Способ определения позиции видеомодулей внутри группы
METHOD FOR DETERMINING THE POSITION OF VIDEO MODULES WITHIN THE GROUP

Устройство относится к области техники схем контроля индикаторных устройств, в частности к специальным устройствам адресации отдельных элементов матрицы с использованием множества процессоров, причем каждый процессор управляет несколькими отдельными элементами матрицы.
Уровень техники
Из существующего уровня техники известно устройство и способ автоматического определения расположения модуля в дисплее (KR 105695638, G09G 3/32, G09F 9/33, 28.11.2012). Этот способ характеризуется тем, что светодиодный дисплей содержит центральный контроллер экрана и светодиодные модули с встроенными контроллерами. На первом этапе определения позиции модуля встроенные контроллеры модуля запрашивают информацию от смежного модуля и сохраняют информацию о нем. На втором этапе информация соседнего модуля передается в центральный контроллер экрана. На третьем этапе центральный контроллер определяет расположение каждого модуля с использованием информации о соседних модулях, полученных из встроенных контроллеров светодиодных модулей. Недостатки: необходимость в передаче информации от модуля к модулю повышает сложность устройства и снижает надежность.
Из существующего уровня техники известно устройство и способ для автоматической конфигурации светодиодного экрана (US 20100026614 Al, G09G 3/32, 11.04.2007). Светодиодные модули объединены в двухмерную матрицу, а контроллер экрана подключен к одному из портов светодиодных модулей. Каждый светодиодный модуль работает между режимом прослушивания и режимом передачи. Каждый светодиодный модуль содержит по меньшей мере два порта передачи данных, причем каждый порт имеет предопределенную конфигурацию и ориентацию. Автоматическое определение позиций светодиодных модулей осуществляется контроллером экрана с использованием режимов прослушивания и передачи через светодиодные модули, а также пространственной ориентации портов. Недостатки: используются проводные соединения; большое количество проводных соединений снижает надежность экрана; Высокая стоимость экрана из-за большого количества разъемов.
Из существующего уровня техники известно устройство расширяемого дисплея (US 6593902 B1, G09G3/2088, 02.06.1997). Расширяемый дисплей представляет собой набор квадратных модулей, по 4 сторонам которых расположено 4 порта передачи данных и 4 порта передачи электроэнергии. Порты передачи данных могут выполняться в виде разъемов или в виде инфракрасных портов передачи данных. Определение позиции светодиодных модулей осуществляется путем итеративного деления экрана на 4 части для каждого модуля, начиная с модуля, подключенного к центральному контроллеру. Недостатки: так как современные экраны из-за высокого разрешения требуют передачи данных со скоростью сотни мегабит в секунду с задержкой не более нескольких миллисекунд, предложенный способ из-за ретрансляции сигнала через большое количество светодиодных модулей сложен и ненадежен; большое количество межсоединений ведет к повышению стоимости экрана и снижению надежности, поэтому количество модулей в таком экране будет ограничено необходимым уровнем надежности; ретрансляции сигнала через ик-порты со скоростью несколько сотен мегабит в секунду с задержкой в несколько миллисекунд - задача, имеющая высокую сложность и стоимость реализации; большие экраны потребляют десятки килловат электронергии и передача такой мощности через светодиодные модули затруднена, подключение в нескольких точках потребует единственного источника электроэнергии, что в реальных условиях трудноосуществимо.
Из существующего уровня техники известно устройство связанных между собой плиток дисплея (US 20150194123 A1, G02B 27/1066, 20.04.2012). Экран состоит из прямоугольных дисплейных модулей (плиток), на каждой стороне которых расположено по одному порту передачи данных. Всего 4 порта в каждом светодиодном модуле. Определение позиции светодиодного модуля происходит благодаря пространственному расположению портов. Недостатки: используются проводные соединения; большое количество соединительных контактов снижает надежность экрана.
Недостатки существующих решений
Существующие системы модульных видеоэкранов имеют проводную передачу данных между модулями, поэтому способы определения позиции видеомодулей сводятся либо к пространственному расположению разъемов, либо к последовательному подключению модулей, через которые проходит сигнал. В этом случае автоматическое определение позиций осуществляется за счет вычисления последовательности расположения модулей. Существуют также методы ручной настройки расположения видеомодулей или групп модулей, когда оператор при настройке экрана вручную определяет позиции групп видеомодулей внутри экрана.
