Regulador semafórico descentralizado sin cables controlado por los relojes atómicos de los satelites mediante GPS.

Regulador semafórico descentralizado sin cables controlado por los relojes atómicos de los satélites mediante GPS.

La citada invención tiene por objeto, un regulador descentralizado para la instalación semafórica de pasos de peatones, semáforos de obras e incluso intersecciones reguladas, donde se requiera una instalación sin obras civiles y cableados eléctricos entre los diferentes elementos semafóricos de una intersección o cruce.

Cada regulador, dispone de un receptor GPS (4), para recibir la base de tiempos de los relojes atómicos de los satélites, que mediante un software adecuado residente en el microcontrolador (3) encenderá las luces de los semáforos (10).

Todos los GPS tienen la misma base de tiempos (gracias a los relojes atómicos de los satélites), de esta forma se coordinarán y sincronizarán perfectamente entre diferentes reguladores o lo hacen al mismo tiempo entre ellos sin comunicación física.

Cada regulador debe alimentarse de baterías, paneles solares o cualquier tipo de energía alternativa.

REGULADOR SEMAFÓRICO DESCENTRALIZADO SIN CABLES CONTROLADO POR LOS RELOJES ATOMICOS DE LOS SATÉLITES MEDIANTE GPS.

Sector tecnológico. La presente invención, se relaciona en el sector tecnológico, concretamente en la regulación semafórica de tráfico urbano e interurbano y se refiere a un regulador descentralizado para semáforos sin cables controlado por los relojes atómicos de los satélites; es del tipo de los que no necesitarían canalizaciones desde el regulador hacia los semáforos de la intersección, ya que cada mástil semafórico dispone de un regulador y receptor GPS para la sincronización y coordinación.

Tecnología Anterior. Son extensamente conocidos como Reguladores locales semafóricos los equipos electrónicos que mediante un software adecuado permiten controlar una intersección o grupo de intersecciones semafóricas centralizadas en un único punto o regulador local, del cual parte todo el cableado a grupos semafóricos distribuidos por toda una intersección o cruce regulado mediante cableado físico de forma subterránea o incluso aérea. Este cableado físico que parte desde el regulador local hacia los grupos semafóricos debe instalarse por una canalización, la cual previamente se realiza con una obra civil, y que incrementa los costos de la citada instalación debiendo para ello desmontar y montar parte de las aceras y calzadas en esa intersección que se desea regular.

Cuando deben sincronizarse varias intersecciones dentro de una área determinada, para que establezcan lo llamado onda verde, igualmente debe tenderse cableado y obra civil para las comunicaciones o hacerlo mediante radiofrecuencias; por lo que se realiza de nuevo una obra entre diferentes cruces regulados para poder tender la fibra óptica de comunicaciones o cable normal de pares trenzados.

En cada cruce o intersección, se realiza una acometida eléctrica para darle servicio al regulador local, la cual también necesita obra y cableado físico. El regulador esta equipado con un software informático y un microprocesador que mediante un cronometro programado por software hace un reparto de tiempos a dichos semáforos o fases de circulación de forma ordenada según programa y dentro de un ciclo establecido.

Debido, a la cantidad de atropellos sobretodo en los pasos de peatones, se considera necesario más instalaciones semafóricas en los mismos que debido a la gran cantidad de éstos deberían abaratarse y su instalación que no fuera tan complicada y costosa como los convencionales por las obras civiles acometidas eléctricas y tendidos subterráneos.

Descripción de la Invención. El regulador que la invención propone, a sido concebido para evitar, la obra civil (Canalizaciones) por las cuales discurren estos cableados a grupos semafóricos. Este regulador semafórico se sitúa en el grupo semafórico a controlar y uno por cada grupo o grupos de semáforos que se encuentren en el mismo poste, mástil o báculo, de una intersección tomando el control cada regulador de un GPS independiente (uno por mástil) .

De esta forma se evita todo el cableado entre semáforos o diferentes postes de semáforos ya que cada uno lleva su propia alimentación a baterías o paneles solares y su propio equipo de regulación, control y coordinación.

