ES1308201U

ES1308201U - INTELLIGENT SOLAR BLOCKING SYSTEM

Info

Publication number: ES1308201U
Application number: ES202331234U
Authority: ES
Inventors: Rodríguez Mario Pérez
Original assignee: Universidad de Valladolid
Current assignee: Universidad de Valladolid
Priority date: 2022-10-19
Filing date: 2022-10-19
Publication date: 2024-06-05
Anticipated expiration: 2032-10-19
Also published as: ES1308201Y

Abstract

Solar blocking system (1) comprising: - a plurality of sheets (2) of dispersed polymeric liquid crystal, PDLC, where each sheet (2) of PDLC is configured to modify its opacity in response to an electrical signal, - a control unit (3) configured to selectively modify the power supplied by a power supply unit to each PDLC sheet (2) in response to a sheet selection instruction; - a video camera (7) configured to capture images of an environment, where the environment is within a range of distance from the plurality of PDLC sheets (2); - a processing unit (6) configured to, based on the image captured by the video camera (7), generate a PDLC sheet selection instruction (2) to the control unit (3) to block the light of the sun. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

SISTEMA DE BLOQUEO SOLAR INTELIGENTE INTELLIGENT SOLAR BLOCKING SYSTEM

CAMPO DE LA INVENCIÓN FIELD OF INVENTION

La presente invención se refiere a un dispositivo para evitar las molestias del sol en un habitáculo ya sea estático o dinámico. Es aplicable en el sector automovilístico y domótico. The present invention refers to a device to avoid the discomfort of the sun in a cabin, whether static or dynamic. It is applicable in the automotive and home automation sector.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN BACKGROUND OF THE INVENTION

Todo conductor ha experimentado la conducción de su vehículo con el sol delante de sus ojos. Es habitual evitar el deslumbramiento adoptando extrañas posiciones. Se estima que el 5% de los accidentes con víctimas en España sucede en las horas crepusculares, es decir, a la salida y puesta del sol. El accidente más común es la colisión frontal en carreteras de doble sentido y el alcance en autopistas y autovías; a su vez, el 16% es debido a salidas de la calzada y el 2% a atropellos. Every driver has experienced driving their vehicle with the sun in front of their eyes. It is common to avoid glare by adopting strange positions. It is estimated that 5% of accidents with victims in Spain occur in the twilight hours, that is, at sunrise and sunset. The most common accident is a head-on collision on two-way roads and collisions on highways and expressways; In turn, 16% is due to leaving the road and 2% to being run over.

En los hogares, es habitual que, a ciertas horas del día, los rayos de sol incidan directamente en los ojos a través de las ventanas. Esto causa una gran molestia y ocasiona que se bajen las persianas o se corran las cortinas, disminuyendo la cantidad de luz natural en la estancia. Esto se compensa encendiendo las luces, provocando un aumento del gasto eléctrico. In homes, it is common for, at certain times of the day, the sun's rays to hit the eyes directly through the windows. This causes great discomfort and causes the blinds to be lowered or the curtains to be drawn, reducing the amount of natural light in the room. This is compensated by turning on the lights, causing an increase in electrical consumption.

Hay una serie de propuestas que ofrecen una solución parcial o no adecuada ante los problemas mencionados. Dichas propuestas se pueden dividir en 2 grupos. There are a series of proposals that offer a partial or inadequate solution to the aforementioned problems. These proposals can be divided into 2 groups.

Sistemas en el ámbito automovilístico: Systems in the automotive field:

Antiguamente, se colocaban unas bandas de color oscuro en la parte superior de la luna parabrisas delantera que hacía las funciones del parasol. Una vez se mejoró el funcionamiento de la visera parasol, estas bandas quedaron obsoletas y sustituidas casi en su totalidad. No obstante, hoy en día, aún se pueden ver algunos vehículos con estas bandas. In the past, dark-colored bands were placed on the upper part of the front windshield glass that acted as a sunshade. Once the operation of the sun visor was improved, these bands became obsolete and were almost completely replaced. However, today, you can still see some vehicles with these stripes.

La visera parasol, que hoy en día está en todos los vehículos, presenta, sin duda, un problema bastante grande: A la hora del amanecer o atardecer, cuando el sol está más bajo, para no verse deslumbrado por el efecto del mismo, se debe colocar la visera parasol en su máxima extensión, bloqueando, por tanto, un amplio porcentaje del campo de visión del conductor. A su vez, el usuario deberá situarse en una posición en la que se encuentre poco alerta ante los peligros de la carretera, llegando a poder provocar accidentes debido a la falta de visibilidad de la carretera. The sun visor, which is in all vehicles today, undoubtedly presents a fairly big problem: At dawn or dusk, when the sun is lower, in order not to be dazzled by its effect, it is You must place the sun visor at its maximum extension, therefore blocking a large percentage of the driver's field of vision. At the same time, the user must be in a position in which he or she is not very alert to the dangers of the road, potentially causing accidents due to the lack of visibility of the road.

Otra limitación de la visera parasol es la poca adecuación a gente de baja estatura. Para que sea efectiva la visera parasol en las horas en las que el sol está más bajo para una persona de poca altura, tendrá que estar en una posición más baja, reduciendo aún más el campo de visión. Another limitation of the sun visor is its poor suitability for people of short stature. For the sun visor to be effective during hours when the sun is lower for a short person, it will have to be in a lower position, further reducing the field of vision.

Un problema adicional aparece cuando el sol no se encuentra completamente en frente del conductor, sino que está ligeramente a un lado. El parasol no sirve de nada ante esta situación. An additional problem arises when the sun is not completely in front of the driver, but is slightly to the side. The parasol is of no use in this situation.

