УСТРОЙСТВО ИНДИВИДУАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ УЧАСТНИКА МАССОВОГО ОБЩЕСТВЕННОГО МЕРОПРИЯТИЯ

Настоящая полезная модель относится к устройствам индивидуального пользования, предназначенным для публичной демонстрации видеоизображений, комбинированной аудио- и видеорекламы, голосования, например, на стадионах во время проведения матчей по футболу, хоккею и др. Устройство также можно использовать для формирования крупноформатных изображений в местах массового скопления людей.
В настоящее время в местах массового скопления людей, например, на стадионах во время проведения матчей по футболу, хоккею и др. соревнований болельщики пользуются бумажными баннерами, плакатами, транспарантами, чтобы выразить поддержку своей команде или своей стране.
Проблема заключается в том, что баннеры не удобны в использовании в связи с их большими размерами, не обеспечивают приемлемую читабельность информации при слабом внешнем освещении и, кроме того, могут быстро стать непригодными из-за плохих погодных условий, если соревнования проводятся на открытом воздухе.
Известен переносной светодиодный экран. Это устройство для формирования крупноформатных изображений на трибунах стадионов и в местах массового скопления людей. Известное устройство содержит несколько модулей, которые формируют в пространстве фрагмент изображения, соответствующий его местоположению. Каждый модуль является разборным, с возможностью транспортировки в разборном виде одним человеком или несколькими людьми. Модуль содержит соединительные планки, к которым крепятся линейки со светодиодами, которые выполнены с возможностью отсоединения от линеек. Источник питания светодиодов и узла электроники включает микроконтроллер, подающий управляющие сигналы в соответствие с фрагментом изображения. Технический результат заключается в упрощении транспортировки и сборки моделей устройства для формирования крупноформатных изображений (пат. РФ №2411590, G09F 19/22; G09F 13/08, опубл. 10.09.2010, бюл. №25.
Недостатком известного устройства является то, что отсутствует возможность полноценной интерактивной связи администратора с пользователями. Для осуществления интерактивной функции необходимо дополнительное устройство, например, мобильный телефон. Кроме того, устройство является только стационарным, что существенно ограничивает его функциональные возможности. К недостаткам относится и то, что отсутствует возможность автоматизации определения позиционирования и ориентации демонстрируемого изображения за счет встроенных в устройство электронных модулей, а отсутствие внешних по отношению к микроконтроллеру оперативно-запоминающих и энергонезависимо-запоминающих устройств снижает потребительские характеристики по максимальному количеству пикселей и глубине цвета в битах. Также разборная конструкция устройства приводит к значительным трудностям по герметизации электрических цепей, что повышает риск электроопасности для пользователей в условиях повышенной влажности окружающей среды или таких погодных явлений, как дождь.
Известно мемориальное интерактивное устройство, содержащее выполненное в антивандальном исполнении корпус с элементами его крепления на опорной поверхности и с демонстрационным экраном на лицевой стороне, средства управления, включающие в себя встроенный в корпус процессорный узел, акустический блок для звукового сопровождения демонстрируемой на экране информации через аудио динамики, кнопки наружного управления для принудительного включения/выключения устройства, узел подключения автономного источника питания постоянным током, а также блок программного обеспечения, связанный с процессорным узлом для передачи на демонстрационный экран и акустические динамики видео- и аудиоинформации, соответственно, отличающееся тем, что оно снабжено узлом подключения к системе централизованного электроснабжения переменным током, имеющем в своем составе выпрямитель для преобразования переменного тока в постоянный ток, и сообщенный с процессорным узлом блоком WiFi для обновления информации в режиме удаленного доступа с сервера обслуживающей компании, и для связи с портативными компьютеризированными средствами пользователей, оснащенных специализированным приложением, для удаленного доступа к опции видео- и аудиотрансляции демонстрационного материала на эти средства пользователей и дистанционного включения видео и аудио трансляции на демонстрационном экране (Патент РФ №188295, МПК G09F 19/22; G09F 27/00, опубл. 04.04.2019 Бюл. №10).