Сейчас во многих областях техники идет замена проводных систем на беспроводные, и модульные видеоэкраны не исключение. На сегодняшний день на рынке нет цифровых экранов с полностью беспроводной передачей данных видеомодулям, поэтому нет и методов автоматического определения позиций в этих экранах. При прямой передаче данных из центрального контроллера видеомодулям без ретрансляции прямое определение расположения модулей усложнено. Ручная настройка требует больших затрат времени из-за большого количества отдельных модулей, поэтому в таких экранах нужен эффективный автоматический метод определения позиций видеомодулей. При замене нескольких видеомодулей экрана также требуется автоматическое определение позиций замененных модулей.
Задачами, на решение которых направлено данное изобретение, являются:
автоматическое определение позиций видеомодулей внутри группы видеомодулей; автоматическое определение позиций видеомодулей внутри видеоэкрана, содержащего несколько групп видеомодулей; автоматическое определение позиций видеомодулей относительно друг друга.
Поставленные задачи решаются следующим образом.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1, 2 показан вариант реализации видеомодулей с устройством автоматического определения позиции. Видеомодуль представляет собой печатную плату (5) с припаянными спереди светодиодами (2), по бокам сзади платы расположены оптические излучатели сигнала (1) в виде светодиодов с правым углом излучения и оптические приемники сигнала (3) в виде фотодиодов с правым углом приема оптического излучения.
На фиг. 3, 4, 5 показаны несколько вариантов расположения излучателей сигнала и приемников сигнала на видеомодулях в группе.
На фиг. 6 показан способ формирования группы из составных видеомодулей. Линии видеомодулей имеют контроллеры групп (9), которые содержат излучатели (6) и приемники (7) сигнала. Контроллеры группы (9) с излучателями (6) и приемниками (7) сигнала трансформируют группы модулей в составные видеомодули. Определение позиций видеомодулей (8) происходит сначала внутри линии относительно друг друга, после чего производится определение позиции линий относительно друг друга благодаря контроллерам групп (9), содержащим излучатели (6) и приемники (7) сигнала.
Список чертежей
1. Видеомодуль - модуль в виде печатной платы со светодиодами, вид спереди.
2. Видеомодуль - модуль в виде печатной платы со светодиодами, вид сзади.
3. Группа видеомодулей, содержащих один излучатель сигнала и два приемника сигнала.
4. Группа видеомодулей, содержащих два излучателя сигнала и два приемника сигнала.
5. Группа видеомодулей, выстроенных в линию, содержащих один излучатель сигнала и один приемник сигнала.
6. Группа видеомодулей, состоящая из линейных групп видеомодулей.
Список элементов, изображенных на чертежах
1. Оптический излучатель сигнала в виде светодиода.
2. Светодиод видеоповерхности.
3. Оптический приемник сигнала в виде фотодиода.
4. Микросхема-драйвер светодиодов видеоповерхности.
5. Печатная плата модуля.
6. Излучатель сигнала.
7. Приемник сигнала.
8. Видеомодуль.
9. Контроллер группы.
Устройство
Группа видеомодулей содержит контроллер группы и несколько видеомодулей (8). Каждый видеомодуль (8) содержит видеоповерхность, расположенную спереди. По бокам на видеомодулях расположены один или несколько излучателей сигнала (6) и один или несколько приемников сигнала (7). Излучатели сигнала (6) могут быть расположены по двум сторонам прямоугольного видеомодуля (8), прилегающим друг к другу, а приемники сигнала (7) расположены по двум противоположным им сторонам (фиг. 4). Излучатель сигнала (6) может быть расположен в углу прямоугольного видеомодуля (8), приемники сигнала (7) расположены в углах видеомодуля (8), не противоположных излучателю сигнала (6) (фиг. 3). Излучатель сигнала (6) может быть расположен с одной стороны видеомодуля (8), а приемник сигнала (7) расположен на противоположной стороне видеомодуля (8) (фиг. 5). Излучатели сигнала (6) и приемники сигнала (7) расположены таким образом, что излучатели сигнала (6) видеомодулей группы располагаются рядом с приемниками сигнала (7), соседними по отношению к ним видеомодулям. Количество и расположение излучателей сигнала (6) и приемников сигнала (7) может быть произвольным.