Una solución convencional a este problema consiste en el empleo de gafas de sol. Aunque su uso está muy extendido, según estudios de la Dirección General de Tráfico, un 20% de los conductores no utilizan gafas de sol al conducir. Del 80% de los conductores que sí las utilizan, un 70% emplean modelos con protección no homologada, lo que puede disminuir su efectividad. En todo caso, a pesar de llevar las gafas de sol, recibir directamente la luz del sol, produce incomodidad, por lo que habitualmente se recurre a la combinación con la visera parasol. A conventional solution to this problem is the use of sunglasses. Although their use is widespread, according to studies by the General Directorate of Traffic, 20% of drivers do not use sunglasses when driving. Of the 80% of drivers who do use them, 70% use models with non-approved protection, which can reduce their effectiveness. In any case, despite wearing sunglasses, receiving direct sunlight causes discomfort, which is why they usually use the combination with the sun visor.

Un sistema relativamente nuevo es una mejora del visor parasol llevada a cabo por Bosch el cual espera sustituir al propio visor parasol del coche y que, mediante tecnología LCD, e Inteligencia Artificial, detecta la cara del usuario para oscurecer parte de la visión de este evitando así el efecto del sol. Los problemas que acarrea este sistema son similares a los del visor parasol. Si bien es cierto que reduce el problema del oscurecimiento de la visibilidad completa que traía su predecesor, el resto de problemas, los sigue compartiendo de la misma forma, debido a que no puede atenuar o bloquear el sol que esté ligeramente fuera del alcance del parasol. Tampoco servirá de manera eficaz ante usuarios de menor estatura. A relatively new system is an improvement of the sun visor carried out by Bosch which hopes to replace the car's own sun visor and which, through LCD technology and Artificial Intelligence, detects the user's face to obscure part of the user's vision, avoiding thus the effect of the sun. The problems caused by this system are similar to those of the sun visor. While it is true that it reduces the problem of complete visibility obscuration that its predecessor brought, the rest of the problems it continues to share in the same way, because it cannot dim or block the sun that is slightly out of the reach of the parasol. . It will also not work effectively for shorter users.

Sistemas en el ámbito del hogar: Systems in the home environment:

Ya se conoce por la patente número ES2311328B1 un aparato mediante el cual se puede evitar la molestia del sol en las casas con persianas y cortinas. Su gran problema aparece cuando el sol está bajo. En esa situación, si el usuario quiere tapar el sol, debe bajar la persiana prácticamente hasta el punto de no tener más luz natural en la habitación. En una empresa, si es por la mañana, lo más probable es que los empleados deban aguantarse y sufrir las molestias del sol. Las ventajas frente a las persianas, sería, aparte de que las láminas empleadas, son buenos aislantes térmicos, que la pérdida de luz natural se podría reducir al mínimo, tapando solo la parte en la que incide el sol y da en los ojos de los usuarios, evitando así un oscurecimiento mayor del necesario. A device is already known through patent number ES2311328B1 by means of which the annoyance of the sun can be avoided in houses with blinds and curtains. Your big problem appears when the sun is low. In this situation, if the user wants to block the sun, they must lower the blinds practically to the point of no longer having natural light in the room. In a company, if it is in the morning, employees will most likely have to endure and suffer the discomfort of the sun. The advantages over blinds would be, apart from the fact that the sheets used are good thermal insulators, that the loss of natural light could be reduced to a minimum, covering only the part where the sun hits and hits the eyes of the people. users, thus avoiding greater obscuration than necessary.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN DESCRIPTION OF THE INVENTION

Se propone un sistema de bloqueo solar de acuerdo con la primera reivindicación. Realizaciones particulares del sistema se definen en las reivindicaciones dependientes. A sun blocking system is proposed according to the first claim. Particular embodiments of the system are defined in the dependent claims.

El sistema emplea la tecnología de láminas de cristal líquido polimérico disperso (PDLC por Polymer-Dispersed Liquid Crystals). Al aplicar una corriente eléctrica, la opacidad/transparencia de la lámina PDLC se modifica. Este sencillo funcionamiento permite reducir la molestia causada por el sol dependiendo de las necesidades del usuario, ya sea en un entorno con movimientos previsibles o no. The system uses polymer-dispersed liquid crystal (PDLC) sheet technology. By applying an electric current, the opacity/transparency of the PDLC sheet is modified. This simple operation allows you to reduce the discomfort caused by the sun depending on the user's needs, whether in an environment with predictable movements or not.

A pesar de lo ventajoso de este comportamiento, una pulsación convierte en opaca toda la superficie de la lámina y, dejando pasar una cantidad de luz que puede ser insuficiente. Por ello, se emplean múltiples láminas de menor tamaño para cubrir una superficie y permitir un control más preciso, logrando así una resolución suficiente para oscurecer únicamente la parte deseada. Despite the advantageous nature of this behavior, one press turns the entire surface of the sheet opaque, allowing an amount of light to pass through that may be insufficient. Therefore, multiple smaller sheets are used to cover a surface and allow more precise control, thus achieving sufficient resolution to obscure only the desired part.

El presente sistema de bloqueo solar emplea, preferentemente, múltiples láminas dispuestas de forma adyacente entre sí, formando una matriz. The present sun blocking system preferably uses multiple sheets arranged adjacent to each other, forming a matrix.

El sistema presenta, preferentemente, una capa adhesiva acoplada a una de las caras de las láminas para facilitar su colocación en una superficie transparente determinada. Por ejemplo, de vidrio, cristal, metacrilato, etc. Generalmente, en una ventana, ventanilla, luna, escaparate, puerta, tragaluz, etc. The system preferably has an adhesive layer attached to one of the sides of the sheets to facilitate their placement on a specific transparent surface. For example, glass, crystal, methacrylate, etc. Generally, in a window, window, pane, shop window, door, skylight, etc.

El sistema presenta, preferentemente, medios para detectar la posición del sol y de el/los usuarios afectados, por ejemplo, mediante técnicas de aprendizaje profundo (Deep Learning) e inteligencia artificial. En respuesta a la detección realizada, el sistema envía una instrucción de forma individualizada a una unidad de control que genera una señal eléctrica capaz de encender las láminas de PDLC, y una vez recibe la señal de encendido, procede al envío de dicha señal al cristal por el que incide la luz del sol que se considera deslumbrante. The system preferably presents means to detect the position of the sun and the affected user(s), for example, through deep learning techniques and artificial intelligence. In response to the detection made, the system sends an individualized instruction to a control unit that generates an electrical signal capable of turning on the PDLC sheets, and once it receives the ignition signal, it proceeds to send said signal to the crystal. through which the sunlight that is considered dazzling falls.

