ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО С ОБЪЕМНЫМ ТРАНСФОРМИРУЕМЫМ ДИСПЛЕЕМ (ВАРИАНТЫ)
ELECTRONIC DEVICE WITH VOLUMETRIC TRANSFORMABLE DISPLAY (VERSIONS)

Область техники, к которой относится изобретение
.
Настоящая группа изобретений относится к электронным устройствам с объемным трансформируемым дисплеем, включающим в себя множество периферических элементов, имеющих плоские грани и выполненных с возможностью движения и поворота вокруг центра устройства, при этом каждый из периферических элементов имеет, по меньшей мере, один дисплей, расположенный на внешней грани периферического элемента, и расположенные на внутренних гранях указанного периферического элемента контактные группы, каждый из периферических элементов имеет свой микропроцессор, соединенный со своим источником питания, расположенные внутри указанного периферического элемента, и может быть использовано для обучения, или визуализации информации.
В данном описании применяются термины:
-трансформируемый дисплей - дисплей, состоящий из отдельных дисплеев меньшего размера, которые могут менять расположение друг относительно друга;
- периферический элемент - в отличие от центрального, элемент, расположенный снаружи устройства, чтобы его можно было всегда видеть;
- внешняя грань периферического элемента - плоская поверхность периферического элемента, обращенная к пользователю;
- внутренняя грань периферического элемента - плоская поверхность периферического элемента, обращенная от пользователя, то есть к центральному элементу,
- статичное положение устройства - положение, в котором внутренние поверхности всех периферических элементов полностью касаются друг друга, в отличие от состояния вращения, когда периферические элементы переходят из одного статичного положения устройства в другое.
Уровень техники.
В настоящее время существует множество электронных устройств, имеющих дисплей. Данные устройства могут применяться для различных целей, для передачи графической информации, для обучения и для развлечений, в том числе использоваться в качестве головоломок.
Так известно из уровня техники электронное устройство с объемным трансформируемым дисплеем, включающее в себя множество периферических элементов, имеющих плоские грани и выполненных с возможностью движения и поворота вокруг центра устройства, при этом каждый из периферических элементов имеет по меньшей мере один дисплей, расположенный на внешней грани периферического элемента, и расположенные на внутренних гранях указанного периферического элемента контактные группы, каждый из периферических элементов имеет свой микропроцессор, соединенный со своим источником питания, расположенные внутри указанного периферического элемента, см. описание патента РФ №2644313 опубликован 08.02.2018 г.
Данное устройство является наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению и в настоящем описании изобретения будут описаны отличия от данного устройства.
Недостатком данного устройства является то, что все контактные группы выполнены в виде вращающихся магнитов. Такое решение не обладает достаточной надежность, и представляет собой сложную конструкцию, требующую высокотехнологичной сборки в части контактной группы. Требуется высокая точность изготовления контактной группы. Но при этом за счет того, что в этой конструкции множество трущихся элементов, то все это приводит к тому, что у прототипа невысокая надежность.
Кроме того, в этой конструкции невозможно реализовать водонепроницаемое устройство
То есть проблемой уровня техники является изнашиваемость частей такого устройства во время эксплуатации, его невысокая надежность.
Раскрытие изобретения.
Настоящая группа изобретений, главным образом, имеет целью предложить электронное устройство с объемным трансформируемым дисплеем, позволяющее обеспечить повышение надежности и долговечности работы устройства, что и является поставленной технический задачей.
В своем первом варианте реализации группы изобретений для достижения этой цели контактные группы указанного периферического элемента образованы подпружиненными участками, расположенные таким образом, чтобы обеспечивать соприкосновение между собой подпружиненных участков смежных периферических элементов в любом статичном положении электронного устройства, а около внутренних граней периферических элементов закреплены неподвижные относительно самого элемента фиксирующие магниты, расположенные таким образом, чтобы обеспечивать притяжение между собой смежных периферических элементов в любом статичном положении электронного устройства.
Благодаря таким выгодным характеристикам появляется возможность обеспечивать фиксацию устройства за счет притяжения между собой смежных периферических элементов в любом статичном положении электронного устройства с помощью фиксирующих магнитов, а передачу электрических сигналов и питания с помощью контакта между собой подпружиненных участков смежных периферических элементов в любом статичном положении электронного устройства. Таким образом, исключаются вращающиеся элементы контактных групп, что, в свою очередь, исключает быструю изнашиваемость, заклинивания и некачественного соприкосновения контактов между собой.
