC) de 16bits. El rango del acelerómetro puede ser ajustado a ±2g, ±4g, ±8g, y ±16g, el del giroscopio a ±250, ±500, ±1000, and ±200°/sec, y el del magnetómetro hasta ±4800pT.

El MPU-9250 incorpora un procesador interno (DMP Digital Motion Processor) que ejecuta complejos algoritmos de MotionFusion para combinar las mediciones de los sensores internos, evitando tener que realizar los filtros de forma exterior. Es un IMU de nueva generación, que proporciona resultados superiores a otros IMUs como el MPU-6050. Al incorporar un magnetómetro, el MPU-9250 elimina la deriva (drift) que puede aparecer en otros IMUs al cabo de unas horas de uso.

Usaremos el MPU-9250 cuando necesitemos un IMU de características superiores.

Los giróscopos detectan el ángulo de inclinación el cual se compara con una o más de referencia con lo cual se determina el grado de anormalidad producida. De igual modo los acelerómetros detectan el grado de aceleración, el cual se compara con una o más de referencia, lo cual se determina igualmente el grado de anormalidad producida. La comparación puede realizarse también con los cambios de aceleración o ángulo del vehículo, de modo que si son simultáneos indica no son por causa del sueño. La sensibilidad se ajusta con potenciómetros, que determinan los grados de aceleración e inclinación junto con el régimen de giro.

Los medios de aviso pueden consistir en una luz, sonido o vibración, fijos o intermitentes. La señal se puede aplicar al procesador del vehículo para que de el aviso acústico.

Por las pequeñas dimensiones del circuito, se pueden camuflar dentro y fuera de los oídos, sobre las patillas de las gafas y en algunos casos, sujeto debajo del pelo. También puede ir integrada en una de las patillas de las gafas, en la zona contigua a los oídos. Se pueden tomar las señales de giróscopos y acelerómetros del vehículo o añadir estos al mismo. El avisador acústico puede ir incluido en o junto al módulo detector o puede aplicarse directamente en el oído.

Breve descripción de los dibujos

Las figuras 1 a la 4 muestran vistas esquematizadas y laterales de un usuario con el módulo detector de sueño y aviso de la invención en la zona de la cabeza.

Las figuras 5 y 6 muestran vistas esquematizadas de una porción de acelerómetro microelectromecánico de tipo capacitivo en dos modos de actuación.

La figura 7 muestra una vista de un conjunto acelerómetro y giróscopo.

La figura 8 muestra un diagrama de bloques del sistema detector y avisador de sueño.

Realización preferente de la invención

La figura 1 muestra un usuario con una forma de realización de la invención, consistente en un módulo de detección y aviso (1), colocado en la zona externa posterior o superior del oído externo. Se puede sujetar con un enganche en forma de C en los oídos externos, u orejas. La figura 2 muestra un usuario con una forma de realización, consistente en un módulo de detección y aviso (1a), colocado en la concha auricular (de forma similar a los audífonos).

La figura 3 muestra un usuario con una forma de realización de la invención, consistente en un módulo de detección y aviso (1b), colocado en una patilla de la gafa.

La figura 4 muestra un usuario con una forma de realización, consistente en un módulo de detección y aviso (1c), colocado detrás del lóbulo de un oído, se sujeta al mismo mediante una pinza, sujeto al pelo o con un enganche en forma de C en los oídos externos.

La figura 5 muestra el acelerómetro capacitivo formado por la masa oscilante (sísmica), a la cual sujeta o está anclada en los puntos (6). Los flejes (5) le permiten oscilar a la placa (3) entre las placas fijas (4 y 4a). En condiciones normales son dos condensadores fijos y de igual capacidad.