Por otro lado, para obtener las imágenes en las que llevar a cabo la detección, se utilizan, preferentemente, dos cámaras en el caso de un vehículo, y una cámara en caso domótico. On the other hand, to obtain the images in which to carry out the detection, two cameras are preferably used in the case of a vehicle, and one camera in the case of home automation.

La cámara se orienta para tomar imágenes en una zona de paso, a una distancia cercana a la ventana en el caso domótico (por ejemplo, 10 metros). En el caso del vehículo, la distancia está limitada al habitáculo (por ejemplo, 0.5 metros). The camera is oriented to take images in a passage area, at a distance close to the window in the home automation case (for example, 10 meters). In the case of the vehicle, the distance is limited to the passenger compartment (for example, 0.5 meters).

Es deseable emplear dos cámaras en vehículos para hacer cálculos en tiempo real teniendo en cuenta las diversas variables de inclinación, giro, nubes. En cambio, en un entorno estático como un edificio, basta con una cámara para localizar a las personas, debido a que, la posición de las ventanas es fija, y la posición del sol es determinista, mediante cálculos astronómicos, se puede calcular su posición en cada momento del año. It is desirable to use two cameras in vehicles to make calculations in real time taking into account the various variables of inclination, rotation, clouds. On the other hand, in a static environment like a building, a camera is enough to locate people, because the position of the windows is fixed, and the position of the sun is deterministic, through astronomical calculations, its position can be calculated. at every moment of the year.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

Las realizaciones de la presente invención se describen, solo a modo de ejemplo, en los dibujos adjuntos en los que los elementos similares están numerados de la misma manera en las diversas Figuras: Embodiments of the present invention are described, by way of example only, in the accompanying drawings in which similar elements are numbered in the same manner in the various Figures:

FIG. 1: Diagrama esquemático de bloques del sistema de bloqueo solar. FIG. 1: Schematic block diagram of the solar blocking system.

FIG. 2: Diagrama esquemático de la unidad de control incluyendo un módulo de selección y un módulo inversor para las láminas de PDLC. FIG. 2: Schematic diagram of the control unit including a selection module and an inverter module for the PDLC sheets.

FIG. 3: Esquema eléctrico del módulo de activación de una lámina PDLC. FIG. 3: Electrical diagram of the activation module of a PDLC sheet.

FIG. 4: Esquema eléctrico del dispositivo inversor de corriente y funcionamiento del triodo. FIG. 5: Estructura de las láminas de PDLC a lo largo de una ventana con los cables indicados a la derecha. FIG. 4: Electrical diagram of the current inverter device and operation of the triode. FIG. 5: Structure of PDLC sheets along a window with the cables indicated on the right.

Glosario de referencias numéricas: Glossary of numerical references:

1 Sistema de bloqueo solar inteligente. 1 Intelligent sun blocking system.

2 Lámina de PDLC. 2 PDLC sheet.

3 Unidad de control. 3 Control unit.

4 Módulo de selección de la lámina a encender. 4 Module for selecting the sheet to light.

41 Optotriac o triodo óptico 41 Optotriac or optical triode

42 Pin. 42 Pin.

5 Módulo inversor de corriente. 5 Power inverter module.

51 Oscilador. 51 Oscillator.

52 Condensador. 52 Capacitor.

53 Transformador. 53 Transformer.

6 Unidad de procesamiento. 6 Processing unit.

7 Cámara de vídeo. 7 Video camera.

7b Cámara de vídeo adicional. 7b Additional video camera.

8 Filas de láminas de PDLC. 8 Rows of PDLC sheets.

10 Usuario. 10 User.

11 Cable. 11 Wire.

DESCRIPCIÓN DE MODOS DE REALIZACIÓN DESCRIPTION OF IMPLEMENTATION MODES

Con referencia a las figuras anteriores, sin carácter limitativo, se presentan diversas realizaciones de la invención para su mejor comprensión. With reference to the previous figures, without limitation, various embodiments of the invention are presented for better understanding.

LaFIG. 1ilustra esquemáticamente un diagrama de bloques de acuerdo con una realización del sistema de bloqueo solar1. Se aprecia una matriz20compuesta de diversas láminas de PDLC2. TheFIG. 1 schematically illustrates a block diagram according to one embodiment of the sun blocking system1. A matrix20 composed of various PDLC2 sheets can be seen.

El funcionamiento de una lámina de PDLC2se explica brevemente. La lámina de PDLC2está llena de partículas de cristal líquido embebidas en un polímero. Estas partículas, en su estado natural, es decir, en ausencia de corriente eléctrica, se distribuyen de manera aleatoria en el polímero. Al estar desordenadas, la luz del sol que incide sobre ellas las golpea y rebota, incapaz de atravesarlas. Como resultado, la lámina es opaca. No obstante, en presencia de un estímulo eléctrico, estas partículas reciben carga eléctrica y se alinean, dejando una especie de rendijas por las que puede pasar la luz, como en una persiana veneciana. De esta manera, la lámina se vuelve transparente. The operation of a PDLC2 sheet is briefly explained. The PDLC2 sheet is filled with liquid crystal particles embedded in a polymer. These particles, in their natural state, that is, in the absence of electric current, are distributed randomly in the polymer. As they are disordered, the sunlight that falls on them hits and bounces off them, unable to pass through them. As a result, the foil is opaque. However, in the presence of an electrical stimulus, these particles receive an electrical charge and align, leaving a type of slit through which light can pass, like in a Venetian blind. In this way, the sheet becomes transparent.

