Корпус модуля вычислительного устройства

В настоящее время существует потребность в вычислительных устройствах, которые имеют модульную структуру, позволяющую пользователю такого устройства наращивать его функциональные возможности по мере необходимости с учетом появления новых возможностей техники путем простого добавления новых функциональных модулей, которые распознавали бы друг друга в автоматическом режиме, не требуя при этом дополнительных специальных знаний со стороны пользователей.
Из патента на изобретение US 5602721 А1 (опублик. 11.02.1997) известна расширяемая модульная компьютерная система, в которой каждый из модулей может взаимодействовать с примыкающим модулем. Однако модули этой компьютерной системы для работы совместно нуждаются в механическом соединении друг с другом с помощью специальных направляющих и разъемов, то есть требуют дополнительных навыков в области монтажа и настройки со стороны пользователей.
Из патента на изобретение US 5909357 А1 (опублик. 01.06.1999) известен компьютер, сложенный вертикально из модульных частей определенной геометрической конфигурации. Однако модули данного компьютера имеют выступающие соединительные элементы, которые могут быть повреждены неопытным пользователем или в процессе эксплуатации, что вынуждает использовать для их защиты и создания эстетического вида верхнюю крышку. Добавление модулей требует дополнительных навыков в области монтажа и настройки со стороны пользователей.
Из патента на изобретение US 7815264 В2 (опублик. 19.10.2010) известен модульный персональный компьютер, состоящий из последовательно собираемых каркасов с крепежами - клипсами и специальными отверстиями в днищах каркасов для пропуска электропроводов, которые необходимы для работы модулей. Таким образом, изменение конфигурации модулей требует механического разбора корпуса и соединяющих электропроводов, что является существенным недостатком.
Из патента на изобретение US 8169777 В2 (опублик. 01.05.2012) известен модульный компьютер, собираемый с помощью специальных крепежных элементов. Данное изобретение предполагает, что сборка модулей данного компьютера осуществляется с помощью специальных крепежных элементов, что требует дополнительных инструментов и определенных навыков пользователя.
Задачей заявленной полезной модели является создание корпуса модульного устройства, который устраняет недостатки предшествующего уровня техники.
Технический результат заключается в обеспечении точности позиционирования и установки модулей, а также в обеспечении повышенной электрической безопасности путем исключения доступа пользователя к контактам групп электропитания и информационным контактам, как плотным прилеганием модулей, так и применением специальных разъемов - интерфейсов
Задача решается, а технический результат достигается посредством корпуса модуля вычислительного устройства, который содержит боковые грани, нижнюю и верхнюю, а также внутреннюю полость, при этом внутренняя полость образована посредством взаимного сцепления модулей 1-3, имеющих скругленные по внешней стороне углы и соединенных между собой с помощью расположенных на соприкасающихся внутренних поверхностях разъемов - интерфейсов, таким образом, что модули по боковым поверхностям прилегают друг к другу заподлицо, образуя единый блок, при этом модуль выполнен с возможностью автонастройки, а на внешней его стороне обеспечена возможность расположения USB разъемов, элементов управления и органов отображения информации.
Модулями вычислительного устройства в основном его варианте являются роутер, телевизионная приставка и устройство хранения информации, которые предназначены для передачи и приема аудио, видеоизображений, телевизионных передач, речи, данных, текстов и/или графиков, для их обработки и отображения на экране телевизора или мониторе, которые соединяются между собой не требуя от пользователя специальных знаний для соединения и настройки модулей, обладая также повышенными параметрами информационной и электрической безопасности.
Разъем - интерфейс представляет собой конструкцию, которая состоит из двух частей, в обиходе именуемых «папа» и «мама», которая предназначена для передачи электропитания и информации между модулями. В разделенном состоянии контакты универсального разъема - интерфейса недоступны для пользователя в целях обеспечения защиты от несанкционированного доступа и поражения электротоком. Эта задача решается с помощью подвижного элемента части «папа», который обеспечивает выдвижение контактов разъема под действием системы встроенных электромагнитов.
Разъем функционально состоит из двух частей: первая предназначена для подачи электропитания от нижнего модуля к верхнему, вторая для информационного взаимодействия верхнего и нижнего модулей.
Предлагаемое модульное вычислительное устройство поясняется чертежами, где фиг. 1 изображает предлагаемое модульное вычислительное устройство, порядок соединения модулей и компоновка их тыльных панелей;
фиг. 2 изображает показанное на фиг. 1 устройство в собранном состоянии;
фиг. 3 поясняет достигнутый уровень техники в части, касающейся универсального разъема - интерфейса;
фиг. 4 поясняет техническое решение нижней части универсального разъема - интерфейса;
фиг. 5 изображает нижнюю часть универсального разъема - интерфейса во включенном и выключенном состоянии;
фиг. 6 поясняет техническое решение верхней части универсального разъема - интерфейса;
фиг. 7 поясняет взаимодействие нижней и верхней части универсального разъема - интерфейса во включенном состоянии;
фиг. 8 показывает универсальный разъем - интерфейс, состоящий из двух контактных групп;
фиг. 9 описывает алгоритм взаимодействия между модулями, обеспечивающий автоматическое распознавание;
Показанные на фиг. 1-9 узлы и детали имеют одинаковое обозначение.
