RU2246885C1

RU2246885C1 - Optical warning device

Info

Publication number: RU2246885C1
Application number: RU2003134520/28A
Authority: RU
Inventors: М.Д. Скубилин (RU); М.Д. Скубилин; гин Н.И. Кал (RU); Н.И. Калягин; Виталий Кузьмич Стефаненко (UA); Виталий Кузьмич Стефаненко
Priority date: 2003-11-27
Filing date: 2003-11-27
Publication date: 2005-02-27

Abstract

FIELD: medical engineering.

SUBSTANCE: device has piezoelectric cells, resistor and light source in its electric circuit and two mechanical members articulated to each other with piezoelectric cells and damping electrodes mounted between them, and mechanical member path restrictor. The damping electrodes are connected to piezoelectric cells, resistor and light source. When mounted on shoe soles, the device warns surrounding people about device user behavior.

EFFECT: enhanced eye protection effectiveness.

2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к преобразователям механических воздействий в оптические сигналы и может найти применение в системах извещения, контроля и предупреждения, а, в частности, в детской и подростковой обуви для предупреждения окружающих о поведении детей в условиях низкой освещенности для снижения вероятности детского травматизма.The present invention relates to converters of mechanical effects into optical signals and can be used in notification, control and warning systems, and, in particular, in children's and teenage shoes to warn others about the behavior of children in low light conditions to reduce the likelihood of childhood injuries.

Известно устройство для визуализации перемещения детей и подростков, содержащее элемент электропитания постоянного тока (гальванический элемент), ключ и источник света (лампу накаливания), вмонтированные в обувь. (Выделенное курсивом - признаки, общие с предметом изобретения).A device for visualizing the movement of children and adolescents containing a direct current power supply element (galvanic cell), a key and a light source (incandescent lamp) mounted in shoes. (Italics - features in common with the subject invention).

Существенные недостатки известного устройства - ограниченный срок службы и, как следствие, низкая надежность в работе.Significant disadvantages of the known device is the limited service life and, as a consequence, low reliability.

Известно “Устройство для предотвращения столкновения автомобиля” (см. Патент RU 2050561, G 01 S 17/93, БИ 35, 1995 г.), содержащее источник света, оптико-электронный преобразователь, включающий оптический фокусирующий элемент, n преобразовательных элементов и бленду, коммутатор-определитель координат, выход которого через блок определения опасного расстояния до объекта соединен с входом генератора сигнала тревоги, оптический фильтр, подавляющий диапазон с длиной волн менее 3 мкм, теплоизоляцию, закрывающую оптико-электронный преобразователь со всех направлений кроме направления приема, n добавочных резисторов, соединенных соответственно с n чувствительными элементами, одни выводы которых параллельно подсоединены к одному выходу источника питания, к другому выходу которого подключены выводы добавочных резисторов, и (n-1) дифференциальных усилителей, первый вход первого и второй вход (n-1)-го из которых соединены соответственно с большими точками первых и n-х чувствительных элементов и добавочных резисторов, вторые входы нечетных дифференциальных усилителей кроме (n-1)-го и первые входы четных попарно соединены соответственно с общими точками одноименных четных чувствительных элементов и добавочных резисторов, вторые входы четных и первые входы нечетных дифференциальных усилителей кроме первого попарно подключены к общим точкам соединения одноименных чувствительных элементов и добавочных резисторов, выходы дифференциальных усилителей соединены с соответствующими входами коммутатора-определителя координат, при этом один из чувствительных элементов расположен в фокусе оптического фокусирующего элемента, а остальные расположены один над другим выше фокуса. (Выделенное курсивом - признаки, общие с предметом изобретения).It is known “Device for preventing collision of a car” (see Patent RU 2050561, G 01 S 17/93, BI 35, 1995), containing a light source , an optoelectronic converter, including an optical focusing element, n converting elements and a hood, switch-coordinate determiner, the output of which through the block determining dangerous distance to the object is connected to the input of the alarm signal generator, the optical filter suppresses the range with a wavelength of less than 3 microns, the insulation covering the opto-electronic converter with all directions except the direction of reception, n additional resistors connected respectively to the n sensors, some conclusions are parallel connected to one output of the power source to the other output of which is connected conclusions additional resistors and (n-1) differential amplifier, the first input of the first and second the input of the (n-1) th of which are connected respectively to the large points of the first and n-th sensitive elements and additional resistors, the second inputs of the odd differential amplifiers except the (n-1) th and the first input even pairs are connected respectively to common points of the same even sensitive elements and additional resistors, the second inputs of even and first inputs of odd differential amplifiers, in addition to the first, are connected in pairs to common points of connection of the same sensitive elements and additional resistors, the outputs of differential amplifiers are connected to the corresponding inputs of the coordinate determining switch , while one of the sensitive elements is located in the focus of the optical focusing element, and the rest The lanes are located one above the other above the focus. (Italics - features in common with the subject invention).

