ЧЕХОЛ ДЛЯ ЗАЩИТЫ МОБИЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ ОТ ПОНИЖЕННЫХ ТЕМПЕРАТУР

Полезная модель относится к устройствам, предназначенным для обеспечения нормального температурного режима для работы электронного оборудования, в частности - устройств мобильной связи, в условиях пониженной температуры окружающей среды.
Известен чехол для мобильного телефона с электронным подогревом (патент на полезную модель DE 202017002990 U1). Чехол для мобильного телефона с электрическим подогревом, который имеет две функции: функция подогрева рук и зарядка батареи телефона. Данный чехол содержит автономный аккумулятор для работы нагревательного элемента и для зарядки мобильного телефона (банк питания), блок управления с электроникой для контроля температуры и активации грелки для рук и блока питания, также с возможностью управления через мобильное приложение через bluetooth, нагревательный элемент, встроенная защитная крышка в качестве изоляции для телефона, чтобы защитить от перегрева.
Прототипом заявленной полезной модели является чехол для защиты мобильной электроники от пониженных температур (патент на полезную модель №177588). Данный чехол относится к области специальных швейных изделий, а именно к теплозащитным чехлам для размещения и хранения мобильной электроники в условиях пониженных температур. Техническим результатом является обеспечение стабильности использования мобильной электроники, путем поддержания температурных условий эксплуатации, хранения, и предотвращения негативного воздействия осадков на мобильную электронику. Заявленный технический результат достигается за счет того, что чехол для защиты мобильной электроники от пониженных температур имеет вид чехла-книжки и содержит отделение для размещения конструкции с мобильной электроникой, включающее внешний и внутренний слои гибкого теплозащитного материала, соединенные по периметру с сохранением отверстий для подключения наушников и зарядного устройства и отличается тем, что внутренний слой чехла имеет прозрачный экран, выполненный из эластичного прозрачного силиконового материала толщиной 1 мм, при этом термопроводящая полимерная нить, обеспечивающая подогрев чехла, встроена с изнаночной стороны внутреннего и внешнего слоев гибкого теплозащитного материала и подключена к аккумулятору и датчику температуры с регулятором.
Целью внедрения заявленной полезной модели является расширение арсенала технических средств для защиты мобильной электроники от ускоренного разряда аккумулятора при пониженных температурах, с возможностью одновременного подогрева устройства и зарядки его аккумулятора, повышение стабильного использования мобильной электроники в условиях пониженных температур.
Технический эффект заявленной полезной модели достигается тем, что чехол для защиты мобильной электроники от пониженных температур содержит аккумуляторную батарею, слой теплоизолирующего материала с эффектом теплового отражения, нагревательный элемент, управляющую плату содержащую интерфейс для подключения к мобильной электронике и интерфейс для подключения внешнего источника питания, выполненную с возможностью управления нагревательным элементом и процессом зарядки аккумуляторной батареи мобильной электроники, управления световым индикатором заряда аккумуляторной батареи и режимов работы чехла для защиты мобильной электроники от пониженных температур.
При этом, на стороне задней стенки чехла, прилегающей к плоскости мобильной электроники, послойно расположены: аккумуляторная батарея, слой теплоизолирующего материала с эффектом теплового отражения, нагревательный элемент, управляющая плата электрически соединена с аккумуляторной батареей и нагревательным элементом.
При этом, нагревательный элемент содержит датчик температуры.
При этом, управляющая плата выполнена с возможностью работы в следующих режимах: нагрев аккумуляторной батареи мобильной электроники, зарядка аккумуляторной батареи мобильной электроники, одновременный нагрев и зарядка аккумуляторной батареи мобильной электроники.
При этом, чехол для защиты мобильной электроники от пониженных температур дополнительно может содержать слой термопроводящего компаунда, расположенный между нагревательным элементом и стенкой чехла.
При этом, управляющая плата может быть установлена в нижней части чехла.
При этом, интерфейс для подключения к мобильной электронике может располагаться на внутренней стороне нижней стенки чехла.
При этом, интерфейс для подключения внешнего источника питания может быть выведен на внешнюю сторону нижней боковой стенки чехла.
