RU148195U1

RU148195U1 - PORTABLE WIRELESS INFORMATION STORAGE AND PROCESSING DEVICE

Info

Publication number: RU148195U1
Application number: RU2014110750/08U
Authority: RU
Inventors: Сергей Анатольевич Дмитриев; Ирина Сергеевна Жукова; Кирилл Андреевич Пахмутов
Priority date: 2014-03-20
Filing date: 2014-03-20
Publication date: 2014-11-27

Abstract

Переносное беспроводное устройство накопления и обработки информации, содержащее герметичную защитную оболочку из немагнитного материала и блок обработки и накопления информации, который содержит основание, плату с микроэлектронными блоками и активными и пассивными электрорадиоэлементами, катушку связи с магнитопроводом, объединенными в электрическую схему, защитная оболочка имеет n-е количество рабочих плоскостей обмена данными, одну катушку связи, являющуюся вторичной катушкой трансформатора электропитания, отличающееся тем, что каналы связи каждой из n-ой рабочей плоскости обмена данными являются оптическими, и каждый канал информационной связи содержит светоизлучающий и светоприемный элементы, подключенные к плате с микроэлектронными блоками и активными и пассивными электрорадиоэлементами, объединенными в электрическую схему.A portable wireless device for storing and processing information, containing a sealed protective shell made of non-magnetic material and a processing and storage unit for information, which contains a base, a circuit board with microelectronic units and active and passive radio electronic elements, a communication coil with a magnetic circuit integrated in an electric circuit, the protective shell has n the number of working planes for data exchange, one communication coil, which is the secondary coil of the power transformer, characterized in that communication channels each of n-th working data exchange are optical plane, each data communication channel comprises a light emitting and light receiving elements connected to the board with microelectronic blocks and active and passive electronic components combined into the electrical circuit.

Description

Полезная модель относится к области радиоэлектроники, вычислительной техники, информатики и телекоммуникаций и может быть использована для ввода - вывода и хранения информации с компьютера на подключаемое к компьютеру извне переносное беспроводное устройство накопления и обработки информации.The utility model relates to the field of radio electronics, computer engineering, informatics, and telecommunications and can be used to input - output and store information from a computer to a portable wireless device for storing and processing information that is connected to the computer from the outside.

Известен приемопередатчик для оптического устройства связи, выполненный в виде внешнего и внутреннего блоков, содержащий интерфейс, источник оптического излучения, приемник оптического излучения, фокусирующую систему и волоконный световод, один конец которого оптически соединен с фокусирующей системой, а другой конец оптически соединен с источником оптического излучения и приемником оптического излучения, причем внешний блок выполнен во всепогодном исполнении и в нем расположена фокусирующая система, а интерфейс, источник оптического излучения и приемник оптического излучения установлены во внутреннем блоке, выполненном для комнатных условий, источник оптического излучения выполнен в виде излучателей, а приемник оптического излучения выполнен в виде фотоэлементов, причем излучатели и фотоэлементы расположены на одной подложке вплотную друг к другу и представляют собой матрицу, состыкованную с другим концом волоконного световода, состоящего из одного волокна, и соразмерную его торцу, причем каждый излучатель и каждый фотоэлемент электрически соединены через электронные блоки источника и приемника оптического излучения с интерфейсом с возможностью коммутации (патент на ИЗ №2311738, МПК H04B 10/10, H04B 10/12, G02B 6/10, G02F 1/015 - аналог).Known transceiver for an optical communication device, made in the form of external and internal blocks, containing an interface, an optical radiation source, an optical radiation receiver, a focusing system and a fiber light guide, one end of which is optically connected to the focusing system, and the other end is optically connected to the optical radiation source and an optical radiation receiver, wherein the external unit is weatherproof and has a focusing system in it, and an interface, an optical source radiation and the optical radiation receiver are installed in the indoor unit, made for indoor conditions, the optical radiation source is made in the form of emitters, and the optical radiation receiver is made in the form of photocells, and the emitters and photocells are located on the same substrate adjacent to each other and are a matrix, connected to the other end of the fiber, consisting of one fiber, and commensurate with its end, and each emitter and each photocell are electrically connected through ics source units and an optical radiation receiver with the ability to interface with switching (patent OF №2311738, IPC H04B 10/10, H04B 10/12, G02B 6/10, G02F 1/015 - analog).