Существенные недостатки известного устройства - значительные аппаратурная избыточность, габаритно-весовые характеристики и энергоемкость и, как следствие, низкая надежность в работе.Significant disadvantages of the known device are significant hardware redundancy, overall weight and weight characteristics and energy consumption and, as a result, low reliability.

Известен, как наиболее близкий к предмету изобретения, “Пьезоэлектрический преобразователь и звуковой извещатель на основе пьезоэлектрического преобразователя” (см. Свидетельство на полезную модель RU 26717, МПК H 04 R 17/10, G 10 K 9/13, БИ 34, 2002 г.), содержащий собранные в пакет излучающую накладку и пьезоэлемент, электроды, соединенные с электрическими проводами высокого напряжения, излучающая накладка выполнена в виде круглой мембраны, пьезоэлемент выполнен в виде пластины круглой формы, при этом пьезоэлемент и излучающая накладка закреплены соосно на плоскости мембраны, пьезоэлемент заключен в корпус со звуковой камерой, а электрические провода соединения с пьезоэлементом и излучающей накладкой подсоединены непосредственно к источнику высокого напряжения. (Выделенное курсивом - признаки, общие с предметом изобретения).Known as the closest to the subject of the invention, “Piezoelectric transducer and sound detector based on a piezoelectric transducer” (see Utility Model Certificate RU 26717, IPC H 04 R 17/10, G 10 K 9/13, BI 34, 2002 .) containing a radiating plate and a piezoelectric element assembled in a package , electrodes connected to high voltage electric wires , the radiating plate is made in the form of a round membrane, the piezoelectric element is made in the form of a round plate , while the piezoelectric element and the radiating plate are fixed with based on the membrane plane, the piezoelectric element is enclosed in a housing with a sound chamber, and the electrical wires of the connection with the piezoelectric element and the radiating pad are connected directly to the high voltage source. (Italics - features in common with the subject invention).

Недостатки известного извещателя - ограниченные функциональные возможности в условиях зашумленности окружающей среды, недостаточная информативность о месте нахождения извещателя, особенно в условиях недостаточной освещенности.The disadvantages of the known detector - limited functionality in a noisy environment, lack of information about the location of the detector, especially in low light conditions.

Задача изобретения - расширение функциональных возможностей путем информирования неопределенного круга лиц о месте пребывания и динамике перемещения извещателя в условиях недостаточной освещенности.The objective of the invention is the expansion of functionality by informing an indefinite number of persons about the place of stay and the dynamics of the detector in low light conditions.

Технический результат достигается тем, что в качестве излучающего элемента использован источник света, а в качестве преобразователя - пьезоэлемент, выполненный в виде пластины произвольной формы и гальванически соединенный через электроды и резистор проводами высокого напряжения с источником света.The technical result is achieved in that a light source is used as a radiating element, and a piezoelectric element made in the form of a plate of arbitrary shape and galvanically connected through electrodes and a resistor by high voltage wires to a light source is used as a transducer.

Схема электрическая принципиальная оптического извещателя приведена на фиг.1, а его возможное конструктивное исполнение на фиг.2.The electrical circuit diagram of the optical detector is shown in figure 1, and its possible design in figure 2.