Существует вариант изобретения, в котором подпружиненные участки выполнены с возможностью расположения между подпружиненными участками смежных периферических элементов внешнего зарядного устройства, выполненного в виде пластины, имеющей, по меньшей мере, на одной своей внешней поверхности электрические контакты, расположенные таким образом, чтобы обеспечивать соприкосновение между собой подпружиненных участков периферического элемента и электрических контактов пластины в положении, когда пластина размещена между смежными периферическими элементами.
Благодаря данной выгодной характеристике появляется возможность простым способом осуществлять зарядку периферических элементов от внешнего устройства. Достаточно просто поместить пластину зарядного устройства в щель между смежными периферическими элементами, совместив контакты зарядного устройства и контакты в виде подпружиненных участков периферического элемента.
Существует вариант изобретения, в котором контактные группы на каждом периферическом элементе выполнены в виде пары контактов для положительного заряда и пары контактов для отрицательного заряда.
Благодаря данной выгодной характеристике появляется возможность дублировать передачу электрических сигналов и питания что, в свою очередь, повышает надежность работы устройства.
В своем втором варианте реализации группы изобретений для достижения этой цели контактные группы указанного периферического элемента образованы неподвижными относительно самого элемента основными магнитами, расположенными таким образом, чтобы обеспечивать соприкосновение между собой контактных групп смежных периферических элементов в любом статичном положении электронного устройства, и одновременно притяжение между собой смежных периферических элементов в любом статичном положении электронного устройства.
Благодаря таким выгодным характеристикам появляется возможность обеспечивать фиксацию устройства за счет притяжения между собой смежных периферических элементов в любом статичном положении электронного устройства с помощью основных магнитов, а передачу электрических сигналов и питания с помощью контакта между собой тех же основных магнитов смежных периферических элементов в любом статичном положении электронного устройства. Таким образом, исключаются вращающиеся элементы контактных групп, что, в свою очередь, исключает быструю изнашиваемость, заклинивания и некачественного соприкосновения контактов между собой. Основные магниты могут быть дополнительно покрыты сверху любым токопроводным материалом.
Существует вариант изобретения, в котором основные магниты выполнены с возможностью расположения между основными магнитами смежных периферических элементов внешнего зарядного устройства, выполненного в виде пластины, имеющей, по меньшей мере, на одной своей внешней поверхности электрические контакты, расположенные таким образом, чтобы обеспечивать соприкосновение между собой основных магнитов периферического элемента и электрических контактов пластины в положении, когда пластина размещена между смежными периферическими элементами.
Благодаря данной выгодной характеристике появляется возможность простым способом осуществлять зарядку периферических элементов от внешнего устройства. Достаточно просто поместить пластину зарядного устройства в щель между смежными периферическими элементами, совместив контакты зарядного устройства и контакты в виде основных магнитов периферического элемента.
Существует вариант изобретения, в котором контактные группы на каждом периферическом элементе выполнены в виде пары контактов для положительного заряда и пары контактов для отрицательного заряда, причем каждая из этих пар образована основными магнитами, которые имеют разные полюса на поверхности периферического элемента.
Благодаря данной выгодной характеристике появляется возможность дублировать передачу электрических сигналов и питания что, в свою очередь, повышает надежность работы устройства. Но также, это обеспечивает возможность притяжения между собой периферических элементов в любом их положении. Действительно, если бы один из контактов контактной группы образовывался только одним магнитом, имеющим один магнитный полюс на поверхности периферического элемента, то были бы статичные положения устройства, в которых такие основные магниты соприкасались бы одинаковыми полюсами и стали бы отталкиваться. (Самый простой вариант устройства из восьми периферических элементов - 2х2х2 подразумевает возможность соприкосновения одной внутренней грани одного периферического элемента со всеми внутренними гранями других периферических элементов, а вариантов всего два - «север» и «юг», какой бы магнитный полюс не был у контакта, для притяжения его с другими элементами, все они должны быть противоположными ему, а тогда в любом другом положении эти другие периферические элементы начнут отталкиваться).