Признаки и сущность заявленной полезной модели поясняются в последующем детальном описании, иллюстрируемом графическими материалами, где показано следующее:
на фиг. 1 - схематично представлено расположение элементов чехла для защиты мобильной электроники от пониженных температур (далее «чехол»), где:
1 - чехол;
2 - аккумуляторная батарея;
3 - управляющая плата;
4 - слой теплоизолирующего материала с эффектом теплового отражения;
5 - нагревательный элемент с датчиком температуры;
на фиг. 2 - схематично представлен вариант исполнения чехла с нагревательным элементом, закрытым слоем материала чехла, где:
6 - слой термопроводящего компаунда;
7 - слой материала чехла;
На фиг. 3 - представлена блок-схема управляющей платы, где:
8 - контроллер зарядки аккумуляторной батареи;
9 - узел защиты аккумуляторной батареи;
10 - преобразователь постоянного напряжения;
11 - контроллер зарядки аккумуляторной батареи мобильной электроники;
12 - кнопка выбора режима работы управления;
13 - микроконтроллер;
14 - первый переключатель постоянного тока;
15 - второй переключатель постоянного тока;
16 - третий переключатель постоянного тока;
17 - световой индикатор режимов работы;
18 - интерфейс для подключения внешнего источника питания;
19 - интерфейс для подключения к мобильной электронике;
20 - переключатель активного режима нагревателя и зарядки;
На фиг. 4 - представлена блок-схема алгоритма работы микроконтроллера, где показаны следующие операции:
21 - включение питания;
22 - инициализация модулей ввода-вывода;
23 - проверка наличия внешнего питания;
24 - режим заряда аккумуляторной батареи;
25 - проверка заряда аккумуляторной батареи;
26 -проверка наличия внешнего питания;
27 - спящий режим;
28 - проверка состояния переключателя активного режима нагревателя и зарядки;
29 - режим нагрева аккумуляторной батареи мобильной электроники;
30 - проверка состояния переключателя активного режима нагревателя и зарядки;
31 - проверка состояния кнопки выбора режима работы управления;
32 - режим заряда аккумуляторной батареи мобильной электроники;
33 - проверка завершения заряда аккумуляторной батареи мобильной электроники;
34 - проверка состояния переключателя активного режима нагревателя и зарядки;
35 - проверка состояния кнопки выбора режима работы управления;
36 - режим одновременного нагрева и зарядки аккумуляторной батареи мобильной электроники;
37 - проверка состояния переключателя активного режима нагревателя и зарядки;
38 - проверка завершения заряда аккумуляторной батареи мобильной электроники;
39 - проверка состояния кнопки выбора режима работы управления;
40 - проверка состояния кнопки выбора режима работы управления;
41 - управление световым индикатором режимов работы;
42 - управление таймером светового индикатора режимов работы.
Исполнение чехла не ограничивается какими-либо определенными материалами, могут использоваться как жесткие, так и гибкие материалы, например пластик, резина, металл, силикон и их различные сочетания.
Один из возможных вариантов исполнения устройства проиллюстрирован на фиг. 1.
Конструктивно чехол (1) может быть выполнен в любой известной форме, позволяющей разместить внутри мобильную электронику, и не представляет существенного значения в рамках заявленной полезной модели.
Конструкция чехла характеризуется следующим расположением элементов. На стороне задней стенки чехла 1, прилегающей к плоскости мобильной электроники, размещаются послойно аккумуляторная батарея 2, устойчивая к отрицательным температурам окружающей среды, например литий-полимерная, слой отражающей теплоизоляции 4, нагревательный элемент 5 с датчиком температуры, электрически соединенный с аккумуляторной батареей 2, нагревательный элемент 5 установлен таким образом, чтобы при размещении мобильной электроники внутри чехла, его поверхность соприкасалась с мобильным устройством.
В альтернативном варианте исполнения чехла, представленном на фиг. 2 между поверхностью мобильной электроники и нагревательным элементом 5 может быть расположен слой материала чехла 7, соединенный через слой термопроводящего компаунда 6 с нагревательным элементом 5.
Управляющая плата 3 электрически соединена с аккумуляторной батареей 2 и нагревательным элементом и может быть расположена, например в нижней или верхней части корпуса чехла 1.
Нагрев корпуса мобильного устройства осуществляется следующим образом.
Микроконтроллер 13 установленный в управляющей плате 3, замыкает третий переключатель постоянного тока 16, при этом питающее напряжение от аккумуляторной батареи 2 через узел защиты аккумуляторной батареи 9 подается на нагревательный элемент с датчиком температуры 5. Микроконтроллер 13 измеряет температуру нагревательного элемента с датчиком температуры 5. Так же возможно использовать нагревательный элемент с внешним датчиком температуры
При достижении верхнего предела заданной температуры, микроконтроллер 13 размыкает третий переключатель постоянного тока 16 и прерывает работу нагревательного элемента с датчиком температуры 5. При снижении температуры нагревательного элемента с датчиком температуры до нижнего предела заданной температуры, микроконтроллер 13 вновь замыкает третий переключатель постоянного тока 16 и возобновляет работу нагревательного элемента с датчиком температуры 5 до достижения верхнего предела заданной температуры. При этом, микроконтроллер 13 измеряет напряжение аккумуляторной батареи 2. Работа нагревательного элемента продолжается до принудительного выключения посредством переключателя активного режима нагревателя и зарядки 20, либо до разряда аккумуляторной батареи 2.