Cada lámina de PDLC2está cableada para modificar su opacidad mediante una señal eléctrica. Una unidad de control3recibe una instrucción de selección de qué lámina activar y/o desactivar individualmente y controla el suministro de alimentación eléctrica requerido de cada lámina. Para ello, la unidad de control3está asociada con una unidad de alimentación de energía, de donde se toma el suministro de energía eléctrica para cada lámina2de la matriz20. Each PDLC2 sheet is wired to modify its opacity using an electrical signal. A control unit3 receives a selection instruction of which blade to activate and/or deactivate individually and controls the required power supply of each blade. To do this, the control unit3 is associated with a power supply unit, from which the electrical energy supply is taken for each sheet2 of the matrix20.

Para saber qué láminas activar se dispone de una cámara de vídeo7(opcionalmente, de una cámara de vídeo adicional7b) que capta imágenes y también de una unidad de procesamiento6que está programada para identificar a un usuario10en las imágenes captadas y para determinar si hay un posible deslumbramiento por el sol. En caso de que así sea, la unidad de procesamiento6produce y transmite una señal para la selección de lámina que llega a la unidad de control3. Una manera de activar cada una de las láminas2por separado es mediante el uso de un triodo óptico u optotriac. Estos optotriacs pueden ser sustituidos por relés de estado sólido. La activación de estos optotriacs se lleva a cabo mediante el envío de una señal y causa el paso de la señal como si de un interruptor se tratara. To know which sheets to activate, there is a video camera7 (optionally, an additional video camera7b) that captures images and also a processing unit6 that is programmed to identify a user10 in the captured images and to determine if there is possible glare for the Sun. If this is the case, the processing unit6 produces and transmits a signal for sheet selection that reaches the control unit3. One way to activate each of the sheets2 separately is by using an optical triode or optotriac. These optotriacs can be replaced by solid state relays. The activation of these optotriacs is carried out by sending a signal and causes the signal to pass as if it were a switch.

Mencionar que, cada vez más, la industria automovilística fabrica vehículos que poseen un ordenador de a bordo con potencia computacional suficiente para llevar a cabo tareas adicionales. En un futuro, el presente sistema podría emplear el ordenador de a bordo e integrarse con otros sistemas del vehículo para la detección y toma de decisiones. Mention that, increasingly, the automobile industry manufactures vehicles that have an on-board computer with sufficient computing power to carry out additional tasks. In the future, this system could use the on-board computer and integrate with other vehicle systems for detection and decision making.

Como se ha indicado, el funcionamiento de una lámina de PDLC convencional es opaco cuando está apagado (desactivado) y transparente cuando está encendido (activado). En aplicaciones del sector automovilístico, lo ideal es el funcionamiento contrario para evitar posibles accidentes por fallo de alimentación eléctrica.As noted, the operation of a conventional PDLC sheet is opaque when off (off) and transparent when on (on). In applications in the automotive sector, the ideal is the opposite operation to avoid possible accidents due to power failure.

Recientemente, se ha desarrollado una lámina PDLC inversa con estas características de funcionamiento contrario. Se denomina Reverse PDLC, aunque todavía no su empleo está muy extendido. Por tanto, estas láminas de PDLC inversa funcionan como sigue. Solamente cuando se le aplica una corriente eléctrica, las partículas se desordenan, volviendo la lámina opaca y evitando que pase la luz del sol. El sistema de bloqueo solar1descrito es aplicable a este tipo de láminas PDLC inversas. Recently, a reverse PDLC sheet with these reverse operating characteristics has been developed. It is called Reverse PDLC, although its use is not yet widespread. Therefore, these reverse PDLC sheets work as follows. Only when an electric current is applied to it do the particles become disordered, making the sheet opaque and preventing sunlight from passing through. The solar blocking system1 described is applicable to this type of reverse PDLC sheets.

Cada lámina2tiene su conexión eléctrica asociada, de forma que puede ser activada o desactivada individualmente, esto es, independientemente de otras láminas2de la matriz20. Esta matriz20se coloca sobre la superficie interior de un cristal, vidrio o plástico. Comúnmente, una ventana en un edificio o vivienda, o una luna en un vehículo. Each sheet2 has its associated electrical connection, so that it can be activated or deactivated individually, that is, independently of other sheets2 of the matrix20. This matrix20 is placed on the inner surface of a crystal, glass or plastic. Commonly, a window in a building or home, or a glass in a vehicle.

El sistema de bloqueo solar1permite que pase luz por el cristal salvo en los lugares donde resulte incómodo para el usuario10, lugar que se ocultará de acuerdo con lo determinado por una unidad de procesamiento6determinando si intersecta la luz directa del sol en una zona que contenga los ojos del usuario10. The solar blocking system1 allows light to pass through the glass except in places where it is uncomfortable for the user10, a place that will be hidden according to what is determined by a processing unit6 determining whether direct sunlight intersects an area that contains the eyes of the user10.

En ocasiones, por ejemplo, si la cámara no es específica para obtener una imagen del sol, es necesario adaptar la cámara. Una forma de hacerlo es mediante el empleo de un filtro óptico. Una posibilidad económica es acoplar un filtro de vidrio inactínico de protección graduada -típico de las máscaras de soldadura- para que la imagen sea más fácilmente procesable. Sometimes, for example, if the camera is not specific to obtain an image of the sun, it is necessary to adapt the camera. One way to do this is by using an optical filter. An economical possibility is to attach an inactive glass filter with graduated protection - typical of welding masks - so that the image is more easily processable.

Las cámaras permiten la observación y detección tanto del sol como de los usuarios. Para localizar correctamente al usuario10se emplea una cámara7que además detecta la posición de la cabeza en un entorno próximo a las láminas2. Por ejemplo, típicamente entre 5m y 15m en el caso de una ventana; entre 30 cm y 1 m en el caso de un automóvil. En cuanto a la localización del sol, hay dos métodos dependiendo del ámbito de aplicación. Para vehículos en general, se emplea una cámara adicional7bpara detectar la posición del sol teniendo en cuenta el tiempo meteorológico, subidas, bajadas, curvas y otros movimientos inesperados. The cameras allow observation and detection of both the sun and users. To correctly locate the user10, a camera7 is used that also detects the position of the head in an environment close to the sheets2. For example, typically between 5m and 15m in the case of a window; between 30 cm and 1 m in the case of a car. Regarding the location of the sun, there are two methods depending on the scope of application. For general vehicles, an additional camera7b is used to detect the position of the sun taking into account the weather, ups and downs, curves and other unexpected movements.

