Беспроводное зарядное устройство с функцией ультразвукового подавления звукозаписывающего тракта заряжаемого мобильного устройства
WIRELESS CHARGER WITH THE FUNCTION OF ULTRASONIC SUPPRESSION OF THE SOUND RECORDING PATH OF THE MOBILE DEVICE BEING CHARGED

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области портативной электроники и аксессуарам для подзарядки смартфонов и защиты информации от несанкционированного доступа к ней, к защите устройств, передающих информацию по акустическим каналам. Изделие подавления звукозаписывающего оборудования реализовано в форм-факторе док станции беспроводной зарядки мобильных устройств с функцией подавления звукозаписывающего оборудования.
Уровень техники
Из уровня техники известно ультразвуковое акустическое устройство подавления средств записи речевой информации (RU 2737510 C1, опубл. 01.12.2020). Ультразвуковое акустическое устройство подавления средств записи речевой информации, содержащее блок питания, блок, содержащий последовательно соединенные генератор, усилитель, фильтр, излучатель. Устройство содержит блок качающейся частоты, состоящий из генератора сигналов качающейся частоты, подключенного к блоку питания, выходом соединенного с входом усилителя мощности сигналов блока качающейся частоты, фильтра высоких частот блока качающейся частоты, входом соединенного с выходом усилителя мощности блока качающейся частоты, а выходом с входом излучателя блока качающейся частоты, модулятора, вход-выход которого соединен с генератором качающейся частоты, при этом модулятор формирует сигналы пилообразной формы частотой 10-15 Гц с амплитудой, необходимой для раскачки частоты задающего LC контура сигналов генератора качающейся частоты.
Из уровня техники также известно устройство защиты мобильного телефона от несанкционированного дистанционного информационного доступа (RU 2660117 С1, опубл. 05.07.2018). Устройство защиты мобильного телефона, находящегося в режиме ожидания вызова, от дистанционного несанкционированного информационного доступа, позволяющее осуществлять мобильную связь, выполненное в виде закрывающегося футляра для мобильного телефона, выполненного из материала не прозрачного для электромагнитного излучения. С целью оповещения абонента о поступающих вызовах и трансляции вызовов на защищаемый мобильный телефон, устройство содержит закрепленный на лицевой стороне футляра модуль-диспетчер без функций восприятия и передачи звуковой информации, включающий корпус с дисплеем и управляющими элементами, внутри которого размещены электрически связанные между собой модуль приема-передачи сотовой сети, обеспечивающий переадресацию телефонного вызова на защищаемый мобильный телефон с приемо-передающей антенной, аккумулятор и устройство для подачи вибрационного и звукового сигнала, при этом приемо-передающая антенна модуля-диспетчера расположена с обратной стороны его лицевой панели. На оборотной стороне футляра расположен ресивер для взаимодействия с беспроводным зарядным устройством. ресивер для взаимодействия с беспроводным зарядным устройством посредством гибких проводников соединен с модулем диспетчером через разъемное контактное соединение, расположенное в месте закрепления модуля-диспетчера на футляре.
Сущность изобретения
Задачей, решаемой заявленным техническим решением, является создание изделия, предназначенного для беспроводной зарядки мобильных устройств с функцией активной блокировки звукозаписывающего устройства, встроенного в мобильное устройство. Изделие выполнено в форм-факторе зарядной док станции.
Техническим результатом заявленного технического решения является обеспечение защиты информации от прослушивания устройствами, которыми могут являться микрофоны в смартфоне или диктофоны. Заявленное изделие позволяет заблокировать встроенный в устройство микрофон посредством ультразвукового излучения. Заявленное устройство позволяет осуществлять беспроводную зарядку мобильных устройств и беспроводных наушников.
Технический результат заявленного изобретения достигается за счет того, что беспроводное зарядное устройство с функцией ультразвукового подавления звукозаписывающего тракта заряжаемого мобильного устройства, содержит корпус, выполненный с возможностью размещения заряжаемого мобильного устройства, размещенный в упомянутом корпусе микроконтроллерный модуль, соединенный электрическими цепями c двумя передатчиками беспроводной зарядки, каждый из которых включает контроллер беспроводной зарядки и индукционную передающую катушку, соединенную с упомянутым контроллером беспроводной зарядки, при этом микроконтроллерный модуль соединен электрическими цепями с контроллером ультразвукового подавителя, соединенного с по меньшей мере двумя ультразвуковыми излучателями, расположенными в корпусе по меньшей мере с одной стороны от заряжаемого мобильного устройства, при этом диаграмма направленности излучения упомянутых ультразвуковых излучателей направлена на мобильное устройство, содержащее звукозаписывающее устройство.