La figura 6 muestra el acelerómetro capacitivo formado por la masa oscilante (sísmica), a la cual sujeta o anclada en los puntos (6), los flejes o muelles (5) le permiten oscilar y también a la placa (3) entre las placas fijas (4 y 4a). En la figura está desplazado oscilando y generando dos condensadores con capacidades variables entre la placa (3) y las (4 y 4a). Es decir que la aceleración ocasiona un movimiento en el sensor. El movimiento hace que se produzca el cambio de la capacidad de los condensadores. El cambio de la capacidad de los condenadores crea una señal o voltaje de salida variable.

La figura 7 muestra el tamaño relativo de un acelerómetro y un giróscopo de 6 ejes.

La figura 8 muestra un microprocesador al que se le aplican señales de: Encendido y apagado, acelerómetros, giróscopos, sistema inercial, ajuste manual del grado de sensibilidad de los sensores, y mando o botón que se pulsa indicando se ha recibido el aviso, esto se puede permitir por una sola vez. Esto también se puede controlar mediante la voz. Las señales que envía el microprocesador son: Señales de audio, visuales, de un vibrador o de un zumbador.

Modo de una posible forma de funcionamiento:

Para ángulos de desplazamiento de la cabeza ADC 1°- 5°... Aviso intermitente.

Para ángulos de desplazamiento de la cabeza ADC >5°... Aviso continuo.

Si el desplazamiento de la cabeza (DC) es (acelerado o lineal) 1-2 cm... Aviso intermitente. Si el desplazamiento de la cabeza (DC) es (acelerado o lineal) >2 cm... Aviso continuo. La figura 7 muestra el tamaño relativo de un acelerómetro-giróscopo de 6 ejes con un dedo.

Claims (13)

REIVINDICACIONES

1. Sistema de detección y aviso para combatir el sueño de los conductores, utilizando sensores microelectromecánicos, que consiste en un sistema formado por unos sensores: Acelerómetros, giróscopos o sistemas inerciales, los cuales, formando parte de un microchip o módulo y colocados en un lugar de la cabeza o gafas detectan los movimientos de la cabeza de una persona, disponiendo de unos medios de aviso que informan o despiertan a la persona cuando cabecea.

2. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque el microchip o módulo de detección y aviso (1) se coloca en la zona externa posterior o superior del oído externo, sujeto con un enganche en forma de C en los oídos externos, u orejas.

3. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque el microchip o módulo de detección y aviso (1a) se coloca en la concha auricular.

4. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque el microchip o módulo de detección y aviso (1b) se coloca en la patilla de una gafa.

5. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque el microchip o módulo de detección y aviso (1c) se coloca camuflado o bajo el pelo, detrás del lóbulo de un oído, se sujeta al mismo mediante una pinza, sujeto al pelo o con un enganche en forma de C en los oídos externos.

6. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque el microchip o módulo de detección consiste en un microprocesador al que se le aplican señales de: Encendido y apagado, de los acelerómetros, giróscopos, sistemas inerciales, ajuste manual del grado de sensibilidad de los sensores, y mando o botón que se pulsa indicando se ha recibido el aviso, o se controla por la voz, a su vez el microprocesador envía señales mediante los medios de aviso: Visuales, de audio, de un vibrador o de un zumbador.

7. Sistema según reivindicación 6, caracterizado porque las señales del vibrador o del zumbador son intermitentes.

8. Sistema según reivindicación 6, caracterizado porque las señales del vibrador o del zumbador son continuas.

9. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque las señales de los medios de aviso se aplican en el propio módulo de detección.

10. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque las señales de los medios de aviso se aplican en la zona del oído.

11. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque la señal de aviso se aplica al procesador del vehículo el cual da la señal audible de aviso.

12. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque los acelerómetros y giróscopos son del tipo: Piezoresistivos, Capacitivos, de Corrientes de efecto túnel, Piezoeléctricos, Ópticos, Térmicos y Resonantes, y de 3 o 6 ejes.

13. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque los acelerómetros y giróscopos utilizados son microacelerómetros, microgiróscopos, nanoacelerómetros o nanogiróscopos.