IT201800003430A1 - Sistema di dispositivi elettronici indossabili che comunicano tra loro utilizzanzo una tecnologia wireless di tipo li-fi - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE
a corredo di una domanda di brevetto per invenzione industriale, avente per titolo: “Sistema di dispositivi elettronici indossabili che comunicano tra loro utilizzando una tecnologia wireless di tipo Li-Fi”.
La presente invenzione riguarda essenzialmente un sistema di dispositivi elettronici che possono essere indossati ( wearable ) e possono comunicare tra loro utilizzando una tecnologia wireless di tipo Li-Fi (abbreviazione di Light-Fidelity).
I dispositivi possono essere implementati ad esempio in una collana e degli orecchini, ed utilizzano la luce nello spettro del visibile, oppure degli infrarossi, oppure degli ultravioletti come portante per la trasmissione dati.
Un'applicazione caratteristica è ad esempio quella di una collana comprendente un dispositivo in cui sono memorizzati una serie di file musicali (funzionando come un lettore musicale), un sistema di trasmissione dati wireless Li-Fi dalla stessa collana verso gli orecchini, ed un dispositivo elettronico implementato negli stessi orecchini che acquisisca i dati e li converta in onde sonore tramite degli altoparlanti.
Oltre a tutti questi aspetti funzionali, l'invenzione presenta anche degli aspetti estetici molto caratteristici, che la rendono un oggetto originale di gioielleria, di artigianato e di design , così come è evidente dalle figure dei disegni allegati.
Com'è noto, la tecnologia Li-Fi utilizza la luce come mezzo trasmissivo delle informazioni, e quindi i segnali emessi hanno frequenze tipiche tra i 400 ed 800 TeraHz. In tempi recenti questa tecnologia è stata perfezionata e sono comparse le prime applicazioni pratiche effettive, anche grazie allo sviluppo e alla diffusione su larga scala dei sistemi di illuminazione a LED,
L'approccio del Li-Fi è semplice: i dati da trasmettere sono passati ad una rete di sorgenti LED dotate dell’elettronica necessaria per modulare i segnali luminosi in modo da trasmettere le informazioni. In sintesi, nelle attuali applicazioni collegate ai sistemi di illuminazione domestica o degli uffici, è la corrente elettrica in ingresso alla sorgente che viene modulata, in modo che il LED modifichi, di conseguenza, ad altissima frequenza l'intensità di luce emessa, talmente alta che l'occhio umano non se ne rende conto e percepisce una illuminazione stabile.
I segnali luminosi modulati vengono raccolti da un sensore (tipicamente un fotodiodo) che può ad esempio essere collegato alla fotocamera di uno smartphone, o tablet, oppure alla web camera di un computer. Oppure ancora, può costituire una periferica aggiuntiva da collegare ai dispositivi riceventi. Il fotorecettore rileva la modulazione della luce LED in ingresso e la converte in impulsi elettrici da cui è possibile quindi estrapolare dati ed informazioni.
Il vantaggio della tecnologia Li-Fi è che l'uso di frequenze trasmissive elevate porta a velocità di trasmissione molto superiori a quelle dei sistemi wireless convenzionali. I test sono arrivati a velocità di oltre 220 Gigabit al secondo, quando una buona connessione Wi-Fi arriva a circa 300 Megabit al secondo.
Tuttavia, la luce come mezzo di comunicazione ha i suoi limiti. Un limite di cui tenere conto è che un sistema Li-Fi non funziona se il segnale luminoso che trasporta informazioni non arriva al dispositivo che deve riceverlo, e infatti la luce può essere facilmente bloccata da ostacoli interposti. Questo non vuol dire che sorgente e destinazione dei dati debbano essere sempre visibili tra loro in linea retta (i test con luce riflessa hanno garantito comunque velocità di trasmissione intorno ai 70 Mbps), ma certamente che non deve esserci un ostacolo tra loro.
Il Li-Fi viene quindi considerato soprattutto come una tecnologia wireless da open space, in cui non ci devono essere ostacoli tra i LED dell'illuminazione e i dispositivi riceventi, e quindi una tecnologia cosiddetta da broadcasting, in cui gli stessi dati vengano trasmessi simultaneamente ad una serie di dispositivi riceventi.