В таких системах, обеспечивается высокая скорость обмена информацией, отсутствует вредное электромагнитное излучение на пользователя, отсутствует воздействие радиопомех каналу передачи данных. Но недостатком указанного решения является необходимость отдельного питания внешнего устройства.In such systems, a high rate of information exchange is ensured, there is no harmful electromagnetic radiation on the user, and there is no radio interference to the data channel. But the disadvantage of this solution is the need for a separate power supply of an external device.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому является устройство накопления и обработки информации (УНОИ), содержащее герметичную защитную оболочку из немагнитного материала со свойствами электропроводности и блок обработки и накопления информации (Блок обработки и накопления информации (БНОИ)), который содержит основание, плату логическую, расположенную на основании и снабженную платой коммутации с коммутационными слоями, микроэлектронными блоками и электрорадиоэлементами, объединенными в электрическую схему, платы связи с коммутационными слоями и катушками связи, которые в БНОИ размещены на внешних сторонах рабочих плоскостей, магнитопроводы и электрические соединительные элементы, объединенные в электрическую схему функционально законченного БНОИ, при этом защитная оболочка имеет n-е количество рабочих плоскостей обмена данными, соответствующее расположению плат связи, БНОИ содержит, по крайней мере, одну плату логическую, которая снабжена платой коммутации и установленными на ней активными и пассивными электрорадиоэлементами, соединенными согласно схеме принципиальной электрической, топологическим рисунком проводников платы коммутации, одну плату связи, каждая из которых снабжена катушками связи, являющимися вторичными катушками плоского трансформатора, образующегося при установке УНОИ в устройство чтения/записи, причем, по крайней мере, одна из катушек связи является катушкой связи по каналу электропитания, а последующие - катушками связи по информационному каналу, при этом токопроводящие элементы коммутационных слоев платы связи электрически изолированы от защитной оболочки, от магнитопровода, от основания и от коммутационных слоев платы коммутации платы логической, а выходные/входные контакты катушек связи каждой платы связи соединены с элементами электрической схемы платы логической электрическими соединительными элементами, один магнитопровод из тонкослойного токопроводного материала с магнитными свойствами, помещенный между основанием и платой связи, и/или между логической платой и платой связи соответственно, причем магнитопровод установлен плоскостью параллельно и вплотную к поверхностным коммутационным слоям платы связи и электрически изолирован от них, от материала основания и от коммутационных слоев платы логической, при этом коммутационные слои платы коммутации платы логической электрически изолированы от материала основания и от магнитопровода, и коммутационные слои платы коммутации платы логической электрически изолированы от материала оболочки, а микроэлектронные блоки и электрорадиоэлементы размещены на ней со стороны основания, основание выполнено из материала со свойствами высокотеплопроводного металлического сплава и снабжено ребрами жесткости, а электрические соединительные элементы объединяют электрическую схему каждой платы логической и электрические схемы соответствующих плат связи и магнитопроводы в схему принципиальную электрическую БНОИ (патент на ИЗ №2398279, МПК G06K 19/00, H05K 7/00 - прототип).The closest set of essential features to the claimed one is an information storage and processing device (UNOI), containing a sealed protective shell of non-magnetic material with electrical conductivity properties and an information processing and storage unit (Information processing and storage unit (BNOI)), which contains a base, a board logical, located on the base and equipped with a switching board with switching layers, microelectronic units and radio-electronic elements combined into an electrical circuit him, communication boards with switching layers and communication coils, which are located in the BNOI on the outer sides of the working planes, magnetic cores and electrical connecting elements integrated into the circuitry of the functionally complete BNOI, while the protective shell has the nth number of working planes for data exchange, corresponding to the location of the communication boards, the BNOI contains at least one logical board, which is equipped with a switching board and active and passive electronic radio elements installed on it, according to the circuit diagram of the basic electrical, topological drawing of the conductors of the switching board, one communication board, each of which is equipped with communication coils, which are secondary coils of a planar transformer formed when UNOI is installed in a reader / writer, and at least one of the communication coils is the communication coil through the power channel, and the subsequent communication coils through the information channel, while the conductive elements of the switching layers of the communication board are electrically isolated t of a protective shell, from the magnetic circuit, from the base and from the switching layers of the logical circuit board switching board, and the output / input contacts of the communication coils of each communication board are connected to the circuitry elements of the logic board by electrical connecting elements, one magnetic circuit made of thin-layer conductive material with magnetic properties, placed between the base and the communication board, and / or between the logic board and the communication board, respectively, with the magnetic circuit mounted in parallel with the plane and close to to the surface switching layers of the communication board and is electrically isolated from them, from the base material and from the switching layers of the logic board, while the switching layers of the switching board of the logic board are electrically isolated from the base material and from the magnetic circuit, and the switching layers of the switching board of the logic board are electrically isolated from the shell material and microelectronic blocks and electro-radio elements are placed on it from the side of the base, the base is made of a material with the properties of high heat of the metal alloy and is equipped with stiffeners, and the electrical connecting elements combine the electrical circuit of each logical circuit board and the electrical circuits of the corresponding communication boards and magnetic circuits into a basic electrical circuit of BNOI (patent for IZ No. 2398279, IPC G06K 19/00, H05K 7/00 - prototype )