Оптический извещатель содержит (см. фиг.1) пьезоэлемент(ы) 1 (для повышения мощности импульса электрического тока допустимо использование либо пьезоэлемента большей площади, либо пакета параллельно соединенных пьезоэлементов), резистор 2 и источник света 3, соединенные последовательно электрическими проводами. В качестве источника света допустимо использование светодиода, газоразрядного излучателя света, например неоновой лампы, и пр.The optical detector contains (see Fig. 1) a piezoelectric element (s) 1 (to increase the power of an electric current pulse, it is possible to use either a larger piezoelectric element or a packet of parallel connected piezoelectric elements), a resistor 2, and a light source 3 connected in series with electric wires. As a light source, it is permissible to use an LED, a gas-discharge light emitter, such as a neon lamp, etc.

Конструктивно оптический извещатель как пример реализации включает (см. фиг.2) пьезоэлемент(ы) 1, выполненный(е) в виде пластины, резистор 2 (например, МЛТ-0,1 сопротивлением 100-1000 кОм), источник света 3, например неновую лампу типа ТН-01, первый механический элемент 4, выполненный из токопроводящего материала и достаточной жесткости на изгиб, шарнир 5, размещенный на одном конце механического элемента 4, второй механический элемент 6, выполненный из токопроводящего и достаточно жесткого на изгиб материала, соединенный механически и гальванически (электрически) шарниром 5 с первым механическим элементом 4, ограничитель 7 хода перемещения второго механического элемента 6 относительно первого 4, выполненный из произвольного материала достаточной жесткости на сжатие, площадку 8 приложения механического воздействия, расположенную на противоположном от шарнира 5 конце второго механического элемента 6, демпфирующий(ие) электрод(ы) 9, механически и гальванически соединенный(е) с пьезоэлементом(ами) 1 и с механическим элементом 4 (и элементом 6), демпфирующий электрод 10, гальванически соединенный с пьезоэлементом(ами) 1, электрический провод высокого напряжения 11, соединенный концами с одним электродом резистора 2 и электродом 10 соответственно, и электрический провод 12, соединенный концами со вторым электродом резистора 2 и первым электродом источника света 3, другим электродом, гальванически (непосредственно или через проводник) соединенного с механическим элементом 4.Structurally, the optical detector as an example of implementation includes (see FIG. 2) a piezoelectric element (s) 1 made as a plate, a resistor 2 (for example, MLT-0.1 with a resistance of 100-1000 kOhm), a light source 3, for example a nenova lamp of the type ТН-01, the first mechanical element 4 made of conductive material and of sufficient bending stiffness, a hinge 5 placed at one end of the mechanical element 4, the second mechanical element 6 made of conductive and sufficiently rigid to bend the material, connected mechanically and galvanically ( electrically) by a hinge 5 with a first mechanical element 4, a limiter 7 of the course of movement of the second mechanical element 6 relative to the first 4, made of arbitrary material of sufficient compressive rigidity, a mechanical impact pad 8 located at the end of the second mechanical element 6 opposite from the hinge 5, damping (s) electrode (s) 9, mechanically and galvanically connected (e) with piezoelectric element (s) 1 and with mechanical element 4 (and element 6), damping electrode 10, galvanically connected connected to the piezoelectric element (s) 1, a high voltage electric wire 11 connected by ends to one electrode of resistor 2 and electrode 10, respectively, and electric wire 12, connected by ends to the second electrode of resistor 2 and the first electrode of light source 3, another electrode, galvanically ( directly or through a conductor) connected to the mechanical element 4.

Оптический извещатель работает следующим образом.The optical detector operates as follows.

