ЯЧЕЙКА ИНТЕРАКТИВНОГО ПОЛА Российский патент 2025 года по МПК G06F3/44 F21S10/02 

Область техники:

[0001] Изобретение относится к области вычислительной техники для обработки и передачи данных на удаленное вычислительное устройство в соответствии с интерактивным взаимодействием с пользователем.

Уровень техники:

[0002] В настоящее время существует множество систем, предназначенных для интерактивного взаимодействия с пользователями. Из уровня техники известен гимнастический мат, описанный в US 2010/0016125 A1. Известный из уровня техники гимнастический мат включает в себя множество секций, которые могут быть разноцветными и содержат по меньшей мере один датчик в каждой секции, и/или визуальный индикатор, связанный с каждой секцией, и/или звуковой индикатор, связанный с каждой секцией. Мат может использовать визуальный индикатор и/или звуковые сигналы, чтобы указать правильную последовательность и ритм движений рук и ног пользователя при выполнении гимнастического движения, например, колеса. При правильном выполнении гимнастического движения визуальный индикатор может освещать соответствующие участки мата, указывая выполнение в правильной последовательности, и/или воспроизводить звуковой сигнал, который указывает выполнение в правильной последовательности. Когда пользователь совершает ошибку при выполнении правильной последовательности гимнастического движения, для этого раздела либо не отображается визуальный индикатор (указывая на неправильное выполнение последовательности), и/или звуковой вывод не соответствует «правильной» звуковой последовательности (указывающая на неправильное выполнение в последовательности движений).

[0003] Однако известному решению присущи недостатки. Недостаток известного решения заключается в том, что оно датчики, расположенные в мате, не обладают достаточной чувствительностью, что приводит к низкой точности определения факта прикосновения пользователя к каждой из секций. Кроме того, известное из уровня техники не предусматривает определение веса пользователя при его прикосновении к каждой секции. Все эти недостатки не позволяют определять нажатие, например, теннисного мячика, посредством которого пользователь может взаимодействовать с ячейкой интерактивного пола.

Раскрытие изобретения:

[0004] Задачей изобретения является устранение указанных выше недостатков.

[0005] Техническим результатом при этом является повышение точности определения факта взаимодействия пользователя с ячейкой интерактивного пола и повышение точности определения веса нажатия на ячейку интерактивного пола.

[0006] Для достижения технического результата предложена ячейка интерактивного пола, выполненная с возможностью интерактивного взаимодействия с пользователем, содержащая: металлический корпус; печатную плату управления, на которой расположены: а) блок обработки данных емкостного датчика, где емкостной датчик выполнен с возможностью фиксации изменения электромагнитного поля вблизи антенны для определения прикосновения пользователя к стеклу, б) блок связи по CAN-шине, выполненный с возможностью связи с удаленным вычислительным устройством, в) блок управления изменением яркости светодиодной подсветки, соединенный со светодиодной подсветкой и выполненный с возможностью управления яркостью светодиодной подсветки в ответ на управляющие сигналы, полученные от главного процессорного блока, г) главный процессорный блок, выполненный с возможностью вычисления и обработки сигналов, полученных от упомянутого емкостного датчика, передачи вычисленных и обработанных сигналов посредством блока связи по CAN-шине на удаленное вычислительное устройство, приема управляющих данных от удаленного вычислительного устройства и управления, на основании принятых управляющих данных, блоком управления изменения яркости светодиодной подсветки, д) блок наладки, выполненный с возможностью подключения внешнего вычислительного устройства для наладки главного процессорного блока посредством интерфейса USB; прямоугольную стеклянную половую пластину, установленную на верхней части упомянутого корпуса и закрывающую его; светодиодную подсветку, закрепленную по периметру внутренней части корпуса; и блок питания, выполненный с возможностью питания всех элементов ячейки интерактивного пола; при этом на стеклянной половой пластине с внутренней ее стороны закреплена антенна в виде металлической полосы, расположенной по её периметру, а между бортиком корпуса и антенной установлены, по меньшей мере, четыре упругих элемента, при этом прикосновения пользователя к стеклу и его вес определяются по изменению электрической емкости емкостного датчика, образованного упомянутой антенной и корпусом.