Недостатком прототипа является передача информационных сигналов посредством электромагнитного канала радиочастотного диапазона, что ограничивает скорость обмена информацией, снижает уровень защиты информации; ухудшает эксплуатационные качества устройства: стойкость к воздействию радиопомех каналу передачи данных, надежность, создает электромагнитное излучения на пользователя и другие радиоустройства.The disadvantage of the prototype is the transmission of information signals through an electromagnetic channel of the radio frequency range, which limits the speed of information exchange, reduces the level of information security; degrades the performance of the device: resistance to radio interference to the data channel, reliability, creates electromagnetic radiation to the user and other radio devices.

Задачей полезной модели является повышение уровня защиты информации и эксплуатационных качеств устройства - стойкости к внешним воздействующим факторам, быстродействия, надежности, исключение воздействия радиопомех каналу передачи данных, исключение электромагнитного излучения на пользователя.The objective of the utility model is to increase the level of information security and device performance - resistance to external factors, speed, reliability, eliminating the effects of radio interference to the data channel, eliminating electromagnetic radiation on the user.

Технический результат достигается за счет замены радиоканала передачи информационных сигналов оптическим каналом связи.The technical result is achieved by replacing the radio channel for transmitting information signals with an optical communication channel.

Поставленная задача достигается тем, что переносное беспроводное устройство накопления и обработки информации, содержит герметичную защитную оболочку из немагнитного материала и блок обработки и накопления информации, который содержит основание, плату с микроэлектронными блоками и активными и пассивными электрорадиоэлементами, катушку связи с магнитопроводом, объединенными в электрическую схему, защитная оболочка имеет n-е количество рабочих плоскостей обмена данными, одну катушку связи, являющуюся вторичной катушкой трансформатора, образующегося при установке переносного беспроводного устройства накопления и обработки информации в устройство чтения/записи, и катушкой связи по каналу электропитания, при этом устройство чтения/записи функционально идентично заявляемому, катушки связи обоих устройств конструктивно расположены соосно, а рабочие плоскости обмена данными блоков параллельны, катушка связи устройства чтения/записи, является первичной катушкой трансформатора, каналы связи для информационного обмена с устройством чтения/записи являются оптическими, каждый канал информационной связи содержит светоизлучающий и светоприемный элементы, подключенные к плате с микроэлектронными блоками и активными и пассивными электрорадиоэлементами, объединенными в электрическую схему, а расположение светоизлучающих и светоприемных элементов, светопрозрачных окон, рабочих плоскостей обмена данными блоков заявляемого устройства и устройства чтения/записи обеспечивают прохождение света от заявляемого устройства в устройство чтения/записи и наоборот.This object is achieved in that a portable wireless device for storing and processing information, contains a sealed protective shell made of non-magnetic material and a unit for processing and storing information, which contains a base, a circuit board with microelectronic units and active and passive radio-electronic elements, a communication coil with a magnetic circuit integrated into an electric circuit, the protective shell has the nth number of working planes for data exchange, one communication coil, which is a secondary transformer coil a, which is formed during the installation of a portable wireless device for storing and processing information in a reader / writer, and a communication coil over the power supply channel, while the reader / writer is functionally identical to the claimed one, the communication coils of both devices are structurally aligned and the working planes of the block data exchange are parallel , the communication coil of the reader / writer is the primary coil of the transformer, the communication channels for information exchange with the reader / writer are optical , each channel of information communication contains light-emitting and light-receiving elements connected to the circuit board with microelectronic units and active and passive electro-radio elements combined in an electric circuit, and the location of light-emitting and light-receiving elements, translucent windows, work planes of data exchange of the blocks of the claimed device and reader / writer provide the passage of light from the claimed device into a reader / writer and vice versa.