В конструкции видеомодуля (8) могут быть использованы различные виды приемников сигнала (7) и излучателей сигнала (6): для передачи сигнала посредством оптического излучения в качестве излучателя сигнала используется светодиод (1), в качестве приемника сигнала используется фотодиод (3); для передачи сигнала посредством магнитного поля в качестве излучателя сигнала (6) используется катушка индуктивности, в качестве приемника сигнала (7) используется датчик Холла; для передачи сигнала посредством оптического излучения в качестве излучателя сигнала (6) используется источник света, в качестве приемника сигнала (7) используется фотодетектор; для передачи сигнала посредством переменного магнитного поля в качестве излучателя сигнала (6) и приемника сигнала (7) используются проводники, расположенные рядом друг с другом таким образом, чтобы магнитное поле проводника, который используется в качестве излучателя сигнала (6), возбуждаемое переменным током, проходящим через него, охватывало другой проводник, который используется в качестве приемника сигнала (7); для передачи сигнала посредством когерентного оптического излучения в качестве излучателя сигнала (6) используется лазер и в качестве приемника сигнала (7) фотодиод; для передачи сигнала посредством переменного магнитного поля в качестве излучателя сигнала (6) используется катушка индуктивности, в качестве приемника сигнала (7) используется также катушка индуктивности, при этом возбуждаемое в катушке излучателя сигнала (6) магнитное поле проходит через катушку приемника сигнала (7); для передачи сигнала посредством микроволнового изучения в качестве излучателя сигнала (6) и приемника сигнала (7) используются микроволновые антенны.
Видеомодуль (8) группы может сам представлять собой группу видеомодулей с собственным контроллером группы (8), в которой позиции видеомодулей (8) определяются нижеописанным способом. В этом случае излучатели сигнала (6) и приемники сигнала (7) могут располагаться в контроллере группы, который может не иметь собственной видеоповерхности.
Устройство изготавливается следующим образом:
Вариант реализации видеомодулей (8) в виде печатных плат (5) с припаянными спереди светодиодами (2) и драйверами светодиодов (4), размещенными сзади, реализуется следующим образом: видеомодули (8) изготавливаются с помощью стандартных промышленных методов сборки электроники. Контроллеры сегментов также представляют собой электронные платы, которые изготавливаются с помощью стандартных промышленных методов сборки электроники. Электроника размещается в пластиковых или металлических корпусах, включающих блоки питания. Корпусы изготавливаются с помощью стандартных промышленных методов.
Светодиоды, лазерные светодиоды, фотодиоды изготавливаются с помощью существующих промышленных методов. Эти полупроводниковые элементы либо припаиваются на платы, либо устанавливаются в герметичные корпусы с внешними выводами в виде проводов. Для оптической передачи в качестве излучателя (6) сигнала используется светодиод (1), в качестве приемника сигнала (7) используется фотодиод (3). Для оптической передачи с помощью когерентного оптического излучения в качестве излучателя сигнала (6) используется лазерный светодиод, а в качестве приемника сигнала (7) - фотодиод.
Для передачи данных с помощью магнитного поля в качестве излучателя сигнала (6) используется катушка индуктивности, в качестве приемника сигнала (7) используется датчик Холла. Катушка индуктивности представляет собой каркас с ферромагнитным сердечником, на который наматывается провод. Датчик Холла изготавливается стандартными промышленными методами и подключается к электронному усилителю сигнала.
Для передачи сигнала посредством переменного электромагнитного поля в качестве излучателей сигнала (6) и приемников сигнала (7) используются проводники, расположенные рядом друг с другом. Проводники могут представлять собой дорожки печатных плат. Также вместо проводников могут использоваться обычные катушки индуктивности или катушки индуктивности на основе дорожек печатных плат. Печатные платы изготавливаются с помощью существующих промышленных методов.