Вариант дублирования контактов позволяет расположить все контакты таким образом, что любые варианты соприкосновения контактов совмещают всегда «север» основного магнита одного периферического элемента с «югом» основного магнита соседнего периферического элемента. (В примере устройства из восьми периферических элементов - 2х2х2, изображенного на фигурах, это легко достигнуть поворотом выбранной позиции всех элементов контактной группы одного периферического элемента на 120° относительно главной диагонали устройства, (проходящей через самые удаленные точки) и сборки устройства, при котором соприкасающиеся внутренние грани имеют зеркально отраженное расположение своих элементов, при котором соответствующие магниты ориентированы противоположно друг другу.
Такое расположение позволяет выполнять все периферические элементы совершенно одинаковыми, но при сборке в целое устройство 2х2х2, автоматически получается так, что соприкасающиеся внутренние грани имеют зеркально отраженное расположение своих элементов, при котором соответствующие магниты ориентированы противоположно друг другу.
Существует вариант изобретения, в котором на каждом периферическом элементе распложены неподвижные относительно самого элемента дополнительные магниты, расположенные таким образом, чтобы дополнительно обеспечивать притяжение между собой смежных периферических элементов в статичном положении электронного устройства
Благодаря данной выгодной характеристике появляется возможность усилить фиксацию периферических элементов в любом статичном положении.
Краткое описание чертежей.
Другие отличительные признаки и преимущества данного изобретения ясно вытекают из описания, приведенного ниже для иллюстрации и не являющегося ограничительным, со ссылками на прилагаемые рисунки, на которых:
- фигура 1 изображает внешний вид фрагмента электронного устройства с объемным трансформируемым дисплеем, вариант устройства 2х2х2, в статике, согласно уровню техники,
- фигура 2 изображает разрез одного из периферических элементов электронного устройства с объемным трансформируемым дисплеем, вариант подпружиненного элемента, в статике, согласно изобретению,
- фигура 3 изображает внешний вид фрагмента электронного устройства с объемным трансформируемым дисплеем, вариант использования основных и дополнительных магнитов, в статике, основные магниты выходят на внутреннюю поверхность двумя полюсами, согласно изобретению,
- фигура 4 изображает разрез одного из периферических элементов электронного устройства с объемным трансформируемым дисплеем, вариант использования основных магнитов, в статике, согласно изобретению,
- фигура 5 изображает внешний вид фрагмента электронного устройства с объемным трансформируемым дисплеем, вариант использования основных и дополнительных магнитов, основные магниты выходят на внутреннюю поверхность одним полюсом, в статике, согласно изобретению,
- фигура 6 изображает разрез одного из периферических элементов электронного устройства с объемным трансформируемым дисплеем, вариант использования основных магнитов, в статике, показано направление магнитного поля, согласно изобретению,
- фигура 7 изображает разрез одного из периферических элементов электронного устройства с объемным трансформируемым дисплеем, вариант подпружиненного элемента и фиксирующих магнитов, в статике, согласно изобретению,
- фигура 8 изображает внешний вид фрагмента электронного устройства с объемным трансформируемым дисплеем, вариант использования с зарядным устройством, в статике, согласно изобретению.
Согласно фигурам 1-8 электронное устройство с объемным трансформируемым дисплеем включает в себя множество периферических элементов 1, имеющих плоские грани и выполненных с возможностью движения и поворота вокруг центра устройства. Каждый из периферических элементов 1 имеет по меньшей мере один дисплей 11, расположенный на внешней грани периферического элемента, и расположенные на внутренних гранях указанного периферического элемента контактные группы. Каждый из периферических элементов имеет свой микропроцессор, соединенный со своим источником питания, расположенные внутри указанного периферического элемента. На фигурах не показаны, так как это все является уровнем техники.
В первом варианте изобретения контактные группы указанного периферического элемента образованы подпружиненными участками 2, расположенные таким образом, чтобы обеспечивать соприкосновение между собой подпружиненных участков 2 смежных периферических элементов 1 в любом статичном положении электронного устройства, а около внутренних граней периферических элементов закреплены неподвижные относительно самого элемента фиксирующие магниты 31, расположенные таким образом, чтобы обеспечивать притяжение между собой смежных периферических элементов в любом статичном положении электронного устройства. Пружины обозначены как 21.
Опционально в центре устройства находится центральный элемент 4.
Подпружиненные участки 2 могут быть выполнены с возможностью расположения между подпружиненными участками смежных периферических элементов внешнего зарядного устройства 5, выполненного в виде пластины, имеющей, по меньшей мере, на одной своей внешней поверхности электрические контакты 51, расположенные таким образом, чтобы обеспечивать соприкосновение между собой подпружиненных участков 2 периферического элемента и электрических контактов 51 пластины в положении, когда пластина размещена между смежными периферическими элементами. См. фиг. 8.