Недостатком известного устройства является то, что устройство является только стационарным, что существенно ограничивает его функциональные возможности. Также при работе от аккумуляторной батареи в автономном режиме без питающей сети не предусмотрены средства защиты батареи и устройства в целом от распространенных отказов в виде коротких замыканий и чрезмерного разряда батареи. К недостаткам относится и то, что устройство не обладает возможностью зарядки батареи от питающей сети, что приводит к необходимости периодического демонтажа батареи и ее подзарядки с использованием внешних средств.
Наиболее близким к заявляемому является устройство, относящееся к области электроэнергетики, в частности, к измерительной технике. Устройство предназначено для отображения информации, поступающей на его счетные входы, распределения и сохранения ее в энергонезависимой памяти, а также для отображения дополнительной информации визуального оповещения на выносном LED-дисплее. Выносное информационное табло для измерительных приборов со светодиодным табло содержит микроконтроллер, соединенный с интерфейсом RS-485, оптическим портом, блоком кнопок управления, разъемом для подключения блока PLS, радиоблоком, поддерживающим, но не ограничивающимся стандартами передачи данных GSM, CDMA и IEE 802.11. К микроконтроллеру дополнительно подключены блок LED-драйвера с подключенным к нему выносным LED-экраном, энергонезависимая память, имеющая дополнительный регистр памяти, хранящий дополнительные параметры для работы LED-экрана. При этом питание микроконтроллера, блока LED-драйвера с подключенным к нему выносным LED-экраном и подключенного радиоблока в штатном режиме осуществляется от блока питания, подключенного через клеммную колодку к сети, а в аварийном от резервного источника питания, представляющего собой аккумуляторную батарею с возможностью замены, имеющего возможность подзарядки от блока питания (пат. РФ №172075, опубл. 28.06.2017, бюл. №19). Данное техническое решение принято за прототип.
Недостатком известного устройства является то, что оно не может быть использовано в качестве индивидуального средства голосования участника массового общественного мероприятия, так как в устройстве отсутствуют функция позиционирования, а также функции вывода изображения на светодиодные матрицы с возможностью покадровой синхронизации в случае воспроизведения видео материала, вывода изображения на графический дисплей, вибрации, а это существенно снижает его потребительскую ценность.
Техническим результатом является расширение функциональных возможностей устройства для целей использования в качестве индивидуального средства голосования участника массового общественного мероприятия, предоставление обратной связи пользователю за счет отображения актуальной информации в режиме реального времени на графическом дисплее, а также благодаря тактильным ощущениям от вибромотора и обеспечения функции вывода изображения, в том числе видео, на светодиодные матрицы с возможностью покадровой синхронизации.
Технический результат, который достигается предлагаемой полезной моделью, реализуется за счет того, что устройство содержит корпус с кнопкой включения/выключения (вкл./выкл.) устройства и LED-экраном, при этом в корпусе расположена электронная схема на базе управляющего контроллера и подключенных интерфейсов. К управляющему контроллеру подключен LED-драйвер с подключенным к нему LED-экраном, энергонезависимая память (ПЗУ), которая входом-выходом соединена с управляющим контроллером. Питание LED-драйвера с подключенным к нему LED-экраном осуществляется от блока питания. Устройство содержит аккумуляторную батарею.
Новым является то, что заявляемое устройство дополнительно содержит LCD-экран.
Новым является то, что LED-экран и LCD-экран выполнены встроенными.
Новым является то, что LED-экран входом соединен со схемой выборки активных строк, которая, в свою очередь, входом соединена с управляющим контроллером.
Новым является то, что электронная схема содержит оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), соединенное входом-выходом с управляющим контроллером.
Новым является то, что управляющий контроллер соединен входом-выходом с дополнительно введенным вибромотором через драйвер вибромотора, который входом соединен с блоком питания.
Новым, в сравнении с прототипом, также является то, что LCD-экран оборудован графическим контроллером и соединен с ним входом, а графический контроллер соединен входом-выходом с управляющим контроллером.
Новым является то, что LCD-экран также оборудован резистивной сенсорной панелью, соединенной входом-выходом через контроллер резистивной сенсорной панели с управляющим контроллером. LCD-экран также оборудован светодиодной подсветкой, соединенной входом через драйвер светодиодной подсветки LCD-экрана с управляющим контроллером.
Новым, в сравнении с прототипом, также является то, что электронная схема содержит встроенную аккумуляторную батарею, которая соединена входом-выходом с модулем управляемых плавких предохранителей, а он, в свою очередь, соединен входом-выходом с модулем независимой оценки заряда.
