用于模型铁路机车的无线视频系统的制作方法

用于模型铁路机车的无线视频系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及使得使用者能够看到安装至一个模型铁路列车上的相机的透视视角的装置。先前，这种相机的相机载波受制于给该相机的非持续性供电和来自一个模型铁路机车的干扰，该模型铁路机车是该模型铁路列车的一部分。本发明使用一个供电电路(14)和带有电池管理系统的电池通过去除电力中的尖峰和缺口来解决这种非持续性供电问题。一个高增益天线(31)通过大大增加对该相机的相机载波的接收而解决了这种干扰问题。另外，一个电池管理电路可以确保将持续的电力提供给该模型铁路机车和该相机二者。
【专利说明】用于模型铁路机车的无线视频系统

【技术领域】
[0001] 本发明涉及的装置包括用于提供一种记录/再现装置与邻近定位的、例如在家中 定位的一个额外装置之间的通讯或控制的器件或步骤。

【背景技术】
[0002] 在披露的本发明之前，固定到模型列车上的相机会由于来自模型铁路机车（model railroad engine)的电信号对来自固定在模型列车上的相机且去往一个输出位置的无线 信号产生干扰而经受信号传输问题。现有技术包括：
[0003] 授予Banks的美国专利6, 229, 136指出，逼真性是铁路爱好者所寻求的主要目标 之一，他们会煞费苦心地建造和操作他们的模型铁路布景。现今爱好者会由于爱好者与布 景大小的相对大小而看到一种不逼真的、俯视的或类似鸟瞰的布景视图。为了给予爱好者 以列车机师的布景视角，本发明在任何比例的模型铁路机车内安装了一种无线视频系统， 这被一个无线接收器拾取并且在一个监视器或电视（TV)屏幕上来显示、或者被记录在一 个数字视频记录器（DVR)上。Banks试图用一种具有镜头的、能够参照环境光进行移动的相 机来解决这一问题。虽然这在理论上会得到更好的影像，但它未能考虑到由模型铁路机车 引起的电干扰并且没有可使用的滤波理论。
[0004] Blackwell提交的EP专利公开文件1，686, 692 A2解释到，模型铁路爱好者花费大 量精力以他们选定的真实世界比例来制作详细的、逼真的场景和布景。Blackwell推荐使用 者可以通过调整照明来增加图像效力。虽然这是正确的，但它传授的与本发明不同，本发明 是利用一个供电电路来确保对相机的持续供电。


【发明内容】

[0005] -种系统将来自一个模型铁路列车的至少一个透视视图发射至视频捕获器并且 防止来自该模型铁路列车中的一个模型铁路机车的干扰。该系统包括：该模型铁路列车进 一步包括机械性地联接至多个车轮上的该模型铁路机车，而使得这些车轮直接邻近于并且 电联接至多个轨道上。这些轨道被电联接至一个电源，从而使得来自该电源的电力通过这 些轨道流至该模型铁路机车以便沿着这些轨道以使得这些车轮旋转的方式为该模型铁路 机车供电。
[0006] 该模型铁路列车进一步机械性联接和电联接至一个相机上。该相机被电联接至一 个供电电路上，从而使得该供电电路补偿由于轨道不规则而在为该模型铁路机车所提供的 电力中产生的尖峰和缺口。该相机是以以下的方式通信联接至该视频捕获器的：该相机被 通信联接至一个无线发射器，该无线发射器通过一个发射天线来发射相机载波。该发射天 线将该相机载波发送给一个接收天线。该接收天线被通信联接至一个接收器。该接收器被 通信联接至该视频捕获器。
[0007] 该发射天线的长度是与该相机载波的波长成比例的。该接收天线是高增益天线。 使用高增益天线增强了对由相机产生的相机载波的接收，以便防止环境干扰使得该相机载 波失真。以此方式，该视频捕获器能够显示并未被来自模型铁路机车的干扰导致失真的相 机载波，因为该供电电路补偿了由于轨道不规则而在为该模型铁路机车所提供的电力中产 生的尖峰和缺口，从而对该相机提供了一种洁净的电力。