Para estructuras inmóviles (edificios) o vehículos con un trayecto fijo y conocido (trenes) se pueden utilizar aplicaciones que indican el tiempo meteorológico y la posición del sol, debido a que su movimiento es conocido a lo largo del año, y de esta manera, se puede calcular su posición de manera efectiva. Haciéndolo así, se reservan más recursos. No obstante, también un sistema con dos cámaras7,7bsería plenamente funcional. Adicionalmente, ante situaciones en las que haya nubes en el cielo, se puede utilizar un sensor de iluminación para medir la cantidad de luz. Con la información del sensor de iluminación, la unidad de procesamiento determina si hay nubes y, por tanto, el sol no está deslumbrando. De esta manera, cancelaría una instrucción para hacer opaca una o más láminas. En función del tipo de sensor de iluminación se pueden definir y calibrar niveles para los que considerar que no se produce deslumbramiento en un entorno dado. For immobile structures (buildings) or vehicles with a fixed and known route (trains), applications can be used that indicate the weather and the position of the sun, because its movement is known throughout the year, and in this way, You can calculate your position effectively. By doing so, more resources are reserved. However, a system with two cameras7,7b would also be fully functional. Additionally, in situations where there are clouds in the sky, an illumination sensor can be used to measure the amount of light. Using information from the lighting sensor, the processing unit determines whether there are clouds and, therefore, the sun is not dazzling. In this way, you would cancel an instruction to make one or more sheets opaque. Depending on the type of lighting sensor, levels can be defined and calibrated for which it is considered that glare does not occur in a given environment.

LaFIG. 2muestra la estructura de la unidad de control3conectada a la matriz20de láminas PDLC2que, a su vez estaría conectado a la unidad de procesamiento6. La unidad de control3está formada por el módulo inversor de corriente5, previo a la conexión con las láminas de PDLC2, y por el módulo de selección4de la lámina2a encender.TheFIG. 2 shows the structure of the control unit 3 connected to the array 20 of PDLC sheets 2, which in turn would be connected to the processing unit 6. The control unit 3 is made up of the current inverter module 5, prior to connecting with the PDLC sheets 2, and the selection module 4 of the sheet 2 to be turned on.

La unidad de control3permite, a partir de una señal de 5Vdc, enviar de manera selectiva una señal de 60Vac a la lámina2de PDLC correspondiente, consiguiendo así la autonomía del sistema y evitando la necesidad de que sea el propio usuario el que tenga que activar una u otra lámina2. Al mismo tiempo, la señal que permite la selección de una lámina u otra, proviene de la unidad de procesamiento6, que, mediante un software específico, escoge a qué lámina2se debe enviar la señal. The control unit3 allows, from a 5Vdc signal, to selectively send a 60Vac signal to the corresponding PDLC sheet2, thus achieving the autonomy of the system and avoiding the need for the user himself to activate a u another sheet2. At the same time, the signal that allows the selection of one sheet or another comes from the processing unit6, which, through specific software, chooses which sheet2 the signal should be sent to.

El módulo inversor de corriente5está conectado directamente con cada uno de los optotriac del módulo de selección4de la lámina a encender y emplea una serie de circuitos integrados interconectados para permitir el paso de una señal de 5Vdc a los 60Vac que requieren las láminas de PDLC2. The current inverter module5 is connected directly to each of the optotriacs of the selection module4 of the sheet to be turned on and uses a series of interconnected integrated circuits to allow the passage of a 5Vdc signal to the 60Vac required by the PDLC2 sheets.

LaFIG. 3muestra en más detalle el módulo de selección4de la lámina a encender que forma parte de la unidad de control (ver FIG. 2). Se emplea un dispositivo semiconductor denominado optotriac41(por ejemplo, el modelo MOC3021) para activar las láminas de PDLC. La conexión eléctrica con la matriz de láminas PDLC se hace mediante los pines42de salida del módulo de selección4. TheFIG. 3shows in more detail the selection module4 of the blade to be lit, which is part of the control unit (see FIG. 2). A semiconductor device called optotriac41 (for example, model MOC3021) is used to activate the PDLC sheets. The electrical connection with the PDLC sheet array is made through the output pins42 of the selection module4.

Hay dos entradas para el módulo de selección4: una señal para encendido de las láminas, proveniente del dispositivo inversor de corriente (en FIG. 4) y unos pulsos de control, provenientes de la unidad de procesamiento (en FIG. 1). There are two inputs to the selection module4: a signal to turn on the blades, coming from the current inverter device (in FIG. 4) and some control pulses, coming from the processing unit (in FIG. 1).

Aquí entra la conversión de corriente necesaria para poder aplicar la cantidad de corriente requerida a los plásticos. Los plásticos de PDLC (y PDLC inverso) necesitan una potencia de 3 W/m2 y un voltaje de 60Vac con una forma de señal cuadrada para su funcionamiento óptimo (opaco o transparente al 100%). This is where the current conversion necessary to be able to apply the required amount of current to the plastics comes in. PDLC (and reverse PDLC) plastics require a power of 3 W/m2 and a voltage of 60Vac with a square signal shape for optimal operation (opaque or 100% transparent).

El funcionamiento del optotriac41implica incorporar una resistencia44y un condensador45a la salida del mismo, lo que provoca una caída de tensión en la señal proveniente del módulo inversor de corriente. The operation of the optotriac41 involves incorporating a resistor44 and a capacitor45 at its output, which causes a voltage drop in the signal coming from the current inverter module.