Cada regulador, recoge la base de tiempos de un receptor GPS (4) a través de las tramas NMEA que éste transmite por su puerto de comunicaciones entregándoselas a la CPU (3) ; como la hora minuto y segundo se encuentran sincronizados en todos los GPS, se realiza un reparto de 10 tiempos y lo compara con el software del regulador, de esta manera podemos encender o apagar a voluntad las luces de forma ordenada según programa informático dedicado a esa intersección o paso de peatones; el cronometro de los reguladores es el mismo para todos ellos (los minutos y segundos de los GPS ya sincronizados) ; de esta manera un semáforo puede entenderse con otro, ya que usa la misma base de tiempos aunque esté situado en otro mástil diferente o incluso en otra intersección o en el caso de una obra a varios kilómetros por corte de carril por asfaltado no tendría ningún problema para coordinarse un semáforo con el otro.

La base del regulador, esta formada por un microcontrolador (3) , en el que se aloja el programa informático de la intersección a regular; dispone a su vez de un puerto de comunicaciones en el cual esta interconectado el receptor GPS (4) , y por el que recibe la trama NMEA del GPS; de esta trama NMEA y concretamente la $GPGG se aprovecha la base de tiempos para hacer cambiar de estado al regulador, siendo el mismo cronometro o bases de tiempos para todos los reguladores de una intersección o varias intersecciones.

El regulador dispone de tantas salidas, estáticas a transistor (6) como salidas o colores tenga ese mástil semafórico, al mismo tiempo que dispone de varias entradas (9) para el forzado de eventos como intermitente/colores apagado, etc; también dispone de un puerto para programación desde pe (8) Y su correspondiente fuente de alimentación (2) . El regulador esta dotado de pulsadores y pantalla LeD (11) para el cambio de los tiempos de las fases de circulación sin necesidad de tener que usar un pe.

Todo el conjunto esta montado, en una placa de circuito impreso a simple cara y ésta al mismo tiempo sobre una caja aislante que irá situada en el interior del mástil semafórico a controlar.

Para los semáforos provisionales de obras sin cables, (para cortes de carriles, por ejemplo en asfaltados de carreteras) éstos podrán funcionar por tiempo ilimitado ya que la sincronía es por GPS y no como los más antiguos que funcionaban por relojes de cuarzo perdiendo en el tiempo la sincronía y desfasándose con el peligro que conlleva, y de nuevo tener que reprogramarlos; pues con este método se sincronizan solos con la base de tiempos del GPS.

Descripción de los dibujos Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión se acompaña como parte integrante de la descripción una hoja única con esquema correspondiente al diagrama de bloques del regulador semafórico descentralizado sin cables controlado por los relojes atómicos de los satélites mediante GPS y una pequeña tabla con una trama $GPGGA de GPS en otra hoja fig.2. La figura1 muestra la arquitectura del circuito del regulador.

1. Panel solar o batería para Alimentación eléctrica. 2-Fuente de alimentación estabilizada para tarjeta electrónica 5V y 12V OC. 3-Unidad central de procesos, microcontrolador. Memorias Flash, Eeprom Ram. 4-Receptor GPS. (recibe la hora minutos y segundos de los relojes atómicos de los satélites.) 5-Antena recetor de GPS. 6-Salidas a transistor para encendido de Lámparas LEO de

semáforos 12V. 7-Control de salidas ( para detección de averías en las mismas e informar a la CPU) . 8-Puerto de comunicaciones (Programación, comunicación PC etc) 9-Entradas auxiliares de órdenes a Regulador (intermitente llave guardia, apagado, encendido y pulsadores de programación de tiempos de fases) . 1 O-Semáforos o grupos semafóricos a regular en mástil. 11-LCD ( display de cristal líquido para visualización de parámetros) .

La figura 2, muestra el mensaje de una trama NMEA emitida por GPS referente a la $GPGGA de la cual se recoge la base de tiempos HHMMSS.SS (Horas, minutos, segundos y décimas de segundo) .