[0008] 该相机被通信联接至一个发射天线，该发射天线的长度是基于该相机载波的一个 特定波长。该相机载波被通信链接至一个接收天线，该接收天线可以是一个高增益天线，以 便捕获该相机载波。该接收天线被通信联接至一个接收器。该接收器被通信联接至该视频 捕获器。使用该高增益天线增强了由该相机产生的相机载波，以便防止该干扰使得该相机 载波失真。
[0009] 该供电电路进一步包括一个电压调节器，该电压调节器是通过增加安培数输出来 消耗过量电压而非将该电力作为热量来耗散。这在实时使用周期以及延长的部件寿命方面 给该系统提供了长得多的寿命。该供电电路进一步包括一个输出端，其中该输出端被电联 接至该供电电路的输出端上的、用作储备电源的、用来削平尖峰和缺口的至少一个可再充 电电池，以便对该相机提供一个特定的直流输出电压。该相机进一步电联接至一个电池管 理电路，其中该电池管理电路可以在从电源提供电力与从该至少一个可再充电电池提供电 力之间进行切换。该电池管理电路可以引导电力对该至少一个可再充电电池进行充电。以 此方式，当来自该电源的电力中断时，该电池管理电路从该电源切换至该至少一个可再充 电电池以便对一个既定装置维持一种持续的电力流。 附图简要说明
[0010] 在已经这样总体上阐述了本发明之后，现在参照不一定按比例绘出的附图，并且 在附图中：
[0011] 图1示出了带有用于本发明设备的一个可能位置的一种模型铁路机车的侧视图。
[0012] 图2示出了本发明的切换电源的电路图。
[0013] 图3示出了本发明的系统框图。
[0014] 图4示出了本发明的切换电源的一个第二实施例的电路图。
[0015] 图5示出了电池管理电路。 本发明的最佳实施方式
[0016] 本发明的实施例克服了与显示模型列车上的视频相关联的许多障碍，并且现在将 在下文中通过参见附图来更加全面地进行阐述，这些附图示出了所要求保护的发明点的一 些、但绝非所有实施例。事实上，本发明能够以许多不同的形式实施并且不应解释为受限于 在此阐述的实施例。而是，这些实施例是提供来使得本披露内容满足适用的法律要求。贯 穿全文以相似的数字指代相似的元件。
[0017] 图1示出了插入了对本发明的修改的一种典型的模型铁路机车的侧视图。当然， 也可以用其他轨道车辆来安装这种视频系统。既定装置或相机12和供电电路14的位置展 示了取决于模型铁路机车10的设计的一种可能位置。如在此使用的，"既定装置"是指相 机12、一个第二相机12或相机12的单独部件。通常，这种模型铁路列车包括模型铁路机车 10。如图1，较小的N和H0规格机车具有一个相机12,但供电电路14具有在这些规格以及 任何更大的规格上为两个或更多的既定装置或相机供电的能力；例如一个朝前的相机和一 个朝后的相机。以这种配置，来自模型铁路机车10的视图会同时是来向和去向的。这样， 如图1中示出的供电电路14被设计成将占用空间最小化而在对于将其放置和定位在可从 不同机车模型制造商获得的多种不同的模型铁路机车设计和规模之中的方面提供更大灵 活性。这种模型铁路机车是由多个轨道16和多个车轮19从轨道16传导交流电（AC)或直 流电（DC)以对供电电路14供电而被支持的。值得注意的是，供电电路14可以提供一种特 定的直流输出电压给相机12,这种电压有作用在相机12中确保持续的相机载波。这种相机 载波可以是一种视频信号、一种音频信号、或一种音频-视频信号。
[0018] 图2更详细地示出了电力切换系统。本发明将来自这些连接器26的电力接收至 一个桥式整流器22以及在桥式整流器22与电路的剩余部分之间的、用作缓冲的至少一个 缓冲电容器21。在模型铁路机车经过轨道上具有较差电接触性的区域的情况下，该至少一 个缓冲电容器21还储存电力来削平尖峰。电压调节器24是指优选类型的、通过增加安培 数输出来消耗过量电压而非将能量作为热量耗散的电压调节器。这在实时使用周期以及延 长的部件寿命方面给该系统提供了长得多的寿命。供电电路14进一步补偿了由于轨道不 规则而在为模型铁路机车所提供的电力中产生的尖峰和缺口，从而对相机12提供洁净的 电力。