Новым является то, что модуль управляемых плавких предохранителей соединен входом-выходом с модулем защиты, соединенным входом с модулем зарядки, который входом соединен с модулем распределения питания. Модуль распределения питания входами соединен с модулем защиты и гнездом подключения адаптера питания AC/DC, а выходами с модулем зарядки, модулем импульсных преобразователей и силовым транзисторным ключом, который выходами соединен с блоком питания и модулем импульсных преобразователей, который, в свою очередь, выходами соединен с модулем линейных преобразователей, драйвером подсветки LCD-экрана. Силовой транзисторный ключ соединен входом с кнопкой вкл./выкл. через модуль определения состояния кнопки, который соединен входом-выходом с управляющим контроллером.
Новым является и то, что электронная схема содержит соединенный входом-выходом с управляющим контроллером дополнительный контроллер.
Дополнительный контроллер выполнен с функцией управления через входы-выходы интерфейсом NFC, портом Wi-Fi, модулем передачи данных по технологии Bluetooth, акселерометром. Дополнительный контроллер соединен входами с каналом измерения температуры блока питания, каналом измерения напряжения блока питания. Каналы измерения температуры блока питания и напряжения блока питания входами соединены с блоком питания.
Дополнительный контроллер также выполнен с функцией управления аккумуляторной батареей через модуль оценки состояния аккумуляторной батареи и модуль зарядки.
Новым является и то, что управляющий контроллер соединен входом-выходом с портом USB с функцией монтирования на интерфейс USB постоянного запоминающего устройства.
Новым является и то, что управляющий контроллер соединен входом-выходом с интерфейсом физического уровня 802.15.4. с функцией обеспечения взаимодействия между устройствами различных участников массового общественного мероприятия.
LCD-экран со встроенным графическим контроллером с использованием графического интерфейса предоставляет пользователю актуальную информацию о текущем массовом мероприятии. Такой информацией, например, может являться название команд, принимающих участие в общественном массовом мероприятии, определенное позиционирование устройства, указанное в терминах, принятых для места проведения мероприятия (для стадиона это может быть совокупность координат, определяемых названием секторов, трибун и номеров рядов, мест), обратный отсчет времени до события, при котором требуются синхронные действия участников массового мероприятия, сообщение от организатора мероприятия и прочее. Также на LCD-экране может демонстрироваться информация рекламного содержания, представленная в виде статичных изображений или видео материалов. Встроенная светодиодная подсветка с драйвером подсветки LCD-экрана позволяют пользователю регулировать яркость подсветки LCD-экрана за счет средств управления, встроенных в графический интерфейс, и выбирать оптимальную яркость в соответствии с внешней освещенностью. Благодаря наличию резистивной сенсорной панели, контроллеру резистивной сенсорной панели и организации графического интерфейса есть возможность получать обратную связь от пользователя в виде голосования в реальном масштабе времени.
Интерфейс 802.15.4 предназначен для организации mesh сети с функцией обеспечения взаимодействия между устройствами различных участников массового общественного мероприятия. Например, по анализу результатов голосования участников массового мероприятия может быть принято решение о демонстрации определенного события.
LED-экран, соединенный со схемой выборки активных строк, предназначен для вывода изображения или части изображения во время демонстрации какого-либо события. Благодаря настройкам, сохраненным в памяти устройства под конкретное массовое мероприятие, LED-экран позволяет транслировать изображение с максимально комфортной для пользователей яркостью как в закрытом помещении, так и при попадании на устройство прямого солнечного света.
Управляющий контроллер с 32-х разрядным ядром ARM предназначен для обработки изображений и видео и остальных потоков данных.
Дополнительный контроллер с 32-х разрядным ядром ARM предназначен для взаимодействия с системой зарядки/разрядки и защиты аккумуляторной батареи и работы с интерфейсами. Модуль NFC предназначен для бесконтактной отправки и передачи данных, файлов и видео. Отвечает за позиционирование устройства. Интерфейс Wi-Fi предназначен для бесконтактной передачи и приема данных по стандартам 802.11b, 802.11g, 802.1 In. Модуль передачи данных по технологии Bluetooth предназначен для приема и передачи данных по стандарту Bluetooth 4.0.