На фиг. 1 показаны модули (А), (В) и (С) предлагаемого модульного вычислительного устройства и порядок соединения модулей между собой. Модуль (А) является роутером, модуль (В) является телевизионной приставкой, модуль (С) является устройством хранения информации, модуль (А) содержит также шнур электропитания (4). При этом в сложенном состоянии, показанном на фиг. 2, модули плотно прилегают друг к другу. Универсальный разъем - интерфейс (500) предназначен для сопряжения модулей между собой. Задние панели модулей, закрытые на данном виде, а также разъемы управления USB, размещенные на них, показаны на выносках (1), (2) и (3). Модули 1-3 имеют специально скругленные по внешней стороне углы, что не позволяет пользователю установить модули неправильно.
На фиг. 3 показаны основные конструктивные элементы наиболее распространенных существующих магнитных разъемов и принцип их работы. Элементы типа «мама» (301) и типа «папа» (304) содержат в себе плоские контакты (302), расположенные на поверхности элемента (301) и выпуклые контакты (305), расположенные внутри элемента (304). Контакты (302) неподвижны, контакты (305) подвижны и могут перемещаться внутрь элемента (304), будучи подпружинены внутри этого элемента (не показано). Элементы (301) и (304) содержат плоские постоянные магниты (303) и (306), полюса S и N которых расположены на противоположных краях элементов. При сближении элементов (301) и (304) в процессе соединения противоположные полюса S и N постоянных магнитов начинают взаимодействовать и взаимно притягивают друг к другу элементы (301) и (304). Физические свойства магнитов по замыслу не должны позволять соединить элементы (301) и (304) при несоблюдении полярности.
На фиг. 4 показан фрагмент нижней части разъема - интерфейса, не имеющего указанных недостатков, в состоянии «выключено». Фрагмент нижней части разъема, показанный на фиг. 4, предназначен для подачи электропитания от нижнего модуля к верхнему. Разъем состоит из двух диэлектрических элементов, подвижного (402) и неподвижного (401), находящихся в общем корпусе (400). Элементы (402) и (401) соединены между собой осями (405), нижняя часть которых закреплена неподвижно в элементе (402), а верхняя часть может свободно перемещаться внутри элемента (401) в глухих отверстиях. На осях расположены пружины (406), удерживающие элемент (402) в нижнем положении в состоянии «выключено», то есть когда на электромагнит (403) не подано напряжение DC1. Выдвижные клеммы (407), закрепленные в элементе (402), надежно скрыты в сквозных отверстиях элемента (401). К выдвижным клеммам (407) свободно с достаточным запасом длины присоединены провода, по которым будет подано электропитание к верхнему модулю. При включении напряжения DC1 электромагнит (403) притягивает металлическую вставку (404), находящуюся в элементе (402), одновременно притягивая весь элемент (402), преодолевая сопротивление пружин (406). Клеммы (407) выдвигаются на некоторое расстояние из элемента (401), вступая в контакт с принимающими клеммами верхней части разъема. Аналогично работает и информационная часть разъема.
На фиг. 5 показана нижняя часть разъема в положениях (1) «выключено» и (2) «включено». Выдвижные клеммы (407) в положении «включено» находятся на некотором расстоянии от корпуса нижнего модуля, достаточном для обеспечения контакта с клеммами (602) верхнего модуля, оборудованного верхней частью разъема и показанного на фиг. 6.
На фиг. 6 показана верхняя часть разъема - интерфейса. Верхняя часть разъема состоит из корпуса (600), в котором закреплен диэлектрический элемент (601). Принимающие клеммы (602) скрыты в отверстиях элемента (601), расположены внутри полостей элемента (601) и удерживаются в нижнем положении с помощью пружин (603), обеспечивающих надежное соединение при выдвижении клемм (407) и их соприкосновении с клеммами (602). К клеммам (602) с достаточным запасом длины присоединены провода электропитания верхнего модуля.
На фиг. 7 показано взаимодействие верхней и нижней частей разъема - интерфейса в положении «включено».
На фиг. 8 показан разъем - интерфейс, состоящий из двух фрагментов - контактных групп на 3 (A) POWER и 8 (В) INFO контактов, управление подключением которых осуществляется с помощью двух независимых электромагнитов. Количество контактов INFO определяется наиболее распространенным на сегодняшний день стандартом Ethernet. Подобным образом можно формировать контактные группы, поля и матрицы любой необходимой конфигурации.
На фиг. 9 представлен типовой алгоритм взаимодействия модулей при размещении верхнего модуля на нижний. Алгоритм автонастройки базируется на использовании использовании пассивных NFC меток, которыми оборудуются модули (В) и (С). Модуль (А) оборудован считывателем NFC меток.
На фиг. 10 показана функционально - электрическая схема взаимодействия модулей (А) и (В) при установке модуля (В) на модуль (А). NFC метка модуля (В) попадает в зону действия считывателя NFC меток модуля (А). Считыватель передает информацию метки NFC модуля (В) в процессор модуля (А). Процессор модуля (А) по данной информации определяет модуль (А) как разрешенный к использованию оператором связи и передает команду исполнительному устройству на включение электропитания электромагнитов. Срабатывание электромагнитов приводит к подаче электропитания на модуль (В) и присоединению модуля (В) по Ethernet. Модули готовы к работе. Аналогичным образом на модуль (В) устанавливается модуль (С).
Модульное вычислительное устройство обладает дополнительными преимуществами в связи с наличием единственного шнура электропитания и отсутствием кабельных соединений, что улучшает потребительские свойства устройства. Устройство может быть расширено за счет любых дополнительных модулей, например аккумуляторных батарей, модулей для считывания с носителей информации, модулей с постоянным запоминающим устройством, модулей для приема радио или других устройств.