[0019] 图2示出了通过可容易地获得但不与相机12或其他既定装置的需求相匹配的AC 适配器而与相机系统或其他既定装置相兼容的一种供电电路14。这其中，相机12包括一个 降压电路，这种降压电路产生可观的热量。因而，这一设计是与从输出连接器27接收电力 的、而所有相机12电路原封不动的商用相机12 -起使用的。供电电路14的剩余部分包括 一种以经验选定的电阻器18和电容器20的网络。
[0020] 图3是本发明的框图。电力是从轨道16通过这些车轮19传导至模型铁路机车 10,并且然后提供如图2和4中示出的一个电压输入26。然后，电力流过一个桥式整流器 22并且作为DC正极输入28和负极输入（未示出）而出现、并且然后进入电压调节器24 中作为DC正极输出30和DC负极输出32而出现。如图2和图4中示出的一个或更多的输 出电容器20以及至少一个可再充电电池38 (它可以是一个芯片电池或锂聚合物电池），该 至少一个可再充电电池是由供电电路14的被引导通过了一个在图5中详细描绘的电池管 理电路的输出来再充电的，所有这些都对于这个/这些相机12的输入维持了一种恒定的输 出。相机12通过一个内置天线（未示出）发射在一个相机载波上的多个视频影像。相机 12被通信联接至一个内置天线，该发射天线的长度是与相机载波波长成比例的。使用相机 载波波长来确定发射天线的长度增强了由该相机产生的相机载波以防止该干扰使得相机 载波失真。相机载波是由一个附接至无线接收器的天线来接收的，这个天线可以是一个高 增益天线31。在其他无线装置非常接近该相机系统的情况下，该商用高增益天线31增大 了信噪比并且由此减少了环境干扰。最后，该接收器的输出是一种可以被显示在视频捕获 器31上的、亦或替代地可以显示在一个监视器/TV上的、又或可以显示在任何视频记录系 统上的信号。
[0021] 图4示出了另一个实施例，该实施例减少了在图2中看到的第一个电路中所发现 的热量输出并且递送出相机12或其他既定装置所需的准确电压而无需降压电路。这一实 施例还替换了具有不同输出量值的多个电阻器18和电容器20以及与在图2中看到的这种 电路中所发现的那些不同的一个二极管34。另外，图2的设计中所展示的这些部件中的一 些部件被发现对于这种直接输出电路是不必要的并且已经被移除。图4还示出了一个电池 38,该电池是由切换电压调节器24的输出、通过在图5中详细描绘的电池管理电路可再充 电的，由此在对供电电路14的供电中断的情况下对相机12维持一种恒定输出。以类似的 方式，电池和管理电路38还可以插入到图2中的供电电路14之中、位于该电路的同一位置 以实现同一功能。供电电路14的剩余部分包括一种以经验选定的电阻器18和电容器20 的网络。连接器26在输入端处将电力供应给桥式整流器22,并且连接器27将来自供电电 路14的输出直接提供给图5中详细描绘的电池管理电路，并且因而免除了这种相机降压电 路。
[0022] 图5提供了图3的框图中以项目38为代表的这种电池管理电路的详图。这种电池 管理电路（BMC)允许相机12或其他既定装置不论轨道接触性状态如何都接收到连续的电 力。这一电路会不论电池充电状态如何都立即从轨道电源连接27来为相机直接供电。在 使用轨道电源时，这种BMC会对电池充满电。一旦电池充满电，该BMC感测充电状态并且直 至该电池被作为电源使用前停止进一步充电。当轨道接触不良时，该电池将马上成为用于 相机12或其他既定装置的电源。这种BMC作为此设计的一部分还具有一个计时器，这个计 时器允许设定在失去轨道接触后的用于关掉作为电源的电池的一个最大时间，例如为了存 储而从铁轨上移除相机系统所安装的这个轨道车辆，直至下次使用。因而，这个计时器特征 会成为确保电池永不放电至受损点的一种自动开/关切换器件。作为对这一特征的替代， 到相机的电池引线可以具有一个额外的切换机构。这一额外的切换机构可以是一个安装在 轨道车辆外表面上的有线手动开关。另外，在受解码器控制的机车的情况下，可以将可编程 解码器配置变量（CV)之一设定成通过受这个选定的CV控制而连线到解码器位置来切换相 机的开机和停机。因而，通过使用一个数字命令控制（DCC)节流器件，可以使用这种CV来 将相机开机和停机从而确保电池不会耗费至受损点。本发明允许爱好者用容易安装的套件 来改装他们的现有机车。模型铁路供应商还可以使用本发明在多种不同的机车或其他轨道 车辆中来提供提供至少一个透视视图（例如第一人称透视视图或机师视图）作为工厂安装 选项。