Вибромотор с интеллектуальным драйвером предназначен для передачи пользователю тактильных ощущений, что необходимо для привлечения внимания в шумной обстановке, часто возникающей на массовых мероприятиях. Драйвер вибромотора обеспечивает преобразование уровней мощности между управляющими и исполнительными сигналами, а также контролирует отсутствие короткого замыкания.
Энергозависимая оперативная память (ОЗУ) предназначена для выполнения команд и обработки данных.
Акселерометр предназначен для активации механизма защиты от повреждений и управления положением изображения на LCD- и LED-экранах, а также предоставляет информацию об активности пользователей.
USB порт предназначен для записи данных в ПЗУ при подготовке устройства к массовому мероприятию, для обновления программного обеспечения всех микросхем, тестирования на производстве, чтения log-файлов, генерируемых при функционировании.
В систему защиты и зарядки/разрядки аккумуляторной батареи входят модуль защиты, предназначенный для предупреждения перезарядки либо чрезмерной разрядки, модуль зарядки, предназначенный для контроля и обеспечения зарядки батареи, модуль оценки состояния батареи и регистрации ее основных физических параметров, модуль распределения питания, модуль управляемых плавких предохранителей, модуль независимой оценки заряда. Аккумуляторная батарея представляет собой литий-полимерный аккумулятор, предназначенный для энергопитания устройства.
Назначение модуля распределения питания состоит в том, чтобы бесшовно подавать питание на внутренние потребители электроэнергии при подключении и отключении AC/DC адаптера. Когда AC/DC адаптер отсутствует, питание поступает от аккумуляторной батареи. Когда AC/DC адаптер подключен, питание поступает с него.
Потребителям электроэнергии внутри устройства требуется преобразование уровня напряжения питания, поступающего либо от аккумуляторной батареи, либо от подключенного адаптера питания AC/DC, к соответствующему значению. Блок питания и модули линейных и импульсных преобразователей предназначены для выполнения этой функции. При этом наиболее энергоемкие потребители запитываются от блока питания. С целью контроля температуры и напряжения блока питания при работе на этих потребителей вводятся соответствующие каналы измерения, подключенные к дополнительному контроллеру.
Кнопка на корпусе устройства, модуль определения состояния кнопки и силовой транзисторный ключ предназначены для обеспечения пользователя средствами для вкл./выкл. и блокировки/разблокировки устройства стандартным образом, принятым в индустрии мобильных интеллектуальных устройств (смартфоны, планшетные компьютеры, ноутбуки и прочее).
Таким образом, заявляемое устройство пригодно для целей использования в качестве устройства индивидуального назначения участника массового общественного мероприятия, то есть позволяет достичь заявленного технического результата. По сравнению с прототипом заявляемое устройство имеет отличительную особенность в совокупности элементов и их взаимном расположении.
Заявленная полезная модель поясняется схемой. Для удобства прочтения схема представлена при горизонтальном расположении листа.
Устройство индивидуального назначения участника массового общественного мероприятия содержит корпус с кнопкой 1 вкл./выкл., встроенными LED-экраном 2 и LCD-экраном 3. Электронная схема, расположенная в корпусе, содержит управляющий контроллер 4, к которому подключен LED-драйвер 5 с подключенным к нему LED-экраном 2. LED-экран 2 входом соединен со схемой 6 выборки активных строк, которая, в свою очередь, входом соединена с управляющим контроллером 4. LCD-экран 3 входом соединен с графическим контроллером 7, который соединен входом-выходом с управляющим контроллером 4. LCD-экран 3 оборудован резистивной сенсорной панелью 8, соединенную входом-выходом через контроллер 9 резистивной сенсорной панели 8 LCD-экрана 3 с управляющим контроллером 4, а также содержит светодиодную подсветку 10 LCD-экрана 3, соединенную входом через драйвер 11 светодиодной подсветки 10 LCD-экрана 3 с управляющим контроллером 4.
Электронная схема содержит энергонезависимую память (ПЗУ) 12 и оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 13, соединенные входом-выходом с управляющим контроллером 4. Электронная схема содержит блок 14 питания, соединенный выходом с LED-драйвером 5. Электронная схема содержит вибромотор 15, соединенный входом-выходом с драйвером 16 вибромотора 15. Управляющий контроллер 4 соединен входом - выходом с вибромотором 15 через драйвер 16, который входом соединен с блоком 14 питания.