На чертежах представлено заявляемое устройство. На фиг. 1 - общий вид переносного беспроводного устройства накопления и обработки информации, на фиг. 2 - сечение по E-E на фиг. 1.The drawings show the claimed device. In FIG. 1 is a general view of a portable wireless information storage and processing device; FIG. 2 is a cross-section along E-E in FIG. one.

Переносное беспроводное устройство накопления и обработки информации содержит герметичную защитную оболочку 1 из немагнитного диэлектрического материала и блок обработки и накопления информации, который содержит основание (не показано), платы 2 с микроэлектронными блоками и активными и пассивными электрорадиоэлементами, катушку связи 3 с магнитопроводом, состоящим из внутренней части 4 и наружной части 5, объединенными в электрическую схему. Блок обработки и накопления информации содержит платы с установленными на ней активными и пассивными электрорадиоэлементами, соединенными согласно схеме, одну катушку связи, являющуюся вторичной катушкой трансформатора, образующегося при установке переносного беспроводного устройства накопления и обработки информации в устройство чтения/записи, и катушкой связи по каналу электропитания. Защитная оболочка имеет n-е количество рабочих плоскостей обмена данными 8. Каждая плоскость содержит светопрозрачные отверстия 6, по оси которых расположены светоприемные и светоизлучающие элементы 7.A portable wireless information storage and processing device comprises a sealed protective shell 1 of non-magnetic dielectric material and an information processing and storage unit that contains a base (not shown), a board 2 with microelectronic blocks and active and passive radio electronic elements, a communication coil 3 with a magnetic circuit consisting of the inner part 4 and the outer part 5, combined in an electrical circuit. The information processing and storage unit contains boards with active and passive electro-radio elements installed on it, connected according to the scheme, one communication coil, which is the secondary coil of the transformer formed when a portable wireless device for storing and processing information in a reader / writer is installed, and a communication coil over the channel power supply. The protective shell has the nth number of working planes for data exchange 8. Each plane contains translucent holes 6, the axis of which are light-receiving and light-emitting elements 7.

Переносное беспроводное устройство накопления и обработки информации работает следующим образом.A portable wireless device for storing and processing information is as follows.

Описываемое переносное беспроводное устройство накопления и обработки информации вставляется в устройство чтения/записи, например, компьютер (на чертеже не показано) таким образом, что рабочие плоскости обмена данными 8 переносного устройства и устройства чтения/записи располагаются рядом, а светопрозрачные отверстия в рабочих плоскостях обмена данными 8 располагаются соосно.The described portable wireless device for storing and processing information is inserted into a reader / writer, for example, a computer (not shown in the drawing) so that the working data exchange planes 8 of the portable device and reader / writer are located nearby, and translucent openings in the working exchange planes data 8 are aligned.

Устройство чтения/записи является конструктивной частью компьютера или другой аппаратуры. Функциональная схема устройства чтения/записи идентична схеме переносного устройства, а конструкция устройства чтения/записи обеспечивает функциональное взаимодействие с описываемым переносным беспроводным устройством.A reader / writer is a design part of a computer or other equipment. The functional diagram of the reader / writer is identical to that of the portable device, and the design of the reader / writer provides functional interaction with the described portable wireless device.