Oltre il broadcasting è sempre stato difficile andare, perché il Li-Fi diventa complesso come canale bidirezionale se non per applicazioni studiate per particolari situazioni. Si può pensare di installare il Li-Fi in un sistema di illuminazione, e di dotare ogni dispositivo ricevente di un recettore luminoso, ma è più difficile immaginare che il dispositivo ricevente comunichi in risposta attraverso la luce. Servirebbe una infrastruttura di recettori luminosi aggiuntivi, nell'ambiente, che non è sempre possibile installare. In alcuni casi, quindi, sono utilizzate delle soluzioni ibride, in cui il canale di comunicazione di andata utilizza la tecnologia Li-Fi, e quello di ritorno utilizza le convenzionali tecnologie Wi-Fi.
Pertanto, i'obiettivo principale della presente invenzione è quello di implementare una tecnologia wireless di tipo Li-Fi nel settore dei dispositivi portatili personali, permettendo quindi una comunicazione tra oggetti indossabili, che possono essere costituiti da bracciali, collane e gioielli, e che permettono di avere tutte le funzionalità attualmente degli smartphone e dei lettori musicali, in modo completamente ergonomico, invisibile e funzionale.
E' il caso ad esempio di una ragazza che ascolta la musica trasmessa da un diffusore ambientale, dalla collana verso gli orecchini, e balla in una discoteca, avendo le mani libere e senza preoccuparsi dell'ingombro di un telefono o di un dispositivo portatile da tenere in una borsetta.
Un altro obiettivo è costituito dal fatto di poter utilizzare i pannelli fotovoltaici per distribuire i segnali e l'energia nel dispositivo ricevente, e permettere a tutto il sistema di funzionare in maniera autonoma.
Un altro obiettivo ancora è quello di poter utilizzare ogni tipo di dispositivo indossabile, per esempio microfono con auricolare, cuffie, bracciali con sensori, occhiali con visore, e potersi interfacciare con i dispositivi mobili esistenti, come smartphone, lettori musicali, smartwatch, permettendo ogni possibile azione a distanza, per esempio: effettuare telefonate, navigare su internet, rispondere ad un messaggio vocale, inviare una email, etc.
Forma pertanto oggetto specifico della presente invenzione un sistema di dispositivi elettronici indossabili, che comunicano tra loro funzionando come un lettore musicale e utilizzando una tecnologia wireless di tipo Li-Fi, caratterizzato dal fatto di comprendere:
- una componente trasmittente, costituita a sua volta da un circuito elettronico avente: mezzi a microprocessore; mezzi di memorizzazione, immagazzinamento e richiamo di dati, per esempio di tipo audio; mezzi di conversione analogico/digitale - DAC, mezzi di modulazione di segnali analogici e di controllo di una serie di LED, che trasmettono segnali utilizzando come portante la luce nello spettro del visibile oppure degli infrarossi;
- una componente ricevente, costituita a sua volta da un circuito elettronico avente: un elemento fotovoltaico che riceve i segnali e fornisce energia, un filtro passa-banda ed uno o più altoparlanti,
in modo tale che la componente trasmittente, contenuta per esempio all'interno di una collana, di un braccialetto, o di un diffusore ambientale, acquisisca dei dati di tipo audio, trasmetta i dati a distanza attraverso la luce emessa dai LED verso la componente ricevente, contenuta per esempio all'interno di una coppia orecchini oppure di cuffie, e la componente ricevente converta i dati acquisiti in un segnale sonoro che è emesso dagli altoparlanti.
L'invenzione presenta inoltre i seguenti vantaggi: basso costo di realizzazione e dei materiali di cui è costituita; peso ridotto che ne permette una comodità di utilizzo; assenza di batteria che la rende semplice, autonoma ed affidabile.
La presente invenzione sarà ora descritta a titolo illustrativo, ma non limitativo, con particolare riferimento alle figure dei disegni allegati, in cui:
la figura 1 è una vista in prospettiva frontale-laterale di una collana con un medaglione all'interno del quale è installata la componente trasmittente delia presente invenzione;
la figura 2 è una vista frontale della stessa collana di figura 1 con installata la componente trasmittente della presente invenzione;
la figura 3 è una vista dall'alto della stessa collana di figura 1 con installata la componente trasmittente della presente invenzione;
la figura 4 è una vista laterale sinistra della stessa collana di figura 1 con installata la componente trasmittente della presente invenzione;
la figura 5 è una vista di uno schema a blocchi che rappresenta gli elementi della componente trasmittente della presente invenzione;
la figura 6 è una vista di uno schema a blocchi che rappresenta gli elementi della componente ricevente secondo una prima forma di realizzazione della presente invenzione,
la figura 7 è una vista di uno schema a blocchi che rappresenta gli elementi della componente ricevente secondo una seconda forma di realizzazione della presente invenzione;
la figura 8 è una vista di uno schema a blocchi che rappresenta gli elementi della componente ricevente secondo una terza forma di realizzazione della presente invenzione;
la figura 9 è una vista di uno schema a blocchi che rappresenta gli elementi della componente ricevente secondo una quarta forma di realizzazione della presente invenzione;
la figura 10 è una vista di uno schema a blocchi che rappresenta gli elementi della componente ricevente secondo una quinta forma di realizzazione della presente invenzione.