В частном случае реализации заявленного технического решения устройство содержит шесть ультразвуковых излучателей, расположенных по три с двух сторон от заряжаемого мобильного устройства.
В частном случае реализации заявленного технического решения устройство дополнительно содержит датчик приближения мобильного устройства для автоматического включения станции.
В частном случае реализации заявленного технического решения устройство выполнено с возможностью регулировки мощности ультразвукового излучения.
В частном случае реализации заявленного технического решения устройство ультразвуковые излучатели выполнены с номинальной частотой излучения от 24 кГц до 26 кГц.
В частном случае реализации заявленного технического решения устройство ультразвуковые излучатели выполнены с суммарной мощностью не менее 120 дБ.
В частном случае реализации заявленного технического решения устройство дополнительно содержит по меньшей мере одну пару излучателей, диаграмма направленности излучения которых направлена в окружающее пространство.
В частном случае реализации заявленного технического решения устройство передатчик беспроводной зарядки выполнен с мощностью беспроводного зарядного устройства 5 Ватт.
В частном случае реализации заявленного технического решения устройство передатчик беспроводной зарядки выполнен с мощностью беспроводного зарядного устройства 5 Ватт и/или 15 Ватт.
В частном случае реализации заявленного технического решения зарядное устройство дополнительно установлено в экранированный бокс, при этом корпус бокса выполнен из электропроводного материала и выполнен из двух частей, при этом части корпуса уплотнены и соединены между собой с обеспечением электрического контакта посредством медной пружинной ленты.
В частном случае реализации заявленного технического решения корпус бокса выполнен из электропроводного материала с глубиной проникновения тока не более 0,0026 мм на частоте 1 ГГц и с толщиной стенок не менее 1,5 мм.
В частном случае реализации заявленного технического решения внутри корпуса бокса дополнительно установлен пластиковый стакан и/или вставка из звукопоглощающего материала.
В частном случае реализации заявленного технического решения в качестве звукопоглощающего материала использована акустическая мембрана из эластомера или из виброизоляционного материала толщиной не более 3 мм на основе полиуретана.
Краткое описание чертежей
Детали, признаки, а также преимущества настоящего изобретения следуют из нижеследующего описания вариантов реализации заявленного технического решения с использованием чертежей, на которых показано:
Фиг. 1 - функциональная схема электронных узлов изделия;
Фиг. 2 - принцип работы беспроводной зарядки;
Фиг. 3 - общий вид док станции для зарядки мобильных устройств;
Фиг. 4 - док станция для зарядки мобильных устройств;
Фиг. 5 - общий вид док станции для зарядки мобильных устройств.
Фиг. 6 - общий вид экранированного бокса.
На фигурах цифрами обозначены следующие позиции:
1 - катушка беспроводной зарядки наушников; 2 - катушка QI - индукционная катушка, предназначенная для обеспечения беспроводной зарядки мобильного устройства; 3 - микропроцессорный модуль - модуль/плата, с установленным на него микроконтроллером/микропроцессором; 4 - излучатели верхние; 5 - излучатели нижние; 6 - излучатели дополнительные; 7 - нижняя часть бокса; 8 - пластиковый стакан; 9 - токопроводящий соединитель; 10 - крышка бокса.
Раскрытие изобретения
Устройство предназначено для беспроводной (опционально проводной, в форм-факторе док станции) зарядки мобильных устройств с функцией подавления звукозаписывающего оборудования.
Устройство обеспечивает защиту информации от прослушивания устройствами, которыми могут являться микрофоны в смартфоне.
Устройство позволяет заблокировать встроенный в мобильный телефон, такой как смартфон, микрофон посредством ультразвукового излучения. Ультразвуковые волны с частотой 24-26 кГц, модулируемые сигналами с частотами от 150 Гц до 400 Гц, воздействуя на усилительный тракт устройства, приводят к тому, что усилитель микрофона переходит в нелинейный режим, тем самым запись полезного сигнала(звука) становится невозможной.