Световые импульсы, излучаемые источником света устройства чтения/записи, попадают через светопрозрачные отверстия 6 в рабочих плоскостях обмена данными 8 в светочувствительные светоприемные элементы 7 переносного устройства. И наоборот, световые импульсы, излучаемые источником импульсов света переносного устройства попадают через светопрозрачные отверстия 6 в светочувствительные светоприемные элементы устройства чтения/записи. Конструктивно, светочувствительные элементы и источники импульсов света переносного устройства размещены рядом и ориентированы в сторону светопрозрачного отверстия рабочей плоскости обмена данными 8. Энергообеспечение переносного устройства осуществляется индуктивно связанной катушкой 3, являющейся вторичной обмоткой трансформатора и магнитопроводом с внутренней частью 4 и наружной частью 5, объединенными в электрическую схему переносного устройства и соответствующей обмоткой и магнитопроводом устройства чтения/записи, образующих первичную часть трансформатора. В устройстве чтения/записи вырабатывается переменное напряжение заданной частоты и величины. Это напряжение подается на первичную катушку устройства чтения/записи. Магнитное поле, создаваемое катушкой устройства чтения/записи замыкается через магнитопровод переносного устройства, пересекая при этом немагнитный корпус 1. При изменении магнитного поля в магнитопроводе переносного устройства под действием переменного тока в катушке устройства чтения/записи, в катушке 3 возникает электродвижущая сила (эдс), и переменное напряжение с катушки 3 преобразуется в преобразователе электрического напряжения блока обработки и накопления информации в напряжение электрического питания, требующегося для питания электрических схем и элементов памяти внешнего переносного устройства.The light pulses emitted by the light source of the reader / writer device fall through the translucent holes 6 in the working planes of the data exchange 8 into the photosensitive light-receiving elements 7 of the portable device. Conversely, the light pulses emitted by the light source of the portable device fall through the translucent openings 6 into the photosensitive light receiving elements of the reader / writer. Structurally, the photosensitive elements and light sources of the portable device are placed side by side and oriented towards the translucent hole of the working plane of data exchange 8. The portable device is powered by an inductively coupled coil 3, which is the secondary winding of the transformer and a magnetic circuit with the inner part 4 and the outer part 5, united in the electrical circuit of the portable device and the corresponding winding and the magnetic circuit of the reader / writer, forming x primary part of the transformer. An alternating voltage of a given frequency and magnitude is generated in the reader / writer. This voltage is supplied to the primary coil of the reader / writer. The magnetic field generated by the coil of the reader / writer is closed through the magnetic circuit of the portable device, crossing the non-magnetic case 1. When the magnetic field changes in the magnetic circuit of the portable device under the influence of alternating current in the coil of the reader / writer, electromotive force (emf) appears in the coil 3 , and the alternating voltage from the coil 3 is converted in the voltage converter of the processing unit and the accumulation of information into the voltage of the electrical power required for the pit Ia electrical circuitry and memory elements external portable device.

Передача информации из устройства чтения/записи в переносное устройство осуществляется следующим образом. Электрические сигналы, формируемые в устройстве чтения/записи преобразуются в световые импульсы. Световые импульсы через светопрозрачное отверстие 6 попадают в светочувствительный светоприемный элемент 7 переносного устройства. Электрические сигналы на выходе светочувствительного элемента 7 преобразуются в схеме преобразования сигналов в сигналы для хранения и обработки в соответствии с алгоритмом.The transfer of information from a reader / writer to a portable device is as follows. The electrical signals generated in the reader / writer are converted into light pulses. Light pulses through the translucent hole 6 fall into the photosensitive light receiving element 7 of the portable device. The electrical signals at the output of the photosensitive element 7 are converted into a circuit for converting signals into signals for storage and processing in accordance with the algorithm.

Управление содержимым элементов памяти переносного устройства осуществляется из компьютера с помощью командных сигналов также по описанному световому каналу. Передача сигналов из переносного устройства в компьютер осуществляется по соответствующим командам по световому каналу, аналогично описанному выше.The control of the contents of the memory elements of the portable device is carried out from the computer using command signals also through the described light channel. The transmission of signals from the portable device to the computer is carried out by the appropriate commands through the light channel, similar to that described above.

Таким образом, исключение радиоканала передачи информационных сигналов и замена его оптическим каналом связи обеспечит: повышение уровня защиты информации; эксплуатационных качеств устройства - стойкости к внешним воздействующим факторам, быстродействия, надежности, исключение воздействия радиопомех каналу передачи данных, исключение электромагнитного излучения на пользователя.Thus, the exclusion of the radio channel for transmitting information signals and replacing it with an optical communication channel will provide: increasing the level of information security; the device’s performance - resistance to external factors, speed, reliability, elimination of radio interference from the data channel, exclusion of electromagnetic radiation from the user.

Claims

A portable wireless device for storing and processing information, containing a sealed protective shell made of non-magnetic material and a processing and storage unit for information, which contains a base, a circuit board with microelectronic units and active and passive radio electronic elements, a communication coil with a magnetic circuit integrated in an electric circuit, the protective shell has n the number of working planes for data exchange, one communication coil, which is the secondary coil of the power transformer, characterized in that communication channels each of n-th working data exchange are optical plane, each data communication channel comprises a light emitting and light receiving elements connected to the board with microelectronic blocks and active and passive electronic components combined into the electrical circuit.