Si vuole sottolineare come nel seguito saranno illustrate, a titolo esemplificativo, ma non limitativo, soltanto alcune delle possibili forme di realizzazione della presente invenzione, essendo possibile descriverne malte altre sulla base delle particolari soluzioni tecniche individuate.
Nelle figure 5 e 6 sono rappresentati gli schemi a blocchi della componente trasmittente e della componente ricevente secondo una prima forma di realizzazione della presente invenzione, che è costituita da un sistema di dispositivi elettronici indossabili, che comunicano tra loro funzionando come un lettore musicale e utilizzando una tecnologia wireless di tipo Li-Fi.
In particolare, il sistema comprende una componente trasmittente 200 ed una componente ricevente 220.
La componente trasmittente 200 è costituita a sua volta da un circuito elettronico avente: mezzi a microprocessore 204; mezzi di memorizzazione, immagazzinamento e richiamo di dati 209, per esempio di tipo audio; mezzi di conversione analogico/digitale - DAC 203, mezzi di modulazione di segnali analogici e di controllo 202 di una serie di LED 201a, 201 b, 201c, che trasmettono segnali utilizzando come portante la luce nello spettro del visibile oppure degli infrarossi.
La componente ricevente 220 è costituita a sua volta da un circuito elettronico avente: un elemento fotovoltaico 223 che riceve i segnali e fornisce energia, un filtro passabanda 222 ed uno o più altoparlanti 221.
In questo modo la componente trasmittente 200, contenuta per esempio all'interno di una collana 100 (come quella delle figure 1-4), di un braccialetto, o di un diffusore ambientale, acquisisce dei dati di tipo audio, trasmette i dati a distanza attraverso la luce emessa dai LED 201a, 201b, 201c, verso la componente ricevente 220, contenuta per esempio all'interno di una coppia orecchini oppure di cuffie, e la componente ricevente 220 converte i dati acquisiti in un segnale sonoro che è emesso dagli altoparlanti 221.
In una seconda forma di realizzazione della presente invenzione, la componente ricevente 240 (illustrata nella figura 7) è costituita a sua volta da un circuito elettronico avente: un elemento fotovoltaico 245 che riceve i segnali e fornisce energia, un filtro passa-banda 244, un decodificatore passivo/semi-passivo 243, un attenuatore 242 ed uno o più altoparlanti 241.
In questo modo la componente ricevente 240 riceve un segnale ad alta frequenza insieme al segnale audio, e converte i dati acquisiti in un segnale sonoro che è emesso dagli altoparlanti 221. Il segnale ad aita frequenza permette di evitare la ricezione di segnali indesiderati e di aumentare la qualità del segnale ricevuto.
In una terza forma di realizzazione della presente invenzione, la componente ricevente 260 (illustrata nella figura 8) comprende ulteriormente un elemento attivo -microcontrollore 263, in grado di ricevere un segnale digitale e dirigere un segnale sonoro che è emesso dagii altoparlanti 261.
In una quarta forma di realizzazione della presente invenzione, la componente ricevente 280 (illustrata nella figura 9) comprende ulteriormente un convertitore digitale analogico - DAC e amplificatore audio 282, in grado di dirigere un segnale sonoro che è emesso dagli altoparlanti 281.
in una quinta forma di realizzazione della presente invenzione, la componente ricevente 300 (illustrata nella figura 10) comprende ulteriormente un ricevitore wireless a radiofrequenza 302 in grado di ricevere un segnale digitale e dirigere un segnale sonoro che è emesso dagli altoparlanti 301.
Possono essere utilizzate serie di LED 201 a, 201 b, 201c, in grado di trasmettere segnali utilizzando come portante la luce nello spettro del visibile, oppure degli infrarossi, oppure degli ultravioletti.
La componente trasmittente 200 può essere integrata all'interno di abiti, oppure negli impianti di illuminazione di una casa o di locali/discoteche, potendo realizzare quindi delle sileni disco. La componente ricevente 220 può essere integrata all'interno di cuffie senza fili e senza batteria.
La componente trasmittente 200 può comprendere ulteriormente una serie di sensori 206a, 206b, 206c, ..., che rilevano la posizione della testa della persona che utilizza il dispositivo, in modo tale da attivare soltanto i LED 201a, 201 b, 201c, più appropriati alla trasmissione dei segnali.