Заряд батареи присоединенной мобильной электроники осуществляется следующим образом.
Микроконтроллер 13 проверяет наличие подключения внешнего источника питания к интерфейсу для подключения внешнего источника питания 18.
Если внешний источник питания подключен, микроконтроллер 13 замыкает первый переключатель постоянного тока 14 и напряжение от внешнего источника питания подается на контроллер зарядки аккумуляторной батареи мобильного устройства 11.
Если внешний источник питания не подключен, микроконтроллер 13 замыкает второй переключатель постоянного тока 15 и подает питание на преобразователь постоянного напряжения 10. Преобразователь постоянного напряжения 10 подает генерируемое напряжение на контроллер зарядки аккумуляторной батареи мобильного устройства 11 и начинает процесс заряда присоединенной мобильной электроники счет энергии аккумуляторной батареи 2.
Мобильная электроника присоединяется к Контроллеру зарядки аккумуляторной батареи мобильного устройства 11 посредством интерфейса для подключения к мобильной электронике 19, например microUSB, USB-C, Lightning и т.п.
Заряд аккумуляторной батареи мобильной электроники и работа нагревательного элемента 5 являются независимыми режимами работы, что допускает как совместную, так и раздельную работу каждого режима, независимо один от другого.
Переключение режимов работы чехла и включение светового индикатора режимов работы 17 для отображения режимов работы чехла и уровня заряда осуществляется кнопкой выбора режима работы управления 12 путем короткого нажатия.
Световой индикатор режимов работы 17 отображает уровень заряда аккумуляторной батареи 2 с помощью четырех светодиодов, каждый из которых соответствует 25% заряда аккумуляторной батареи, при этом цвет загорающихся светодиодов соответствует определенному режиму работы чехла, в данном варианте исполнения чехла светодиоды выполнены в желтом, голубом и красном цвете и обозначают соответственно режимы работы «нагрев аккумуляторной батареи мобильной техники», «зарядка аккумуляторной батареи мобильной техники», «одновременный нагрев и зарядка аккумуляторной батареи мобильной техники».
Алгоритм работы микроконтроллера 13 приведенный на фиг. 4 может быть реализован программными средствами и работает следующим образом.
При включении питания 21 запускается программа инициализации модулей ввода-вывода 22, затем следует операция 23, которая производит проверку подключения внешнего источника питания к интерфейсу для подключения внешнего источника питания 18.
Если чехол подключен к внешнему источнику питания, то включается режим заряда аккумуляторной батареи 2 (операция 24), далее идет проверка заряда аккумуляторной батареи 2 (операция 25), аккумуляторной батареи 2 не заряжена до 100% следует проверка подключения внешнего источника питания к интерфейсу для подключения внешнего источника питания 18 (операция 26), если чехол подключен к внешнему источнику питания, то осуществляется возврат к операции 24 и продолжается режим заряда аккумуляторной батареи 2.
Если при проверке заряда аккумуляторной батареи 2 (операция 25) аккумуляторная батарея 2 заряжена до 100% или при проверке подключения внешнего источника питания к интерфейсу для подключения внешнего источника питания 18 (Операция 26) внешний источник питания не подключен к интерфейсу для подключения внешнего источника питания 18, чехол переводится режим малого энергопотребления, в дальнейшем именуемый «спящий режим» (операция 27).
В спящем режиме микроконтроллер 13 отключает элементы, обеспечивавшие режимы нагрев аккумуляторной батареи мобильной электроники и зарядка аккумуляторной батареи мобильной электроники,
В спящем режиме микроконтроллер 13 также сам переходит в режим малого энергопотребления, периодически запуская проверку состояния переключателя активного режима нагревателя и зарядки 20 (операция 28).
Если переключатель активного режима нагревателя и зарядки находится в положении «Включено», то запускается режим нагрева аккумуляторной батареи мобильной электроники 29.
Далее при проверке состояния переключателя активного режима нагревателя и зарядки 20 (операция 30) если переключатель активного режима нагревателя и зарядки находится в положении «Включено», а при проверке состояния кнопки выбора режима работы управления 12 (операция 31) она в положении «нажата» включается режим заряда аккумуляторной батареи мобильной электроники (операция 32), если кнопки выбора работы управления 12 (операция 31) в положении «не нажата» то происходит возврат к операции 29.