Контактные группы на каждом периферическом элементе могут быть выполнены в виде пары контактов для положительного заряда и пары контактов для отрицательного заряда.
Во втором, альтернативном, варианте изобретения контактные группы указанного периферического элемента образованы неподвижными относительно самого элемента основными магнитами 32, расположенными таким образом, чтобы обеспечивать соприкосновение между собой контактных групп смежных периферических элементов 1 в любом статичном положении электронного устройства, и одновременно притяжение между собой смежных периферических элементов 1 в любом статичном положении электронного устройства.
Основные магниты 32 могут быть выполнены с возможностью расположения между основными магнитами смежных периферических элементов внешнего зарядного устройства 5, выполненного в виде пластины, имеющей, по меньшей мере, на одной своей внешней поверхности электрические контакты 51, расположенные таким образом, чтобы обеспечивать соприкосновение между собой основных магнитов 32 периферического элемента и электрических контактов 51 пластины 5 в положении, когда пластина 5 размещена между смежными периферическими элементами.
Контактные группы на каждом периферическом элементе могут быть выполнены в виде пары контактов для положительного заряда и пары контактов для отрицательного заряда.
Как уже было отмечено, или же основные магниты 32 выходят на внутреннюю поверхность двумя полюсами и расположены «попарно перевернуто» относительно основных магнитов смежной грани, чтобы обеспечивать притяжения между ними в любом статичном положении устройства, (см. фиг. 3) или же каждая из пар контактов образована основными магнитами 32, которые имеют разные полюса на поверхности периферического элемента в варианте, когда основные магниты 32 выходят на внутреннюю поверхность одним полюсом (см. фиг. 5).
Утоним, что на фигуре 5 изображен вариант расположения основных магнитов 32, (в случае одного полюса на поверхности), когда магнитная ось этого магнита расположена перпендикулярно поверхности периферического элемента. А на фигуре 3 изображен вариант расположения основных магнитов 32, (в случае с двумя полюсами на поверхности), когда магнитная ось этого магнита расположена параллельно поверхности периферического элемента.
На каждом периферическом элементе могут быть распложены неподвижные относительно самого элемента дополнительные магниты 33, расположенные таким образом, чтобы дополнительно обеспечивать притяжение между собой смежных периферических элементов в статичном положении электронного устройства.
В разных вариантах периферические элементы могут иметь разное количество дисплеев, так как могут быть варианты, как в случае 2х2х2, когда все периферические элементы одинаковые, а могут быть варианты, как в случае 3х3х3, когда периферические элементы не являются одинаковыми, а делятся на угловые периферические элементы с тремя дисплеями каждый, и на периферические элементы с двумя дисплеями каждый. Соответственно такие периферические элементы могут иметь разное количество внутренних граней.
В общем случае периферические элементы могут иметь дополнительные электрические компоненты, в том числе источники звука, микрофоны, светодиоды.
В общем, устройство может быть снабжено камерами, стоящими на каждом модуле, чтобы обеспечивать сферическую и другую съемку, а также слежения за зрачками играющего, для управления игровой ситуацией, создания визуального эффекта трехмерности, и управления питанием и подсветкой дисплеев.
В общем, устройство может быть снабжено микрофонами, динамиками. На внутренней поверхности может быть расположен датчик поворота, аналогичный использующимся в компьютерных мышах (оптический или механический) для обеспечения детектирования угла поворота одной половинки куба по отношению к другой.
В общем, устройство может содержать множество (например, восемь по числу модулей) вибро-элементов или вибро-моторов, обеспечивая трехмерный тактильный опыт во время игры или взаимодействия с устройством.
В общем, устройство может содержать тач-скрин или форс-тач на каждом дисплее. (Термин «тачскрин» образовался от двух слов - Touch и Screen, что в переводе с английского языка переводится как «сенсорный экран». Термин «форс-тач», Force Touch -- (от англ. “Касание с нажимом“) это способность сенсорных поверхностей распознавать силу нажатия на эту поверхность).
В общем, устройство может быть кругленным вплоть до сферы, состоящей из восьми одинаковых частей, или даже вырожден в октаэдр.
Магнитные контакты могут быть продолговатой формы (например, параллелепипед или цилиндр, см. фигуру 3) магнитная ось которых направленна вдоль поверхности. Но каждый магнит, который может быть прикрыт контактной пластиной, является проводником электрического тока и электрических импульсов.