При механическом воздействии на механический элемент 6 как в прямом, так и в обратном направлении, через площадку 8, механическое усилие, пропорционально плечу его рычага, передается пьезоэлементу(ам) 1, при этом пьезоэлемент 1 генерирует электрический(ие) импульс(ы) напряжением несколько сот вольт, ток от пьезоэлемента(ов) через резистор 2 по демпфирующим электродам 9 и 10, механическим элементам 4 и 6 и проводам 11 и 12 протекает через источник света 3, свет которого может быть зафиксирован неопределенным кругом лиц и однозначно информировать о месте излучения света его источником 3.When a mechanical element 6 is subjected to mechanical action both in the forward and in the opposite direction, through the platform 8, the mechanical force is proportional to the arm of its lever, which is transmitted to the piezoelectric element (s) 1, while the piezoelectric element 1 generates an electric pulse (s) with voltage several hundred volts, the current from the piezoelectric element (s) through the resistor 2 through the damping electrodes 9 and 10, the mechanical elements 4 and 6 and the wires 11 and 12 flows through the light source 3, the light of which can be fixed by an indefinite circle of persons and clearly inform about light emission ste its source 3.

Будучи установленным в подошве обуви такой оптический извещатель способен в условиях недостаточной освещенности (в сумеречное или ночное время) информировать окружающих о динамике поведения обладателя оптического извещателя. Его применение в детской и подростковой обуви, информируя водителей транспортных средств о наличии на проезжей части дороги или о приближении к пешеходу, призвано способствовать сокращению травматизма, и в особенности детского травматизма, на улицах и дорогах.Being installed in the sole of the shoe, such an optical detector is capable of informing others about the dynamics of the behavior of the owner of the optical detector in low light conditions (at dusk or at night). Its use in children's and teenage shoes, informing drivers of vehicles about the presence on the carriageway or approaching a pedestrian, is designed to reduce injuries, and especially childhood injuries, on the streets and roads.

Для применения в обуви оптический извещатель, используя в качестве элементной базы выпускаемые отечественной и зарубежной промышленностью пьезоэлементы, резисторы и источники света, доступен в производстве в произвольных условиях, отличается незначительными стоимостью и габаритно-весовыми характеристиками, высокими перегрузочной способностью, надежностью и долговечностью в работе.For use in shoes, an optical detector, using piezoelectric elements, resistors, and light sources produced by domestic and foreign industry as an elemental base, is available in production under arbitrary conditions, differs in low cost and overall weight characteristics, high overload capacity, reliability and durability in operation.

Источники информации:Sources of information:

1. Заявка RU 2000130071/09, H 01 J 61/80, 61/30, F 21 K 5/00, БИ 35, 2002 г.1. Application RU 2000130071/09, H 01 J 61/80, 61/30, F 21 K 5/00, BI 35, 2002

2. Патент RU 2193802, H 01 J 63/00, 63/08, БИ 33, 2002 г.2. Patent RU 2193802, H 01 J 63/00, 63/08, BI 33, 2002

3. Свидетельство RU 26717, H 04 R 17/10, G 10 K 9/13, БИ 34, 2002 г.3. Certificate RU 26717, H 04 R 17/10, G 10 K 9/13, BI 34, 2002

Claims

An optical detector containing a piezoelectric element (s), characterized in that it additionally introduces a resistor and a light source connected in series by electrical wires, a first mechanical element made of conductive and sufficient bending stiffness material, a hinge located at one end of the mechanical element; a second mechanical element made of a conductive and sufficiently rigid to bend material, mechanically and galvanically connected by a hinge to the first mechanical element, a travel limiter of the second mechanical element made of arbitrary material of sufficient compressive rigidity and installed on the opposite end of the mechanical element to the pad application of mechanical action, located on the opposite end of the first mechanical element from the hinge, the first (s) damping element (s) mechanically and galvanically connected (e) to the piezoelectric element (s) and mechanical (s) element (s), a second damping electrode galvanically connected to the piezoelectric element (s), high voltage electric wire connected ends with one resistor electrode and a second damping element, respectively, and an electric wire connected by ends to the second resistor electrode and the first electrode of the light source, the other electrode is galvanically (directly or through a conductor) connected th with a mechanical element, and the piezoelectric element (s) and damping elements are collected in a package and installed between the mechanical elements near the hinge.