[0007] Дополнительно блок наладки содержит CAN-шину или интерфейс RS-485 для соединения с другими аналогичными ячейками интерактивного пола и удаленным вычислительным устройством для синхронизации функционирования с другими аналогичными ячейками интерактивного пола.

[0008] Дополнительно блок обработки данных емкостного датчика определяет отклонение частоты емкостного датчика от его резонансной частоты в процессе физического воздействия на геометрические размеры контура емкостного датчика, образованного упомянутой антенной и корпусом.

[0009] Очевидно, что как предыдущее общее описание, так и последующее подробное описание даны лишь для примера и пояснения и не являются ограничениями данного изобретения.

Краткое описание чертежей:

[0010] Фиг. 1 – схематичное общее изображение предлагаемой ячейки интерактивного пола.

Осуществление изобретения:

[0011] Схематическое общее изображение заявленной ячейки интерактивного пола показано на фиг. 1. Ячейка интерактивного пола 100 содержит корпус 101, печатную плату управления 102, прямоугольная стеклянная половая пластина (не показана на фиг.), светодиодная подсветка (не показана на фиг.), блок 108 питания. На печатной плате управления 102 расположены блок 103 обработки данных емкостного датчика, блок 104 связи по CAN-шине, блок 105 управления изменения яркости светодиодной подсветки, главный процессорный блок 106 и блок 107 наладки. Также ячейка интерактивного пола 100 содержит антенну 109 в виде металлической полосы, закрепленной на стеклянной половой пластине с внутренней ее стороны и расположенной по ее периметру. Между бортиком корпуса 101 и антенной 109 установлены, по меньшей мере, четыре упругих элемента (не показаны на фиг.). Прикосновения пользователя к стеклу (к стеклянной половой пластине) и его вес определяются по изменению электрической емкости емкостного датчика, образованного упомянутой антенной 109 и корпусом 101. При нажатии на стекло, упругие элементы подвеса стекла деформируются, тем самым изменяют геометрию колебательного контура, что приводит к изменению его частоты колебаний. В результате ячейка 100 измеряет и преобразует в цифровой сигнал девиацию частоты колебательного контура относительно базовой резонансной частоты контура. При этом, чем больше вес на стекле - тем сильнее деформация. Это позволяет регистрировать не только факт нажатия, но и «вес». Следует отметить, что такое выполнение позволяет дополнительно избегать ложных срабатываний. Необходимо отметить, что антенна 109 не касается металлического корпуса 101 благодаря упругим элементам, выполненными в виде, например, диэлектрических силиконовых вставок, пластиковых вставок или резиновых вставок и т.д.

[0012] Печатная плата управления 102 в контексте настоящего изобретения является пластиной из диэлектрика, на поверхности и/или в объёме которой сформированы электропроводящие цепи электронной схемы. В качестве печатной платы без ограничений могут использоваться односторонние, которые имеют только один слой фольги, наклеенной на одну сторону листа диэлектрика, двухсторонние, которые два слоя фольги, многослойные, у которых фольга не только на двух сторонах платы, но и во внутренних слоях диэлектрика, жесткие, гибкие и т.д. Основное назначение печатной платы 102 заключается в соединении компонентов, которые на ней размещены.

[0013] Блок 108 питания выполнен с возможностью питания всех элементов ячейки интерактивного пола и предназначен для преобразования напряжения переменного тока от сети в напряжение постоянного тока.

[0014] Прямоугольная стеклянная половая пластина может быть выполнена из ударопрочного прозрачного стекла, ударопрочного прозрачного пластика и т.д. Основное назначение данной половой платины является защита внутренних компонентов ячейки интерактивного пола с возможностью пропускания через нее света от светодиодной подсветки.

[0015] Светодиодная подсветка закреплена по периметру внутренней части корпуса 101 и выполнена с возможностью менять яркость в ответ на управляющие сигналы, поступающие от блока 105 управления изменением яркости светодиодной подсветки. Светодиодная подсветка может иметь, например, 48 светодиодов на алюминиевых печатных платах закрепленные внутри корпуса на боковых гранях (по 12 диодов с каждой стороны).