Устройство содержит аккумуляторную батарею 17, соединенную выходом с дополнительным контроллером 18 через модуль 19 оценки состояния аккумуляторной батареи 17.
Аккумуляторная батарея 17 соединена входом - выходом с модулем 20 управляемых плавких предохранителей, который, в свою очередь, соединен входами-выходами с модулем 21 независимой оценки заряда и с модулем 22 защиты. Модуль 22 защиты соединен входом с модулем 23 зарядки и выходом с модулем 24 распределения питания. Модуль 23 зарядки входом-выходом соединен с дополнительным контроллером 18 и входом с модулем 24 распределения питания. Модуль 24 распределения питания выходами соединен с силовым транзисторным ключом 25, модулем 26 импульсных преобразователей, а входом с гнездом 27 подключения адаптера питания AC/DC.
Силовой транзисторный ключ 25 входом соединен с кнопкой 1 вкл./выкл. через модуль 28 определения состояния кнопки 1 вкл./выкл., который, в свою очередь, соединен входом-выходом с управляющим контроллером 4, выходами с модулем 26 импульсных преобразователей и блоком 14 питания. Модуль 26 импульсных преобразователей выходами соединен с модулем 29 линейных преобразователей и драйвером 11 светодиодной подсветки LCD-экрана 3.
Дополнительный контроллер 18 соединен входами-выходами с интерфейсами NFC 30, Wi-Fi 31, Bluetooth 32, акселерометром 33 и управляющим контроллером 4. Дополнительный контроллер 18 соединен входами с каналом 34 измерения температуры блока 14 питания, каналом 35 измерения напряжения блока 14 питания. Блок 14 питания соединен выходами с каналом 34 измерения температуры блока 14 питания и с каналом 35 измерения напряжения блока 14 питания, а также входом с управляющим контроллером 4. Управляющий контроллер 4 соединен входами-выходами с интерфейсом 36 (802.15.4.) и портом 37 USB.
Устройство работает следующим образом. После нажатия кнопки 1 вкл./выкл. управляющий контроллер 4 устанавливает строки LED-экрана 2 с помощью схемы 6 выборки активных строк, которые будут активны на данном этапе отображения. Таким образом, в каждый момент времени активными является ограниченное число строк LED-экрана 2. Управляющий контроллер 4 подает дискретный управляющий сигнал включения на блок 14 питания для подачи питания на LED-драйвер 5. Управляющий контроллер 4 передает модулирующий ШИМ сигнал на LED-драйвер 5 для управления яркостью светодиодов LED-экрана 2 по трем цветовым каналам RGB. LED-драйвер 5 обеспечивает энергоэффективное преобразование входного информационного сигнала от управляющего контроллера 4 в необходимый по мощности сигнал управления светодиодами LED-экрана 2, при этом обеспечивая крутизну фронтов электрического тока через светодиоды из соображений электромагнитной совместимости. LED-драйвер 5 имеет возможность парировать отказ в виде короткого замыкания светодиода на LED-экране 2 и также имеет защиту от собственного перегрева. Управляющий контроллер 4 имеет как внутреннее постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), выполненное по технологии FLASH памяти, так и подключается к постоянному запоминающему устройству 12, выполненному в виде microSD карты. MicroSD карта установлена внутри корпуса устройства и пользователь не имеет к ней физического доступа, поскольку корпус устройства выполнен герметичным.
Управляющий контроллер 4 имеет как внутреннее оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), (выполненное по технологии SRAM памяти), так и подключается к оперативному запоминающему устройству 13 выполненному в виде SDRAM памяти.
Устройство для отображения необходимой пользователю информации оборудовано LCD-экраном 3 с функцией «тачскрин». LCD-экран 3 расположен на обращенной к пользователю стороне заявляемого устройства. Управляющий контроллер 4 соединен с встроенным графическим контроллером 7 LCD-экрана 3 по стандартному параллельному 16-ти битному интерфейсу.