Для передачи сигнала посредством микроволнового изучения в качестве излучателя сигнала (6) и приемника сигнала (7) используются микроволновые антенны, которые могут изготавливаться в виде дорожек печатных плат или в виде проводников, установленных на печатные платы.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
Контроллер группы при функционировании использует компьютерную программу, содержащую алгоритм определения расположения светодиодных модулей относительно друг друга. Этот алгоритм работает следующим образом: для определения позиций видеомодулей (8) внутри группы используется способ, при котором контроллер группы передает одному или нескольким видеомодулям (8) команду на активизацию одного или более излучателей сигнала (6). Активированные излучатели сигнала (6) транслируют сигнал, передающийся беспроводным способом. Сигнал может быть передан посредством оптического излучения, постоянного магнитного поля, переменного магнитного поля, когерентного оптического излучения, микроволнового изучения. Этот сигнал принимается одним или несколькими приемниками сигнала (7) одного или нескольких видеомодулей (8) группы, приемники сигнала (7) которых расположены рядом с активированными излучателями сигнала (6). Видеомодули (8), принявшие сигнал, передают информацию о приеме контроллеру группы. Контроллер группы, на основе информации о расположении излучателей сигнала (6) и приемников сигнала (7) в видеомодулях (8), информации об активированных излучателях сигнала (6) и информации о приемниках сигнала (7), принявших сигнал, определяет расположение этих видеомодулей (8) относительно друг друга и заносит в память эту информацию. На этом этапе определяется положение видеомодулей (8) относительно друг друга. Например, если в видеомодулях (8) излучатели сигнала расположены сверху и справа, а приемники сигнала расположены снизу и слева, если у видеомодуля А (8) активируется верхний излучатель сигнала, а модуль В принимает сигнал через приемник сигнала (7), расположенный снизу, это означает что видеомодуль В (8) находится сверху видеомодуля А (8). Контроллер группы повторяет эту процедуру определения относительного расположения видеомодулей (8) для других видеомодулей (8), входящих в состав группы, пока данных о взаимном расположении видеомодулей (8) не будет достаточно для формирования полной карты расположения видеомодулей (8) в группе. Эта карта сохраняется в памяти контроллера и используется контроллером группы для адресации фрагментов изображения при трансляции видеопотока. Например, если известно, что видеомодуль А (8) находится над видеомодулем В (8), а видеомодуль В (8) находится над видеомодулем С (8), контроллер на основании этих данных определяет, что видеомодули (8) расположены сверху вниз А, В, С.
Обмен данными между видеомодулями (8) и контроллером группы может вестись через беспроводное соединение или через проводное соединение. Для идентификации видеомодулей (8) используется уникальный идентификатор, присвоенный каждому видеомодулю (8). Идентификатор может присваиваться в момент изготовления видеомодулей (8) или в момент процесса эксплуатации видемодуля (8).
При работе излучателя сигнала (6) может осуществляться модуляция сигнала, в этом случае при работе приемника сигнала (7) осуществляется демодуляция сигнала. Это позволяет снизить влияние помех на передаваемый сигнал. Работа излучателей (6) и приемников (7) сигнала осуществляется следующим образом: для передачи сигнала посредством оптического излучения при использовании светодиода и фотодиода светодиод излучает световой поток, а фотодиод при приеме светового потока изменяет свое обратное сопротивление, изменяется и ток, проходящий через фотодиод. Ток усиливается и преобразовывается в цифровой сигнал. Похожим образом работает лазерный диод и фотодиод или лампа накаливания и фоторезистор. При оптической передаче сигнала может использоваться любой диапазон оптического излучения, от инфракрасного до ультрафиолетового. Для передачи сигнала посредством магнитного поля при использовании близко расположенных параллельных проводников через проводник излучателя сигнала пропускают импульсы тока, которые формируют магнитное поле, охватывающее проводник приемника сигнала. В ответ на изменения поля в проводнике приемника появляется ток, который обеспечивает появление разности потенциалов на концах проводника. Эта разница потенциалов усиливается с помощью усилителя и преобразуется в цифровую форму. Похожим образом работает устройство с 2 катушками индуктивности без сердечника или с сердечниками. При использовании датчика магнитного поля рядом с катушкой индуктивности устанавливается датчик Холла, при пропускании тока через катушку индуктивности в ней появляется магнитное поле, которое проходит через датчик Холла, при этом датчик меняет свое сопротивление и соответственно меняется протекающий через него ток, это изменение тока усиливается и преобразуется в цифровую форму. Для передачи сигнала посредством микроволнового излучения в качестве излучателя сигнала используется СВЧ-генератор, который излучает микроволновый сигнал с помощью микроволновой антенны, приемник СВЧ-излучения улавливает микроволновый сигнал с помощью микроволновой антенны, детектирует сигнал, усиливает его и преобразует в цифровую форму.