Mencionar que, como sustituto del optotriac41, se puede emplear un relé de estado sólido en una realización diferente. Mention that, as a substitute for the optotriac41, a solid state relay can be used in a different embodiment.

LaFIG.4muestra un dispositivo inversor de corriente5para el sistema en para una instalación en vehículo o en vivienda que toma una señal de 5Vdc. El inversor de corriente5está formado básicamente por un oscilador51para convertir en alterna y aplicar la frecuencia requerida a una señal de continua de bajo voltaje (obtenida por ejemplo de una batería incluida en la unidad de procesamiento), un condensador52para eliminar la componente de continua de la señal a la salida del oscilador51(y hacer que oscile entre -2.5V y 2.5V, en lugar de entre 0 y 5V) y un transformador53para amplificar la señal de alterna tras el condensador (debido a que la señal que aporta el oscilador es muy pequeña). FIG. 4 shows a power inverter device5 for the system for a vehicle or home installation that takes a 5Vdc signal. The current inverter5 is basically formed by an oscillator51 to convert AC and apply the required frequency to a low voltage DC signal (obtained for example from a battery included in the processing unit), a capacitor52 to eliminate the DC component of the signal. to the output of the oscillator51 (and make it oscillate between -2.5V and 2.5V, instead of between 0 and 5V) and a transformer53 to amplify the AC signal after the capacitor (because the signal provided by the oscillator is very small ).

El dispositivo5puede incluir además varias resistencias y condensadores para su correcto funcionamiento. The device5 may also include several resistors and capacitors for its correct operation.

LaFIG. 5muestra muy esquemáticamente una estructura de filas de las láminas2de PDLC a lo largo de una ventana. Esta estructura de filas forma la matriz20de láminas2de PDLC que se emplea en el ventanal de un edificio en lugar de en un vehículo en movimiento. De cada una de las láminas2de la matriz20salen una pareja de cables sin polarización11que deben conectarse con el módulo de selección mostrado en la FIG. 3. TheFIG. 5 shows very schematically a row structure of the PDLC sheets2 along a window. This row structure forms the PDLC array20 of sheets2 that is used in the window of a building instead of in a moving vehicle. From each of the sheets 2 of the matrix 20, a pair of cables without polarization 11 emerge that must be connected to the selection module shown in FIG. 3.

Esta instalación supone la simplificación del sistema puesto que, en lugar de tapar una única lámina, tapa una fila entera, lo que supone mayor sencillez del software y una mayor eficiencia en la mayoría de situaciones. De esta manera, se puede simular el efecto de una persiana. This installation represents the simplification of the system since, instead of covering a single sheet, it covers an entire row, which means greater simplicity of the software and greater efficiency in most situations. In this way, the effect of a blind can be simulated.

En todas las realizaciones, se puede emplear técnicas de inteligencia artificial para dotar al sistema de automaticidad en tiempo real. In all embodiments, artificial intelligence techniques can be used to provide the system with automaticity in real time.

Las láminas de PDLC incluyen una capa adhesiva y dos cables por los que se introducirá el voltaje requerido: 60Vac a la frecuencia de 800Hz. Se debe retirar la lámina protectora que cubre la capa adhesiva en la instalación y situar las láminas una a continuación de otra en el cristal delantero del vehículo. Sus cables deberán conectarse con la unidad de control. PDLC sheets include an adhesive layer and two cables through which the required voltage will be introduced: 60Vac at a frequency of 800Hz. The protective film that covers the adhesive layer must be removed during installation and the sheets must be placed one after the other on the front glass of the vehicle. Its cables must be connected to the control unit.

En una implementación del sistema de bloqueo, el dispositivo encargado del procesamiento es una Raspberry Pi 4 model B desarrollada por la empresa Raspberry. Este micro-ordenador es capaz de llevar a cabo la detección del usuario y el sol, y, con los cálculos geométricos oportunos, determinar el punto de incidencia del sol sobre el cristal, para, a posteriori, enviar una señal de control, haciendo que el sistema eléctrico y electrónico deje pasar corriente únicamente para la lámina o láminas que se requieran. Aunque no tiene por qué ser una Raspberry Pi, se emplea preferentemente este micro-ordenador por su buena relación entre capacidad computacional y precio. In an implementation of the blocking system, the device in charge of processing is a Raspberry Pi 4 model B developed by the Raspberry company. This microcomputer is capable of detecting the user and the sun, and, with the appropriate geometric calculations, determining the point of incidence of the sun on the glass, to subsequently send a control signal, causing The electrical and electronic system allows current to pass only for the sheet or sheets that are required. Although it does not have to be a Raspberry Pi, this microcomputer is preferably used due to its good relationship between computational capacity and price.

Raspberry Pi 4 model B permite la conexión de las dos cámaras de vídeo que se utilizarán para la detección facial y detección solar. Posee un USB tipo C para la carga de la batería, un puerto micro HDMI para la depuración en vídeo del software. A su vez posee varios pines GPIO que serán los utilizados para conectar con el módulo de selección de la lámina a escoger. Esos son los componentes con salida o entrada externa que se utilizarán del dispositivo. A mayores posee un procesador de cuatro núcleos a 1,5 GHz con arquitectura ARM Cortex-A72 encargado de la mayor parte de la lógica del software y una tarjeta gráfica VideoCore VI mayoritariamente empleada para la inferencia de la detección de objetos y la realización de otros cálculos complejos. El dispositivo permite conexión inalámbrica WiFi 802.11ac, conexión con Bluetooth 5.0 y un puerto de salida Gigabit Ethernet. Cabe destacar que este dispositivo no será necesario en caso de que el vehículo posea un ordenador de a bordo lo suficientemente potente. Raspberry Pi 4 model B allows the connection of the two video cameras that will be used for facial detection and solar detection. It has a USB type C for battery charging, a micro HDMI port for video debugging of the software. At the same time, it has several GPIO pins that will be used to connect to the module for selecting the sheet to be chosen. Those are the components with external output or input that will be used from the device. Additionally, it has a 1.5 GHz quad-core processor with ARM Cortex-A72 architecture in charge of most of the software logic and a VideoCore VI graphics card mainly used for inference of object detection and the realization of other complex calculations. The device allows 802.11ac WiFi wireless connection, connection with Bluetooth 5.0 and a Gigabit Ethernet output port. It should be noted that this device will not be necessary if the vehicle has a sufficiently powerful on-board computer.