Если при проверке завершения заряда аккумуляторной батареи мобильной электроники (операция 33) аккумуляторная батарея мобильной электроники заряжена до 100% происходит возврат к операции 27.
Если при операции 33 аккумуляторная батарея мобильной электроники не заряжена до 100% запускается проверка состояния переключателя активного режима нагревателя и зарядки 20 (операция 34) если переключатель активного режима нагревателя и зарядки 20 находится в положении «Выключен» происходит возврат к операции 27. Если переключатель активного режима нагревателя и зарядки 20 находится в положении «Включен» запускается проверка состояния кнопки выбора режима работы управления 12 (операция 35), если кнопка выбора режима работы управления 12 в положении «не нажата», то происходит возврат к операции 32. Если кнопка выбора режима работы управления 12 в положении «нажата» (операция 35), то включается режим одновременного нагрева и зарядки аккумуляторной батареи мобильной электроники (операция 36). Затем если при проверке состояния переключателя активного режима нагревателя и зарядки (операция 37) он находится в положении «выключен» происходит возврат к операции 27. Если при проверке состояния переключателя активного режима нагревателя и зарядки (операция 37) он находится в положении «включен», то запускается проверка завершения заряда аккумуляторной батареи мобильной электроники (операция 38) и если аккумуляторная батарея мобильной электроники заряжена до 100% происходит возврат к операции 29. Если при операции 38 батарея мобильной электроники не заряжена до 100%, то проверяется состояние кнопки выбора режима работы управления 12 (операция 39), если кнопка выбора режима работы управления 12 находится в положении «нажата» происходит возврат к операции 29, если кнопка выбора режима работы управления 12 находится в положении «не нажата» то происходит возврат к операции 36.
Если при операции 28 переключатель активного режима нагревателя и зарядки находится в положении «Выключено» запускается проверка состояния кнопка выбора режима работы управления 12 (операция 40), если кнопка выбора режима работы управления 12 находится в положении «не нажата» происходит возврат к операции 27, если кнопка выбора режима работы управления 12 находится в положении «нажата» запускается управление световым индикатором режимов работы (операция 41), после чего запускается управление таймером светового индикатора режимов работы (операция 42) и далее возврат к операции 27.
При операциях 29 и 36 нагрев аккумуляторной батареи мобильной электроники осуществляется при помощи нагревательного элемента с датчиком температуры 5, который может работать в режиме максимального или умеренного нагрева.
Изначально, микроконтроллер 13 инициирует процедуру максимального нагрева.
При операциях 29 или 36 Микроконтроллер 13 с заданной периодичностью измеряет температуру нагревательного элемента с датчиком температуры 5 и, при достижении заданной температуры умеренного нагрева, переводит нагревательный элемент с датчиком температуры 5 в режим умеренного нагрева.
Если температура нагревательного элемента с датчиком температуры 5 превышает заданную температуру максимального нагрева, Микроконтроллер 13 полностью отключает нагревательный элемент с датчиком температуры 5 до момента падении температуры нагревательного элемента с датчиком температуры 5 ниже заданной температуры умеренного нагрева, после чего Микроконтроллер 13 включает режим максимального нагрева нагревательного элемента с датчиком температуры 5.
При управлении световым индикатором режимов работы (операция 41) микроконтроллер 13 работает следующим образом.
Выполняет процедуру индикации остаточного заряда аккумуляторной батареи. Для этого микроконтроллер 13 измеряет напряжение аккумуляторной батареи, производит расчет остаточного заряда и подсвечивает от 1 до 4 индикаторных ламп, причем количество подсвечиваемых ламп пропорционально остаточному заряду аккумуляторной батареи.
Если управляющая плата работает в режиме заряда аккумуляторной батареи мобильной электроники (32) микроконтроллер 13 включает световой индикатор режима 17 работы и подсвечивает от 1 до 4 индикаторных ламп, причем количество подсвечиваемых ламп пропорционально уровню заряда батареи мобильной электроники.
В режиме одновременного нагрева и зарядки аккумуляторной батареи мобильной электроники, микроконтроллер 13 включает световой индикатор режима работы 17 и подсвечивает от 1 до 4 индикаторных ламп, причем количество подсвечиваемых ламп пропорционально уровню заряда аккумуляторной батареи 2.
Таким образом достигается заявленный технический эффект, выраженный в расширении арсенала технических средств и создании чехла для защиты мобильной электроники от ускоренного разряда аккумулятора при пониженных температурах, с возможностью одновременного подогрева мобильной электроники и зарядки ее аккумулятора, повышение стабильного использования мобильной электроники в условиях пониженных температур.