[0023] 还可以通过适当地选定的一个或多个电池、和通过直接连线至模型铁路机车触点 (在DC供电的机车的情况下）或连线至解码器的模型铁路机车触点（在DCC控制的机车的 情况下）用这种BMC来管理对模型铁路机车的供电。因而，当一个装备了系统的模型铁路机 车经过轮与轨接触不良的轨道时，这种BMC会替代地对模型铁路机车的马达提供电力。类 似地，当来自电源的电力中断时，这种电池管理电路从该电源切换至该至少一个可再充电 电池以对这些部件维持一种持续的电力流。 工业适应性
[0024] 本发明的主要目的是用一种经济的系统来给予模型铁路爱好者以一种真正的机 师视角或对于他们的模型铁路布景的第一人称透视视角。另一个目的是使得这种系统小型 化以便装配在由不同制造商建造的、从最大比例至小到"N"比例和"Z"比例的机车中。
[0025] 本发明另一个目的是解决在机车和相机系统操作以及可靠性方面电压尖峰和轮 与轨接触的瞬时中断将导致电压缺口的问题。本发明另一个目的是从机车或其他轨道车辆 将视频信号无线地发射到接收器。另一个目的是接收所发射的信号以便在视频屏幕上提供 机师视角或第一人称透视视角的、逼真的并且稳定的视频影像，或将其记录在数字视频记 录机（DVR)上或记录到其他记录装置上。
【权利要求】
1. 一种系统，该系统将来自一个模型铁路列车的至少一个透视视图发射至视频捕获器 并且防止来自该模型铁路列车中的一个模型铁路机车的干扰，该系统包括， 该模型铁路列车进一步包括机械性地联接至多个车轮上的该模型铁路机车而使得这 些车轮直接邻近于并且电联接至多个轨道上；这些轨道电联接至一个电源从而使得来自该 电源的电力通过这些轨道流动至该模型铁路机车以便沿着这些轨道以使得这些车轮旋转 的方式为该模型铁路机车供电； 该模型铁路列车进一步被机械性联接且电联接至一个相机；该相机电联接至一个供电 电路，从而使得该供电电路补偿由于轨道不规则而在为该模型铁路机车所提供的电力中产 生的尖峰和缺口； 该相机被通信联接至该视频捕获器；以此方式，该视频捕获器能够显示并未被来自模 型铁路机车的干扰导致失真的一个相机载波，因为该供电电路补偿了由于轨道不规则而在 为该模型铁路机车所提供的电力中产生的尖峰和缺口，从而对该相机提供了一种洁净的电 力。
2. 如权利要求1所述的系统， 该相机是以一种以下的方式被通信联接至该视频捕获器的：该相机被通信联接至一个 无线发射器，该无线发射器将该相机载波通过一个发射天线发射；该发射天线将该相机载 波发送给一个接收天线；该接收天线被通信联接至一个接收器；该接收器通被信联接至该 视频捕获器； 该发射天线的长度是与该相机载波的波长成比例的；使用该相机载波的波长来确定该 发射天线的长度增强了由该相机产生的相机载波以防止该干扰使得该相机载波失真。
3. 如权利要求1所述的系统， 该相机是以一种以下的方式被通信联接至该视频捕获器的：该相机被通信联接至一个 无线发射器，该无线发射器将该相机载波通过一个发射天线发射；该发射天线将该相机载 波发送给一个接收天线；该接收天线被通信联接至一个接收器；该接收器被通信联接至该 视频捕获器； 该发射天线的长度是与该相机载波的波长成比例的；使用该相机载波的波长来确定该 发射天线的长度增强了由该相机产生的相机载波以防止该干扰使得该相机载波失真；并且 该接收天线是一个高增益天线以便增强对该相机载波的接收并且避免环境干扰。