Для получения обратной связи от пользователя LCD-экран 3 оборудован встроенной резистивной сенсорной панелью 8. Управляющий контроллер 4 имеет общую шину данных с контроллером 9 резистивной сенсорной панели по стандартному интерфейсу SPI. Контроллер 9 резистивной сенсорной панели 8 передает в управляющий контроллер 4 информацию о координате точки, которую пользователь нажал пальцем на встроенной резистивной сенсорной панели 8 LCD-экрана 3. Управляющий контроллер 4, имея информацию о том, какое меню отображается на LCD-экране 3, интерпретирует информацию о нажатии в точку данной координаты, как соответствующую обратную связь от пользователя устройства.
Как известно, LCD-экрану 3, в отличие от LED-экрана 2, расположенного с противоположный стороны от LCD-экрана, необходима встроенная светодиодная подсветка 10. Для обеспечения конвертации необходимого уровня электрической мощности для питания светодиодной подсветкой 10 используется драйвер 11 подсветки LCD-экрана 3. Управляющий сигнал от контроллера 4 к драйверу 11 подсветки LCD-экрана 3 представляет собой ШИМ последовательность на основной частоте 1000 Гц. Изменение скважности импульсов ШИМ последовательности обеспечивает различный уровень подсветки LCD-экрана 3, настраиваемый пользователем из соответствующего меню устройства. Как и в случае с LED-драйвером 5, драйвер 11 подсветки LCD-экрана 3 обеспечивает необходимую крутизну фронтов электрического тока через светодиодную подсветку LCD-экрана 3 из соображений электромагнитной совместимости и парирует отказы в виде короткого замыкания на его выходе и собственного перегрева. Драйвер 11 подсветки LCD экрана 3 получает питание от модуля 26 импульсных преобразователей. В связи с тем, что массовые общественные мероприятия могут проходить в шумной обстановке, взаимодействие с пользователем не ограничивается демонстрацией информации на LCD-экране 3. Помимо этого, для создания тактильных ощущений, используется вибромотор 15, реализованный на базе электрического двигателя постоянного тока с независимым возбуждением от постоянных магнитов. Энергоэффективное преобразование входного информационного сигнала от управляющего контроллера 4 в необходимый по мощности сигнал управления вибромотором 15 осуществляет драйвер 16. Драйвер 16 вибромотора 15 и управляющий контроллер 4 соединены по стандартному информационному интерфейсу I2C. Драйвер 16 вибромотора 15 выполнен по мостовой схеме и обеспечивает режимы запуска и торможения. Драйвер 16 вибромотора 15 имеет защиту от короткого замыкания на выходе, например, при заклинивании вала вибромотора 15 и от собственного перегрева. Так как питание драйвера 16 вибромотора 15 и LED-драйвера 5 осуществляется от одного блока 14 питания, то, во избежание вспышек LED-экрана 2 при включении вибромотора 15, управляющий контроллер 4 предварительно, через схему выборки активных строк 6, отключает все активные строки LED-экрана 2 и, только после этого, подает дискретный управляющий сигнал на включение блока 14 питания.
Заявляемое устройство реализует функционал USB device за счет связи управляющего контроллера 4 с блоком 36 Universal Serial Bus (USB). Устройство можно назвать композитным, если следовать терминологии стандарта USB. Иными словами, через единый физический интерфейс USB реализуется несколько функций. Первая функция заключается в монтировании на интерфейс USB в соответствии с профилем mass storage device ПЗУ 12. Эта функциональность используется для подготовки устройства к текущему массовому мероприятию, таким образом, что содержание памяти ПЗУ 12 может быть обновлено при подключении к персональному компьютеру через USB интерфейс 36. Вторая функция заключается в том, что через USB интерфейс 36 (профиль virtual serial port) возможно обновление прошивки устройства (внутренних постоянных запоминающих устройств управляющего контроллера 4 и дополнительного контроллера 18.
Для обеспечения взаимоувязанного поведения между различными устройствами различных пользователей во время проведения общественного массового мероприятия используется беспроводной интерфейс 37 физического уровня 802.15.4 и авторский стек протоколов верхнего уровня. Связь между блоком 37 и управляющим контроллером 4 осуществляется по стандартному интерфейсу UART с контролем целостности данных с использованием стандартных алгоритмов расчета контрольных сумм.