Por último, faltarían por conectar las dos cámaras. Una de las cámaras apunta al usuario y otra apunta en dirección opuesta, hacia el exterior. Estas cámaras deberán estar situadas en una zona que no perturbe la visión del conductor, es decir, el salpicadero y/o justo encima o debajo del retrovisor. La conexión de estas cámaras debe ser de tipo USB para permitir la conexión con el bloque de computación, ya sea la Raspberry Pi o el ordenador de a bordo del vehículo. La cámara que apunte hacia el exterior debe emplear un filtro óptico hardware, como vidrio de protección de soldadura, al objeto de poder tomar imágenes del sol sin perder calidad ni requerir un ajuste del brillo y contraste constantes, detalle que supondría una pérdida de eficiencia en dicha toma de imágenes. Finally, the two cameras still need to be connected. One of the cameras points at the user and another points in the opposite direction, towards the outside. These cameras must be located in an area that does not disturb the driver's vision, that is, the dashboard and/or just above or below the rearview mirror. The connection of these cameras must be USB type to allow connection with the computing block, be it the Raspberry Pi or the vehicle's on-board computer. The camera that points outwards must use a hardware optical filter, such as welding protection glass, in order to be able to take images of the sun without losing quality or requiring constant brightness and contrast adjustment, a detail that would mean a loss of efficiency in said image taking.

La técnica empleada para la detección de objetos es un modelo de aprendizaje profundo basado en redes neuronales convolucionales (CNN), un tipo de redes convolucionales profundas, que se utilizan comúnmente para el análisis visual de imágenes. The technique used for object detection is a deep learning model based on convolutional neural networks (CNN), a type of deep convolutional networks, which are commonly used for visual image analysis.

Para llevar a cabo la inferencia de los ojos del usuario, primeramente, se carga el modelo de detección ya entrenado, se carga la imagen y a continuación se le entrega al modelo de detección dicha imagen para que ejecute la detección sobre ella. Una vez determine la posición de los ojos del usuario, el modelo de detección devuelve un rectángulo que delimita (cuadro delimitador) el objeto detectado en los ejes X e Y de dicha imagen. A partir de este cuadro delimitador, se procede a obtener un punto representativo, preferentemente, el punto medio para sencillez en los cálculos. La manera de llevar a cabo la detección es mediante el procesamiento de los diferentes píxeles de la imagen y, una vez reconocido un patrón, se procede a la delimitación de dicho conjunto de píxeles en forma de cuadro delimitador. To carry out the inference of the user's eyes, first, the already trained detection model is loaded, the image is loaded and then said image is given to the detection model to execute the detection on it. Once the position of the user's eyes is determined, the detection model returns a rectangle that delimits (bounding box) the detected object on the X and Y axes of said image. From this bounding box, a representative point is obtained, preferably the midpoint for simplicity in the calculations. The way to carry out the detection is by processing the different pixels of the image and, once a pattern is recognized, we proceed to delimit said set of pixels in the form of a bounding box.

En el caso de la detección del sol, la imagen obtenida es apenas un círculo verde gracias al filtro óptico (p.e., cristal de protección de soldadura) instalado previamente. Una vez obtenida dicha imagen, se convierte a blanco y negro, dejando en blanco la posición del punto más brillante, en este caso, el sol. Una vez determinado, se localiza su contorno y posteriormente, con los parámetros de ese contorno, se dibuja un cuadro delimitador que permite la localización del sol en los ejes X e Y. Nuevamente, de este cuadro delimitador, se obtiene el punto medio que servirá para la ubicación del sol y los cálculos geométricos subsiguientes. In the case of sun detection, the image obtained is just a green circle thanks to the optical filter (e.g. welding protection glass) previously installed. Once this image is obtained, it is converted to black and white, leaving the position of the brightest point, in this case, the sun, blank. Once determined, its contour is located and subsequently, with the parameters of that contour, a bounding box is drawn that allows the location of the sun in the X and Y axes. Again, from this bounding box, the midpoint that will serve is obtained. for the location of the sun and subsequent geometric calculations.

A continuación, una vez obtenidos estos puntos, se procede al cálculo de la intersección de ambos, intersección que permitirá determinar qué lámina de PDLC debe activarse. Esta posición se calcula geométricamente mediante una ecuación simple: la media de los dos puntos en el eje de abcisas y en el eje de ordenadas (X ,Y). Con la calibración de las cámaras, este punto está posicionado justo en el lugar en que incide la luz del sol y permite que el encendido de una de las láminas PDLC, bloquee dicho punto, solucionando un eventual deslumbramiento. Next, once these points are obtained, the intersection of both is calculated, an intersection that will determine which PDLC sheet should be activated. This position is calculated geometrically using a simple equation: the average of the two points on the abscissa axis and the ordinate axis (X,Y). With the calibration of the cameras, this point is positioned right in the place where sunlight hits and allows the switching on of one of the PDLC sheets to block said point, solving any possible glare.

El modelo de detección basado en aprendizaje profundo para la detección debe ser entrenado, pues parte de un estado genérico sin ser capaz de detectar determinados objetos. The detection model based on deep learning for detection must be trained, since it starts from a generic state without being able to detect certain objects.