На фигурах обозначены Тx и Rx - как контакты передачи полезного сигнала. Для передачи напряжения и информации можно использовать, например, протокол 1wire или беспроводной протокол (радио или индукционный, или на основе датчика Xолла и подобных решений). Однако масса «-» может передаваться через центральное механическое соединение или через корпус. Или магнитных контактов может быть больше. На фигуре 3 видно, что контакты реализуются подпружиненными участками 2, а фиксирующие магниты перенесены в места, обозначенные как А и Б. На фигуре изображен альтернативный вариант, где используются основные магниты по форме таблетки, или любой подходящей формы так чтобы ось была направленна вне и внутрь корпуса.
Контакты «+» и «-» дублируются. Также как и в первом варианте данные могут передаваться через + по протоколу 1wire или беспроводным протоколам. Или по специальным контактам, помеченным Тx и Rx.
Устройство может содержать контактные группу, комбинирующую представленные варианты. Например, напряжение передается по первому варианту реализации изобретения, а данные передается по второму варианту реализации изобретения
Основные магниты 32 могут быть дополнительно покрыты сверху любым токопроводным материалом 6. См фигуру 4.
Осуществление изобретения.
Электронное устройство с объемным трансформируемым дисплеем работает следующим образом. Приведем наиболее исчерпывающий пример реализации изобретения. Имея в виду, что данный пример не ограничивает применения изобретения.
Внутрь каждого периферического элемента размещают микропроцессор, источник питания (заряжаемый аккумулятор), соединяют их с расположенными на внешних гранях периферического элемента дисплеями. Таким образом каждый периферический элемент выполнен как автономное отдельное устройство. Будучи примагниченным через контактные магниты к аналогичному периферическому элементу, такие периферические элементы синхронизируются и могут работать как целое, выводя на дисплеи общее изображение.
Таким образом, можно собрать одно общее электронное устройство, которое выводит на множество отдельных дисплеев как одно общее изображение, так и несколько отдельных общих изображений, например, каждое на свою грань.
Важной особенностью такого электронного устройства является его транспортируемость, то есть подвижность отдельных периферических элементов и возможность фиксации между собой в новом положении с сохранением общей формы устройства (а в общем виде даже оно может трансформироваться).
При повороте отдельных периферических элементов магниты соседних периферических элементов разъединяются, и соединяются в новом положении. Магниты удерживают конструкцию в определенном положении
А передача напряжения и сигналов интерфейса между элементами, осуществляется или основными магнитами, или подпружиненными участками.
В центре конструкции может находиться центральный элемент. Это может быть, например, стальной шар (в общем случае материал и форма могут быть иными), создающий внутреннюю опору при поворачивании периферических элементов вокруг него.
Промышленная применимость.
Электронное устройство с объемным трансформируемым дисплеем может быть осуществлено специалистом на практике и при осуществлении обеспечивают реализацию заявленного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «промышленная применимость» для изобретения.
В соответствии с предложенным изобретением изготовлен опытный образец электронного устройства с объемным трансформируемым дисплеем, которое было выполнено в модели 2х2х2, имело центральный шар, вокруг которого были расположены восемь одинаковых периферических элементов, каждый из которых имел три дисплея.
Испытания опытного образца электронного устройства с объемным трансформируемым дисплеем показали, что оно:
- позволяет легко перемещать отдельные периферические элементы,
- обеспечивает надежную фиксацию периферических элементов между собой,
- обеспечивает надежное электрическое соединение периферических элементов между собой,
- за счет того, что нет вращающихся элементов, увеличивается надежность работы устройства.
Таким образом, в данном изобретении достигнута поставленная задача - повышение надежности и долговечности работы устройства. Более того, устройство теперь может быть выполнено водонепроницаемым и пылезащищенным.
Устройство может использоваться:
1. как новое пространство для игр, привлекающее своей новизной;
2. для развития объемно-пространственного мышления играющего, повышение его когнитивных способностей;
3. как новое цифровое настольное устройство для вывода уведомлений о поступлении почты, или сообщений, курсов валют, цен на акции, прогноза погоды, фильмов в соседних кинотеатрах и т.п.;
4. для вывода различной информации для различных пользователей (например, ситуация клиент-работник фирмы, когда они находятся лицом друг к другу и видят разные грани устройства.)