4. 如权利要求1所述的系统， 该供电电路进一步包括一个电压调节器，该电压调节器是通过增加安培数输出来消耗 过量电压而非将该电力作为热量来耗散；这在实时使用周期以及延长的部件寿命方面给该 系统提供了长得多的寿命。
5. 如权利要求1所述的系统， 该供电电路进一步包括一个电压调节器，该电压调节器是通过增加安培数输出来消耗 过量电压而非将该电力作为热量来耗散；这在实时使用周期以及延长的部件寿命方面给该 系统提供了长得多的寿命； 该供电电路包括至少一个缓冲电容器以削平由于轨道不规则而在为该模型铁路机车 所提供的电力中产生的尖峰和缺口，从而对一个既定装置提供该洁净的电力。
6. 如权利要求1所述的系统， 该供电电路进一步包括一个电压调节器，该电压调节器是通过增加安培数输出来消耗 过量电压而非将该电力作为热量来耗散；这在实时使用周期以及延长的部件寿命方面给该 系统提供了长得多的寿命； 该供电电路进一步包括一个输出端，其中该输出端被电联接至该供电电路的输出端上 的、用作储备电源的、用来削平尖峰和缺口的至少一个可再充电电池，以便对该既定装置提 供一个特定的直流输出电压。
7. 如权利要求1所述的系统， 该供电电路进一步包括一个电压调节器，该电压调节器是通过增加安培数输出来消耗 过量电压而非将该电力作为热量来耗散；这在实时使用周期以及延长的部件寿命方面给该 系统提供了长得多的寿命； 该供电电路进一步包括一个输出端，其中该输出端被电联接至该供电电路的输出端上 的、用作储备电源的、用来削平尖峰和缺口的至少一个可再充电电池，以便对该相机、即一 个既定装置提供一个特定的直流输出电压； 该相机进一步电联接至一个电池管理电路，其中该电池管理电路能够在从电源提供电 力与从该至少一个可再充电电池提供电力之间进行切换； 以此方式，当来自该电源的电力中断时，该电池管理电路从该电源切换至该至少一个 可再充电电池以便对这些部件维持一种持续的电力流。
8. 如权利要求1所述的系统， 该供电电路进一步包括一个电压调节器，该电压调节器是通过增加安培数输出来消耗 过量电压而非将该电力作为热量来耗散；这在实时使用周期以及延长的部件寿命方面给该 系统提供了长得多的寿命； 该供电电路进一步包括一个输出端，其中该输出端被电联接至该供电电路的输出端上 的、用作储备电源的、用来削平尖峰和缺口的至少一个可再充电电池，以便对该相机、即一 个既定装置提供一个特定的直流输出电压； 该相机进一步电联接至一个电池管理电路，其中该电池管理电路能够在从电源提供电 力与从该至少一个可再充电电池提供电力之间进行切换；并且 该电池管理电路能够引导电力对该至少一个可再充电电池进行充电； 以此方式，当来自该电源的电力中断时，该电池管理电路从该电源切换至该至少一个 可再充电电池以便对该既定装置维持一种持续的电力流。
9. 如权利要求1所述的系统， 该供电电路进一步包括一个电压调节器，该电压调节器是通过增加安培数输出来消耗 过量电压而非将该电力作为热量来耗散；这在实时使用周期以及延长的部件寿命方面给该 系统提供了长得多的寿命； 该供电电路进一步包括一个输出端，其中该输出端被电联接至该供电电路的输出端上 的、用作储备电源的、用来削平尖峰和缺口的至少一个可再充电电池，以便对该相机提供一 个特定的直流输出电压； 该相机进一步电联接至一个电池管理电路，其中该电池管理电路能够在从电源提供电 力与从该至少一个可再充电电池提供电力之间进行切换；并且 该电池管理电路能够引导电力对该至少一个可再充电电池进行充电； 以此方式，当来自该电源的电力中断时，该电池管理电路从该电源切换至该至少一个 可再充电电池以便对该模型铁路机车维持一种持续的电力流。
【文档编号】A63H19/24GK104105530SQ201280057264
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2012年11月21日 优先权日:2011年11月22日
【发明者】理查德·巴特利特 申请人:威廉·巴特利特, 理查德·巴特利特