La componente trasmittente 200 può comprende ulteriormente un modulo wireless a radiofrequenza 207, per esempio di tipo bluetooth , per la comunicazione dati con altri dispositivi esterni, come smartphone, Ipad, Iwatch , permettendo ogni possibile azione a distanza, come effettuare telefonate, navigare su internet , rispondere ad un messaggio vocale, inviare una email, etc.
La componente trasmittente 200 può comprende ulteriormente un modulo di acquisizione audio 210 avente un microfono ed un circuito elettronico di gestione, in grado di supportare una conversazione telefonica, oppure la registrazione di messaggi vocali, oppure l'acquisizione di comandi vocali e/o sistemi di dettatura automatica di testo, messaggi ed email.
La presente invenzione raggiunge quindi tutti gli obiettivi previsti. Essa in particolare permette di implementare una tecnologia wireless di tipo Li-Fi nel settore dei dispositivi portatili personali, permettendo quindi una comunicazione tra oggetti indossabili, che possono essere costituiti da bracciali, collane e gioielli, e che permettono di avere tutte le funzionalità attualmente degli smartphone e dei lettori musicali, in modo completamente ergonomico, invisibile e funzionale.
E' il caso ad esempio di una ragazza che ascolta la musica trasmessa da un diffusore ambientale, dalla collana verso gli orecchini, e balla in una discoteca, avendo le mani libere e senza preoccuparsi dell'ingombro di un telefono o di un dispositivo portatile da tenere in una borsetta.
L'invenzione utilizza inoltre i pannelli fotovoltaici per distribuire i segnali e l'energia nel dispositivo ricevente, e permettere a tutto il sistema di funzionare in maniera autonoma.
Sempre secondo l'invenzione, si può utilizzare ogni tipo di dispositivo indossabile, per esempio microfono con auricolare, cuffie, bracciali con sensori, occhiali con visore, e potersi interfacciare con i dispositivi mobili esistenti, come smartphone, lettori musicali, smartwatch, permettendo ogni possibile azione a distanza, per esempio: effettuare telefonate, navigare su internet, rispondere ad un messaggio vocale, inviare una email, etc.
Oltre a tutti questi aspetti funzionali, l'invenzione presenta anche degli aspetti estetici molto caratteristici, che la rendono un oggetto originale di gioielleria, di artigianato e di design, così come è evidente dalle figure dei disegni allegati.
La presente invenzione è stata descritta a titolo illustrativo, ma non limitativo, secondo alcune forme di realizzazione preferite, ma è da intendersi che eventuali variazioni e/o modifiche potranno essere apportate dagli esperti del settore senza per questo uscire fuori dal relativo ambito di protezione, così come definito dalle rivendicazioni allegate.
Per esempio, sebbene in tutta la descrizione ci si sia riferiti alla tecnologia di tipo Li-Fi, è chiaro che gli stessi principi dell'invenzione sono ugualmente validi implementando tecnologie di tipo più generale, come ad esempio VLC (Visible Light Communication), oppure ad esempio OWC (Optical Wireless Communications).
Per questo motivo la presente invenzione comprende anche tutte le possibili varianti individuate applicando le suddette tecnologie.
Claims (10)
- RIVENDICAZIONI 1 . Sistema di dispositivi elettronici indossabili, che comunicano tra loro funzionando come un lettore musicale e utilizzando una tecnologia wireless di tipo Li-Fi, caratterizzato dal fatto di comprendere: - una componente trasmittente (200), costituita a sua volta da un circuito elettronico avente: mezzi a microprocessore (204); mezzi di memorizzazione, immagazzinamento e richiamo di dati (209), per esempio di tipo audio; mezzi di conversione analogico/digitale - DAC (203), mezzi di modulazione dì segnali analogici e di controllo (202) di una serie di LED (201 a, 201 b, 201c, ...), che trasmettono segnali utilizzando come portante la luce nello spettro del visibile oppure degli infrarossi; - una componente ricevente (220), costituita a sua volta da un circuito elettronico avente: un elemento fotovoltaico (223) che riceve i segnali e fornisce energia, un filtro passa-banda (222) ed uno o più altoparlanti (221), in modo tale che la componente trasmittente (200), contenuta per esempio all'interno di una collana (100), di un braccialetto, o di un diffusore ambientale, acquisisca dei dati di tipo audio, trasmetta i dati a distanza attraverso la luce emessa dai LED (201 a, 201b, 201c, ...) verso la componente ricevente (220), contenuta per esempio all'interno di una coppia orecchini oppure di cuffie, e la componente ricevente (220) converta i dati acquisiti in un segnale sonoro che è emesso dagli altoparlanti (221).