[0016] Блок 103 обработки данных емкостного датчика выполнен с возможностью приема от антенны 109 данных об изменении электромагнитного поля вблизи антенны для определения прикосновения пользователя (или иного предмета, брошенного пользователем, например, теннисного мячика) к стеклу. Следует отметить, что в контексте настоящего изобретения емкостной датчик образован бортиком корпуса 101 и антенной 109. Альтернативно, блок 103 обработки данных емкостного датчика может определять отклонение частоты емкостного датчика от его резонансной частоты в процессе физического воздействия на геометрические размеры контура емкостного датчика, образованного упомянутой антенной 109 и корпусом 101. В контексте настоящего изобретения антенна 109 может быть выполнена в виде металлической полосы, расположенной по периметру стеклянной пластины, ширина которой может составлять 0,8-1,2 см.

[0017] Блок 104 связи по CAN-шине выполнен с возможностью связи с удаленным вычислительным устройством 110. Блок 104 обеспечивает двухстороннюю связь между главным процессорным блоком 106 и удаленным вычислительным устройством 110.

[0018] Блок 105 управления изменения яркости светодиодной подсветки, соединен со светодиодной подсветкой и выполнен с возможностью управления яркостью светодиодной подсветки в ответ на управляющие сигналы, полученные от главного процессорного блока 106.

[0019] Главный процессорный блок 106 выполнен с возможностью вычисления и обработки сигналов, полученных от упомянутого емкостного датчика, передачи вычисленных и обработанных сигналов посредством блока 104 связи по CAN-шине на удаленное вычислительное устройство 110, приема управляющих данных от удаленного вычислительного устройства 110 и управления, на основании принятых управляющих данных, блоком 105 управления изменения яркости светодиодной подсветки.

[0020] Блок наладки 107 выполнен с возможностью подключения внешнего вычислительного устройства (не показано на фиг.) для наладки главного процессорного блока 107 посредством интерфейса USB. Альтернативно, блок 107 наладки может дополнительно содержать CAN-шину или интерфейс RS-485 для соединения с другими аналогичными ячейками интерактивного пола и удаленным вычислительным устройством 110 для синхронизации функционирования с другими аналогичными ячейками интерактивного пола. В контексте настоящего изобретения можно нескольких ячеек интерактивного пола сформировать интерактивный пол, где по факту нажатия на конкретную ячейку данного пола возникает сигнал, который обрабатывается в пределах ячейки 100, а затем поступает на удаленное вычислительное устройство 110 с программой, которая обрабатывает входящий сигнал и отдает обратно выходной сигнал, который содержит информацию, что необходимо сделать ячейке 100 (например, загореться красным цветом на 3 секунды).

[0021] Заявленное устройство работает следующим образом. Пользователь взаимодействует с ячейкой 100 путем нажатия на нее ногой или, например, посредством теннисного мячика. Емкостной датчик, образованный антенной 109 и корпусом 101 ячейки, фиксирует упомянутое взаимодействие и направляет сигнал в блок 103 обработки данных емкостного датчика. Блок 103 предварительно обрабатывает полученный сигнал и направляет его в главный процессорный блок 106. Блок 106 обрабатывает предварительно обработанный сигнал и передает обработанный сигнал посредством блока 104 связи по CAN-шине в удаленное вычислительное устройство 110. Удаленное вычислительное устройство 110 в ответ на полученный сигнал формирует управляющие инструкции и посредством блока 104 и блока 106 направляет управляющие инструкции в блок 105 управления изменением яркости светодиодной подсветки. В ответ на полученные управляющие инструкции, блок 105 выполняет управление светодиодной подсветкой, например, побуждает светодиодную подсветку светиться красным цветом 3 секунды или побуждает светодиодную подсветку светиться зеленым цветом 1 секунду и т.д. Альтернативно, вычислительное устройство 110 может посредством блока 104, блока 106 и блока наладки 107 направить управляющие инструкции в соседнюю ячейку или в соседние ячейки для их синхронной работы. Например, управляющие инструкции побуждают светодиодную подсветку первой ячейки светиться зеленым цветом, а светодиодную подсветку второй ячейки светиться красным цветом.