Кнопка 1, расположенная на корпусе устройства, относится к классу моментных и не оснащена механической фиксацией состояния. При помощи данной кнопки пользователь имеет возможность включать и выключать устройство, а также блокировать реакцию устройства на сигналы от контроллера 9 резистивной сенсорной панели 8 LCD-экрана 3. К кнопке 1 подключен модуль 28 определения состояния кнопки, который фильтрует дребезг контактов и, в свою очередь, передает дискретный сигнал на управляющий контроллер 4 и управляет силовым транзисторным ключом 25. Если устройство уже находится в рабочем состоянии, короткие нажатия (длительность менее 1 сек) на кнопку 1 считываются модулем 28 определения состояния кнопки и передаются в управляющий контроллер 4. Управляющий контроллер 4 интерпретирует данные сигналы как запросы пользователя устройства о разблокировке или, наоборот, блокировке работы графического интерфейса на LCD-экране 3 и, соответственно, включает или отключает встроенную светодиодную подсветку 10 LCD-экрана 3 через драйвер 11 подсветки LCD-экрана 3.
Если устройство находится во включенном состоянии, то длительное нажатие (длительность более 3 сек) на кнопку 1 считывается модулем 28 определения состояния кнопки 1 и передается в управляющий контроллер 4. Управляющий контроллер 4 интерпретирует это как запрос пользователя на отключение устройства, завершает работу устройства и посылает дискретный управляющий сигнал на модуль 28 определения состояния кнопки 1, который, в свою очередь, размыкает питание устройства, коммутируя силовой транзисторный ключ 25.
Если устройство находится во включенном состоянии, то длительное нажатие (длительность более 6 сек) на кнопку 1 считывается модулем 28 определения состояния кнопки 1 и, без передачи дискретного сигнала в управляющий контроллер 4, сразу приводит к коммутации силового транзисторного ключа 25 и обесточиванию всего устройства. Данный механизм применяется как аварийное отключение устройства.
Если устройство находится в выключенном состоянии, то короткое нажатие (длительность менее 1 сек) на кнопку 1 считывается модулем 28 определения состояния кнопки 1, который коммутирует силовой транзисторный ключ 25 и подает питание на устройство.
В устройство с целью разделения функциональных обязанностей введен дополнительный интеллектуальный контроллер 18. Управляющий контроллер 4 и контроллер 18 имеют общую шину данных, выполненную на стандартном интерфейсе UART с поддержкой контроля целостности данных путем подсчета контрольных сумм.
Контроллер 18 через стандартную шину данных SPI общается с блоком 30 беспроводного интерфейса NFC. Интерфейс NFC организует беспроводной канал данных, работающий на малых расстояниях и позволяющий считывать данные, записанные на метки, выполненные по технологии RFID. При организации массового общественного мероприятия данные метки заранее устанавливают в определенных местах и, таким образом, считывание уникальной информации с данной метки позволяет устройству однозначно определить свое местоположение.
Контроллер 18 имеет общую стандартную шину данных SPI с блоком 31 WiFi и общую стандартную шину данных SPI с блоком 32 Bluetooth. Взаимодействуя с данными блоками, заявляемое устройство использует стандартные беспроводные каналы передачи данных. Использование данных каналов включает, но не ограничивается отладкой работы программного обеспечения устройства, обновлением прошивки устройства (внутренних постоянных запоминающих устройств управляющего контроллера 4 и дополнительного контроллера 18), созданием локальных сетей для обмена сообщениями между устройствами различных пользователей.
Контроллер 18 имеет общую стандартную шину данных SPI с блоком акселерометра 33. Данный блок предоставляет информацию о проекциях вектора всемирного тяготения в текущей точке пространства на локальные оси координат, выбранные заранее известным образом по отношению к корпусу устройства. Таким образом, становится доступной информация о том, как именно пользователь расположил устройство. Контроллер 33 транслирует эту информацию в управляющий контроллер 4, который, в свою очередь, формирует изображения на LED-экране 2 и LCD-экране 3, таким образом, чтобы они оказались правильно сориентированными.
Контроллер 18 через канал 34 измерения температуры блока 14 питания и канал 35 измерения напряжения блока 14 питания контролирует исправность работы блока 14 питания. Данная информация периодически отправляется из контроллера 18 в управляющий контроллер 4 и, в случае обнаружения аварийной ситуации, управляющий контроллер 4 отключает блок 14 питания с помощью дискретного управляющего сигнала или, в случае необходимости, посылает запрос (также в виде дискретного управляющего сигнала) в модуль 28 определения состояния кнопки 1 на отключение силового транзисторного ключа 25 и, как следствие, обесточивания блока 14 питания.