Корпус устройства выполнен в форм-факторе док станции с возможностью размещения заряжаемого мобильного устройства.
Внутри корпуса сверху и снизу относительно заряжаемого мобильного устройства размещены ультразвуковые излучатели.
Также внутри корпуса устройства размещены компоненты передатчика беспроводной зарядки и компоненты ультразвукового подавления.
Устройство включает следующие электронные компоненты:
1) Адаптер питания АС220V/DC12V(3А) - предназначен для питания устройства и зарядки встроенного аккумулятора. Возможно интегрирование функций адаптера внутрь изделия, вариант обсуждается на этапе согласования.
2) Контроллер ультразвукового подавителя - плата, предназначенная для генерации ультразвукового сигнала помехи с последующим выходом на ультразвуковые излучатели.
3) Ультразвуковые излучатели - излучатели с номинальной частотой излучения 25 кГц, диаметром 16 мм. Количество излучателей: минимум - 6, для эффективности подавления - 3 излучателя снизу и 3 излучателя сверху. Звуковое давление не должно превышать санитарных норм (120 дБ, измеренное на расстоянии 1 м).
4) Контроллер беспроводной зарядки. Принцип работы показан на Фиг. 2. Контроллер должен быть рассчитан на мощность зарядки минимум 10 Вт.
5) Индукционная катушка, предназначенная для обеспечения беспроводной зарядки мобильного устройства и дополнительная индукционная катушка, предназначенная для обеспечения беспроводной зарядки дополнительных электронных устройств, например, беспроводных наушников, часов.
6) Источник вторичного электропитания - предназначен для обеспечения низковольтным напряжением узлов электроники, находящихся внутри изделия.
7) Микропроцессорный модуль - Модуль/плата, с установленным на него микроконтроллером/микропроцессором, служащий(ая) для взаимодействия изделия с потребителем (включение/выключение функций, индикатор работы и т.п.).
Все компоненты соединены между собой электрическими цепями и соединены с микроконтроллерным модулем. Микроконтроллерный модуль соединен электрическими цепями c по меньшей мере одним передатчиком беспроводной зарядки, включающим контроллер беспроводной зарядки и индукционную передающую катушку, соединенную с упомянутым контроллером беспроводной зарядки. Микроконтроллерный модуль также соединен электрическими цепями с контроллером ультразвукового подавителя, соединенного ультразвуковыми излучателями, расположенными в корпусе.
Ультразвуковые излучатели расположены в корпусе таим образом, что диаграмма направленности излучения упомянутых ультразвуковых излучателей направлена на мобильное устройство, содержащее звукозаписывающее устройство.
Контроллер ультразвукового подавителя - плата, предназначенная для генерации ультразвукового сигнала помехи с последующим выходом на ультразвуковые излучатели.
Ультразвуковые излучатели выполнены с частотой излучения 24-26 кГц, диаметром 16 мм. Количество излучателей: минимум - 6, для эффективности подавления - 3 излучателя снизу и 3 излучателя сверху. Звуковое давление не должно превышать санитарных норм (120 дБ, измеренное на расстоянии 1 м).
В варианте реализации заявленного технического решения устройство дополнительно снабжено по меньшей мере одной пару ультразвуковых излучателей, диаграмма направленности излучения которых направлена в окружающее пространство.
Устройство выполнено с возможностью регулировки мощности ультразвукового излучения:
первый, маломощный - для длительной работы рядом с изделием;
второй, режим максимальной мощности - для проведения переговоров с несколькими собеседниками.
Ультразвуковые волны с частотой 24-26 кГц, воздействуя на усилительный тракт устройства, приводят к тому, что усилитель микрофона переходит в нелинейный режим, тем самым запись полезного сигнала(звука) становится невозможной.
В варианте реализации заявленного технического решения устройство включает два передатчика беспроводной зарядки, выполненные с разной мощностью. Один передатчик включает контроллер беспроводной зарядки и индукционную передающую катушку, и катушку (2) на 15 Ватт, а второй передатчик включает контроллер беспроводной зарядки и индукционную передающую катушку (1) на 5 Ватт. Выполнение двух передатчиков беспроводной зарядки необходимо для беспроводной зарядки мобильных устройств разной мощности, так, например, катушка с мощностью в 15 Ватт предназначены для беспроводной зарядки мобильный телефонов, а катушка с мощностью в 5 Ватт предназначена для зарядки наушников.