Para ello, se debe obtener un conjunto de imágenes tanto de entrenamiento como de evaluación. Dichas imágenes servirán para hacer que el modelo entrenado sea capaz de detectar únicamente los objetos que se espera que detecte. La manera de hacer esto es con un conjunto de herramientas que permitan el ajustado de las componentes del modelo de detección y que, a medida que se van introduciendo imágenes y aprendiendo de ellas, se modifiquen los parámetros del mismo. Una vez se ha terminado el entrenamiento y se obtiene un detector específico (en este caso un detector de ojos), se debe proceder a la simplificación de dicho modelo para poder ser ejecutable en un entorno de programación con mucha menor capacidad computacional. La manera de hacer esto es mediante unas herramientas que reducen la precisión de los números utilizados para representar los parámetros de un modelo que por defecto son número de coma flotante de 32 bits. Para esta tarea se requiere el uso de un modelo de detección eficiente y ligero que, una vez simplificado, permita la ejecución de manera sencilla y rápida en un entorno computacionalmente más sencillo. To do this, a set of both training and evaluation images must be obtained. These images will serve to make the trained model capable of detecting only the objects that it is expected to detect. The way to do this is with a set of tools that allow the components of the detection model to be adjusted and, as images are introduced and learned from them, its parameters are modified. Once the training has been completed and a specific detector is obtained (in this case an eye detector), said model must be simplified in order to be executable in a programming environment with much lower computational capacity. The way to do this is through tools that reduce the precision of the numbers used to represent the parameters of a model, which by default are 32-bit floating point numbers. This task requires the use of an efficient and lightweight detection model that, once simplified, allows for simple and rapid execution in a computationally simpler environment.

Ejemplo de instalación en un edificio: Example of installation in a building:

Para una edificación, la realización puede ser igual que para un vehículo en muchos aspectos. El bloque de láminas de cristal líquido será similar que para el caso del vehículo excepto que el número puede crecer o disminuir dependiendo del tamaño del cristal. Para un vehículo se emplean, preferiblemente, láminas de 15x10cm, para evitar bloquear una parte excesiva de la visión del usuario, pero en un entorno estático (un edificio) en el que el efecto del bloqueo solar es únicamente para evitar molestias, los tamaños pueden ser de 30x20 cm o incluso, hacer que la división de la ventana sea por filas (ver FIG. 5) para simplificar la lógica necesaria, permitiendo el paso del sol por el resto de las filas. For a building, the implementation can be the same as for a vehicle in many aspects. The block of liquid crystal sheets will be similar to that in the case of the vehicle except that the number may increase or decrease depending on the size of the crystal. For a vehicle, 15x10cm sheets are preferably used, to avoid blocking an excessive part of the user's vision, but in a static environment (a building) in which the effect of sun blocking is only to avoid discomfort, the sizes may vary. be 30x20 cm or even divide the window into rows (see FIG. 5) to simplify the necessary logic, allowing the sun to pass through the rest of the rows.

La toma de decisiones se puede implementar de forma similar a como se hace con un vehículo, así como el cálculo y lógica computacional. Por ejemplo, mediante estas tareas las puede llevar a cabo una unidad de proceso basada en el micro-ordenador Raspberry Pi o similar. Decision making can be implemented in a similar way to how it is done with a vehicle, as well as calculation and computational logic. For example, these tasks can be carried out by a processing unit based on the Raspberry Pi microcomputer or similar.

Respecto de la captación de imágenes, en este caso, solo se requiere una cámara que se configura para recoger imágenes (fotos o vídeos) que puedan contener la cara de una persona. La determinación de la posición del sol, es decir, el cálculo astronómico, se puede llevar a cabo de forma automatizada. Por ejemplo, con una aplicación software aparte programada para ello y que se instale en el micro-ordenador. Regarding image capture, in this case, only a camera is required that is configured to collect images (photos or videos) that may contain a person's face. Determining the position of the sun, i.e. astronomical calculation, can be carried out in an automated manner. For example, with a separate software application programmed for this purpose and installed on the microcomputer.

Se debe entender, no obstante que la presente invención no se limita a los ejemplos y las realizaciones particulares descritas anteriormente, sino que la invención incluirá todas las realizaciones que caigan dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas. It should be understood, however, that the present invention is not limited to the particular examples and embodiments described above, but that the invention will include all embodiments that fall within the scope of the appended claims.

Claims

1. Sun blocking system (1) comprising:

- a plurality of sheets (2) of dispersed polymeric liquid crystal, PDLC, where each sheet (2) of PDLC is configured to modify its opacity in response to an electrical signal,

- a control unit (3) configured to selectively modify the power supplied by a power supply unit to each PDLC sheet (2) in response to a sheet selection instruction;

- a video camera (7) configured to capture images of an environment, where the environment is within a distance range of the plurality of PDLC sheets (2);

- a processing unit (6) configured to, based on the image captured by the video camera (7), generate a PDLC sheet selection instruction (2) to the control unit (3) to block the light of the sun.

2. Solar blocking system (1) according to claim 1, wherein the plurality of PDLC sheets (2) darken in the absence of an electrical signal.

3. Solar blocking system (1) according to claim 1, wherein the plurality of PDLC sheets (2) are of the inverse type, so that they darken in the presence of an electrical signal.

4. Solar blocking system (1) according to any one of the preceding claims, wherein the sheet (2) comprises, on one of its faces, an adhesive layer configured to adhere to a glass surface.

5. Sun blocking system (1) according to any one of the preceding claims, wherein the plurality of sheets (2) forms a matrix with at least one column and several rows of sheets (2).

6. Sun blocking system (1) according to any one of the preceding claims, comprising an additional video camera (7b) configured to capture images of the position of the sun, when the blocking system (1) is mobile.

7. Solar blocking system (1) according to any one of the previous claims, wherein the control unit (3) comprises a current inverter module (5) to adapt the amplitude and frequency of the voltage of the electrical network according to the requirement. feeding of the PDLC sheets (2).

8. Solar blocking system (1) according to claim 7, wherein the control unit (3) further comprises a selection module (4) of the sheet to be lit, where the selection module (4) comprises an optical triode ( 41) or a solid state relay.

9. Solar blocking system (1) according to any one of the preceding claims, further comprising a lighting sensor that detects whether the lighting level is below a non-glare threshold, where the processing unit (6) collects the information from the lighting sensor and cancels a PDLC sheet selection instruction (2) to block sunlight.