- 2. Sistema di dispositivi elettronici indossabili, che comunicano tra loro utilizzando una tecnologia wireless di tipo Li-Fi, secondo la precedente rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che: - la suddetta componente ricevente (240) è costituita a sua volta da un circuito elettronico avente: un elemento fotovoltaico (245) che riceve i segnali e fornisce energia, un filtro passa-banda (244), un decodificatore passivo/semi-passivo (243), un attenuatore (242) ed uno o più altoparlanti (241), in modo tale che la componente ricevente (240) riceva un segnale ad alta frequenza insieme al segnale audio, e converta i dati acquisiti in un segnale sonoro che è emesso dagli altoparlanti (221); il segnale ad alta frequenza permette di evitare la ricezione di segnali indesiderati e di aumentare la qualità del segnale ricevuto.
- 3. Sistema di dispositivi elettronici indossabili, che comunicano tra loro utilizzando una tecnologia wireless di tipo Li-Fi, secondo la precedente rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che: - la suddetta componente ricevente (260) comprende ulteriormente un elemento attivo - microcontrollore (263) in grado di ricevere un segnale digitale e dirigere un segnale sonoro che è emesso dagli altoparlanti (261).
- 4. Sistema di dispositivi elettronici indossabiii, che comunicano tra loro utilizzando una tecnologia wireless di tipo Li-Fi, secondo la precedente rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che: - la suddetta componente ricevente (280) comprende ulteriormente un convertitore digitale analogico - DAC e amplificatore audio (282) in grado di dirigere un segnale sonoro che è emesso dagli altoparlanti (281).
- 5. Sistema di dispositivi elettronici indossabiii, che comunicano tra loro utilizzando una tecnologia wireless di tipo Li-Fi, secondo la precedente rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che: - la suddetta componente ricevente (300) comprende ulteriormente un ricevitore wireless a radiofrequenza (302) in grado di ricevere un segnale digitale e dirigere un segnale sonoro che è emesso dagli altoparlanti (301).
- 6. Sistema di dispositivi elettronici indossabili, che comunicano tra loro utilizzando una tecnologia wireless di tipo Li-Fi, secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto di comprendere: - una serie di LED (201a, 201b, 201c, ...), che trasmettono segnali utilizzando come portante la luce nello spettro del visibile, oppure degli infrarossi, oppure degli ultravioletti.
- 7. Sistema di dispositivi elettronici indossabili, che comunicano tra loro utilizzando una tecnologia wireless di tipo Li-Fi, secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che: - la suddetta componente trasmittente (200) può essere integrata all'interno di abiti, oppure negli impianti di illuminazione di una casa o di locali/discoteche, potendo realizzare quindi silent disco ; la suddetta componente ricevente (220) può essere integrata all'interno di cuffie senza fili e senza batteria.
- 8. Sistema di dispositivi elettronici indossabili, che comunicano tra loro utilizzando una tecnologia wireless di tipo Li-Fi, secondo la precedente rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che: - la suddetta componente trasmittente (200) comprende ulteriormente una serie di sensori (206a, 206b, 206c, ...) che rilevano la posizione della testa della persona che utilizza il dispositivo, in modo tale da attivare soltanto i LED (201a, 201 b, 201c, ...) più appropriati alla trasmissione dei segnali.
- 9. Sistema di dispositivi elettronici indossabili, che comunicano tra loro utilizzando una tecnologia wireless di tipo Li-Fi, secondo la precedente rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che: - la suddetta componente trasmittente (200) comprende ulteriormente un modulo wireless a radiofrequenza (207), per esempio di tipo bluetooth, per la comunicazione dati con altri dispositivi esterni, come smartphone , Ipad, Iwatch , permettendo ogni possibile azione a distanza, come effettuare telefonate, navigare su internet, rispondere ad un messaggio vocale, inviare una email, etc.
- 10. Sistema di dispositivi elettronici indossabili, che comunicano tra loro utilizzando una tecnologia wireless di tipo Li-Fi, secondo la precedente rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che: - la suddetta componente trasmittente (200) comprende ulteriormente un modulo di acquisizione audio (210) avente un microfono ed un circuito elettronico di gestione, in grado di supportare una conversazione telefonica, oppure la registrazione di messaggi vocali, oppure l'acquisizione di comandi vocali e/o sistemi di dettatura automatica di testo, messaggi ed email.
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