Передающая катушка начинает передавать энергию приемной катушке на заряжаемом устройстве через драйверы, под управлением контроллеров. Со стороны передатчика электрическая энергия из AC-DC преобразуется в электромагнитную, излучаемую передающей катушкой. Приемная катушка преобразует электромагнитную энергию в электрическую и передает ее в нагрузку. При этом, осуществляется связь (сервисными сообщениями) от приемной катушки к передающей для поддержания непрерывной передачи энергии. (Фиг.2)
Контроллер ультразвукового подавителя и ультразвуковые излучатели необходимы для ультразвукового подавления звукозаписывающего оборудования. Микропроцессорный модуль управляет всеми вышеперечисленными элементами (Фиг.1).
Также на корпусе устройства размещена плата для индикации режимов работы устройства, и датчик приближения, служащий для определения наличия мобильного устройства и для автоматического включения станции. Датчик приближения соединен электрической цепью с микропроцессорным модулем.
Электропитание устройства осуществляется от адаптера 220 В (переменное напряжение) - 12 В (3 А) (постоянное напряжение).
В варианте реализации заявленного технического решения для дополнительного обеспечения защиты информации от прослушивания специализированными средствами, которыми могут являться микрофоны в смартфоне или диктофоны беспроводное зарядное устройство размещено в экранирующем боксе.
Бокс выполнен с вертикально открывающейся вверх верхней (10) частью корпуса, выполненного в виде крышки. Бокс вмещает внутрь зарядную док станцию. Для уплотнения соединения и электрического контакта между верхней (10) и нижней (7) частью бокса используется токопроводящий соединитель (9), выполненный в виде бронзовой пружинной ленты на токопроводящем клее или на токопроводящем скотче.
Пружинная лента выполнена в виде профилированной медной (медно-бериллиевой) ленты с подпружиненными ламелями, уложенная по контуру соединения частей бокса. Такое исполнение позволяет сохранить экранирующие свойства корпуса на нужном уровне и обеспечить надёжное удержание бокса в закрытом состоянии. Для установки пружинной ленты в корпусе выполнен паз для фиксирования медной пружинной ленты.
Выполнение пружинной ленты из сплава меди с содержанием бериллия положительно сказывается на надежность электрического контакта между частями бокса, поскольку сплав БрБ2 нейтрально реагирует на многие агрессивные среды: растворы кислот и щелочей, морскую и пресную воду. Кроме того, применение данного материала для соединителя (9) обусловлено его механической твердостью, износостойкостью, прочностью и устойчивый к коррозии и истиранию.
Электрический контакт между верхней (10) и нижней (7) частью бокса необходим для создания электрически замкнутой и электрически герметичной экранированной конструкции (клетки Фарадея) блокирующий исходящие и входящие радиосигналы мобильных устройств от 30 МГц до 6 ГГц с эффектностью экранирования не менее 60 дБ. Применение медной ленты позволяет открывать и закрывать бокс многократно без ухудшения эффективности экранирования. Упомянутая конструкция обеспечивает уверенное сохранение замкнутости электромагнитного контура, образуемого корпусом в закрытом состоянии.
Бокс, нижняя и верхняя части, изготовлен из электропроводного материала, с глубиной проникновения δ переменного ток в материал, составляющей не более 0,0151 мм при частоте 30 МГц и не более 0,0026 мм при частоте 1 ГГц. Это касается как материала самого корпуса, так и материала конструктивных элементов, соединяющих корпус. В качестве таких материалов могут быть применены сплавы алюминия, типа Амг, с возможностью литья в кокиль и под давлением.
Толщина стенок не менее 1.5 мм. Внутри бокса установлен пластиковый стакан (8) для защиты беспроводного зарядного устройства и заряжаемого мобильного устройства от механических повреждений о стенки бокса. Дополнительно, внутри пластикового стакана может быть установлен стакан из звукопоглощающего материала. В качестве звукопоглощающего материала в варианте реализации использован из акустической мембраны из эластомера или из виброизоляционного материала толщиной не более 3 мм на основе полиуретана.
Данный звукопоглощающий стакан может быть установлен непосредственно в экранированный бокс без пластикового стакана.
Данная конструкция экранированного бокса обеспечивает полное экранирования электромагнитного поля мобильных устройств связи, помещенных внутрь бокса и акустическую блокировку.