Exposición detallada de un modo de realización de la invención. El

regulador semafórico descentralizado con GPS, funciona con una tensión de alimentación de corriente continua de 12 a 24V, facilitada por baterías de acumuladores que pueden ser recargadas a través de paneles solares y ubicadas en el interior del mástil; el regulador dispone de un conector, para este fin que conectaría directamente a la fuente de alimentación. Por otra parte los grupos semafóricos, se conectan al módulo de salidas (6-7) directamente siendo su tensión de salida de 12V en DC (corriente continua) . Está provisto de tres pulsadores y un display LCD (11) para poder programar a pie de regulador los tiempos de las fases de los semáforos por un técnico de regulación semafórica, siempre que no se quiera utilizar un computador personal en el puerto de comunicaciones (8) . En la misma placa de circuito impreso, lleva adosado el receptor GPS, el cual se interconecta directamente a ella por un puerto RX (recepción de datos) del microcontrolador; la antena del GPS se instalará en la parte alta del mástil para captar las señales de los satélites dedicados al posicionamiento global. Estos reguladores, se suministrarían con un manual de instrucciones y con el software adecuado a la intersección o paso de peatones que el cliente demandase en el momento de su instalación....

1. REGULADOR SEMAFÓRICO DESCENTRALIZADO SIN CABLES CONTROLADO POR LOS RELOJES ATOMICOS DE LOS SATÉLITES MEDIANTE GPS. Indicado para ser adaptado de forma simple a cualquiera aplicación de regulación de tráfico, mediante una programación básica realizando el control por fases de circulación, caracterizado porque cuya base de tiempos y su sincronismo depende de un recetor GPS (4) (Sistema de posicionamiento global) , en conexión directa con la CPU (3) , que comprende una fuente de alimentación (2) , una unidad central de procesos con microcontrolador (3) , una etapa de potencia (6) , un supervisor de salidas (7) , dos puertos de entradas salidas (8-9) , GPS, y un display para visualización de parámetros (11) ; todos ellos interconectados en el mismo circuito impreso a simple cara, realizando un equipo compacto el cual esta alojado en una caja que se sitúa dentro de cada mástil o báculo de los diferentes que pose una intersección, paso de peatones o semáforos de obras o cualquier otro tipo de regulación semafórica.

2. REGULADOR SEMAFÓRICO DESCENTRALIZADO SIN CABLES CONTROLADO POR LOS RELOJES ATOMICOS DE LOS SATÉLITES MEDIANTE GPS. Caracterizado según reivindicación 1 por que el GPS (4) recoge los datos, de los relojes atómicos de los satélites, entregándoselos a la CPU (3) por un puerto RX de comunicaciones para su tratamiento.

3. REGULADOR SEMAFÓRICO DESCENTRALIZADO SIN CABLES CONTROLADO POR LOS RELOJES ATOMICOS DE LOS SATÉLITES MEDIANTE GPS. Según reivindicaciones anteriores caracterizado porque de las tramas NMEA que emite el GPS (4) , la CPU lee la sentencia $GPGGA fig.2 (la hora minuto y segundo) , utilizándolos como cronómetro del sistema y base de tiempos para el regulador.

4. REGULADOR SEMAFÓRICO DESCENTRALIZADO SIN CABLES CONTROLADO POR LOS RELOJES ATOMICOS DE LOS SATÉLITES MEDIANTE GPS. Caracterizado según reivindicaciones anteriores, por sincronizarse y coordinarse con los demás equipos semafóricos de su entorno vía satélite en ausencia de cableados físicos entre diferentes reguladores de la misma zona u área.

Fig.1

NMEA0183 Protocolo de comunicación.

GPGGA -Sistema de posicionamiento global.

Ejemplo de trama: $GPGGA, 161229.487, 3723.2475, N, 12158.3416, W, 1, 07, 1.0, 9.0, M, , , , 0000*18

Name DescriJ~tion Units Descr~tion

Message ID $GPGGA GGA~otocol header

UTC Time 161229.487 Hhmmss.sss

Latitude 3723.2475 ddmm.mmmm

N/S Indicator N N = north or S = south

Longitude 12158.3416 dddmm.mmmm

E/W Indicator W E=east or W=west

Position Fix Indicator 1 See Table4-3

Satellites Used 07 Range Oto 12

HOOP 1.0 Horizontal Oilution of Precision

Name Description Units Descr~tion

MSL Altitude 9.0 Meters

Units M Meters

Geoid Separation Meters

Units M Meters

Age of Oiff. Corro Second Null fields when OGPS is not used

Oiff. Ref. Station ID 0000

Checksum *18

Fig2