[0022] Хотя данное изобретение было показано и описано со ссылкой на определенные варианты его осуществления, специалистам в данной области техники будет понятно, что различные изменения и модификации могут быть сделаны в нем, не покидая фактический объем изобретения. Следовательно, описанные варианты осуществления имеют намерение охватывать все подобные преобразования, модификации и разновидности, которые попадают под сущность и объем прилагаемой формулы изобретения.

Изобретение относится к области устройств с интерактивным взаимодействием с пользователем. Технический результат заключается в повышении точности определения факта взаимодействия пользователя с ячейкой интерактивного пола и определения веса нажатия на ячейку интерактивного пола. Технический результат достигается за счет того, что ячейка интерактивного пола содержит: блок обработки данных емкостного датчика, где емкостный датчик выполнен с возможностью фиксации изменения электромагнитного поля вблизи антенны для определения прикосновения пользователя к стеклу, при этом на стеклянной половой пластине с внутренней ее стороны закреплена антенна в виде металлической полосы, расположенной по ее периметру, а между бортиком корпуса и антенной установлены, по меньшей мере, четыре упругих элемента, при этом прикосновения пользователя к стеклу и его вес определяются по изменению электрической емкости емкостного датчика, образованного упомянутой антенной и корпусом; и блок обработки данных емкостного датчика определяет отклонение частоты емкостного датчика от его резонансной частоты. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Ячейка интерактивного пола, выполненная с возможностью интерактивного взаимодействия с пользователем, содержащая:

- металлический корпус;

- печатную плату управления, на которой расположены:

а) блок обработки данных емкостного датчика, где емкостный датчик выполнен с возможностью фиксации изменения электромагнитного поля вблизи антенны для определения прикосновения пользователя к стеклу,

б) блок связи по CAN-шине, выполненный с возможностью связи с удаленным вычислительным устройством,

в) блок управления изменением яркости светодиодной подсветки, соединенный со светодиодной подсветкой и выполненный с возможностью управления яркостью светодиодной подсветки в ответ на управляющие сигналы, полученные от главного процессорного блока,

г) главный процессорный блок, выполненный с возможностью вычисления и обработки сигналов, полученных от упомянутого емкостного датчика, передачи вычисленных и обработанных сигналов посредством блока связи по CAN-шине на удаленное вычислительное устройство, приема управляющих данных от удаленного вычислительного устройства и управления, на основании принятых управляющих данных, блоком управления изменением яркости светодиодной подсветки,

д) блок наладки, выполненный с возможностью подключения внешнего вычислительного устройства для наладки главного процессорного блока посредством интерфейса USB,

- прямоугольную стеклянную половую пластину, установленную на верхней части упомянутого корпуса и закрывающую его;

- светодиодную подсветку, закрепленную по периметру внутренней части корпуса; и

- блок питания, выполненный с возможностью питания всех элементов ячейки интерактивного пола;

при этом на стеклянной половой пластине с внутренней ее стороны закреплена антенна в виде металлической полосы, расположенной по ее периметру, а между бортиком корпуса и антенной установлены, по меньшей мере, четыре упругих элемента, при этом прикосновения пользователя к стеклу и его вес определяются по изменению электрической емкости емкостного датчика, образованного упомянутой антенной и корпусом;

и блок обработки данных емкостного датчика определяет отклонение частоты емкостного датчика от его резонансной частоты в процессе физического воздействия на геометрические размеры контура емкостного датчика, образованного упомянутой антенной и корпусом.

2. Ячейка интерактивного пола по п. 1, отличающаяся тем, что блок наладки дополнительно содержит CAN-шину или интерфейс RS-485 для соединения с другими аналогичными ячейками интерактивного пола и удаленным вычислительным устройством для синхронизации функционирования с другими аналогичными ячейками интерактивного пола.