Основной функцией контроллера 18 является общение и управление по шине SMBus с модулем 19 оценки состояния батареи и регистрации ее основных физических параметров, а также модулем 23 зарядки. Модуль 23 зарядки принимает активное участие в работе устройства в том случае, когда в гнездо 27 подключения адаптера питания AC/DC поступает необходимое напряжение от внешнего адаптера. Если контроллер 18, с учетом информации, получаемой от модуля 19 оценки состояния батареи и регистрации ее основных физических параметров, принимает решение о допустимости зарядки, он передает необходимые установки в модуль 23 зарядки.
Для обеспечения автономной работы заявляемое устройство укомплектовано литий-полимерной аккумуляторной батареей 17. Аккумуляторная батарея 17 состоит из нескольких ячеек, соединенных последовательно. Уровень заряда каждой ячейки контролирует модуль 21 независимой оценки заряда. Если значение заряда хотя бы одной ячейки превышает установленный порог, модуль 21 независимой оценки заряда инициирует процесс перманентного отключения аккумуляторной батареи 17 от устройства путем подачи сигнала активации на модуль 20 управляемых плавких предохранителей. Это является парированием аварийной ситуации, возможной из-за превышения критического заряда одной из ячеек аккумуляторной батареи 17.
Передача электрической энергии от аккумуляторной батареи 17 в устройство и обратно при зарядке аккумуляторной батареи 17 осуществляется через модуль 22 защиты. Модуль 22 защиты контролирует несколько важных параметров и при достижении пороговых значений имеет возможность отключить процесс зарядки или разрядки аккумуляторной батареи 17 при помощи встроенной транзисторной схемы. Когда контролируемые параметры модуля 22 защиты принимают допустимые значения, аккумуляторная батарея 17 при помощи встроенной транзисторной схемы модуля 22 защиты подключается к устройству. При достижении критического значения хотя бы одним из контролируемых параметров модуль 22 защиты инициирует процесс перманентного отключения аккумуляторной батареи 17 от устройства путем подачи сигнала активации на модуль 20 управляемых плавких предохранителей.
Модуль 24 распределения питания работает следующим образом.
Когда в гнездо 27 подключения адаптера питания AC/DC поступает необходимое напряжение от внешнего адаптера, модуль 24 распределения питания передает его на вход силового ключа 25. В результате для работы устройства не используется энергия аккумуляторной батареи 17.
Когда устройство находится в выключенном состоянии, и в гнездо 27 подключения адаптера питания AC/DC поступает необходимое напряжение от внешнего адаптера, модуль 24 распределения питания в обход силового транзисторного ключа 25 подает это напряжение на модуль 26 импульсных преобразователей, которые, в свою очередь, запитывают подключенные к ним подсистемы устройства. Происходит включение устройства, при этом следует отметить, что не требуется нажатия пользователем на кнопку 1 на корпусе устройства, и силовой транзисторный ключ 25 находится в разомкнутом состоянии. В данном режиме работы устройства реализуется ограниченная функциональность. По условиям и последовательности, описанных выше, происходит зарядка аккумуляторной батареи 17.
Если устройство находится во включенном состоянии и в гнездо 27 подключения адаптера питания AC/DC поступает необходимое напряжение от внешнего адаптера, работа устройства проходит в штатном режиме без функциональных ограничений.
В заявляемом устройстве используется ряд элементов, задача которых состоит в преобразовании входных напряжений в выходные напряжения приемлемого для потребителей уровня. К таким элементам относятся: блок 14 питания, модуль 29 линейных преобразователей, модуль 26 импульсных преобразователей. Выход модуля 26 импульсных преобразователей подключен к входу модуля 29 линейных преобразователей. От модуля 29 линейных преобразователей запитывается вся логическая часть устройства.
Заявленная полезная модель успешно прошла испытания в качестве опытного образца и может быть рекомендована для изготовления в промышленных условиях, что позволяет считать заявленную полезную модель соответствующей критерию патентоспособности «промышленная применимость».