RU219862U1 - ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЧАЙНИК С Wi-Fi МОДУЛЕМ - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к бытовым устройствам, управляемым дистанционно при помощи Wi-Fi соединения. Сущность: электрический чайник с Wi-Fi управлением содержит корпус с нагревательным элементом, блок управления работой чайника, включающий контроллер чайника и соединенные с ним термостат чайника, блок ручного управления чайника, Wi-Fi модуль чайника, причем Wi-Fi модуль чайника выполнен с функцией маршрутизатора и содержит Wi-Fi чип, соединенный с MCU процессором. Технический результат полезной модели заключается как в обеспечении стабильного подключения чайника к беспроводной сети Wi-Fi для дистанционного управления режимами его работы при сохранении высокой эффективности работы устройства чайника, так и использовании бытового прибора в качестве маршрутизатора для расширения покрытия Wi-Fi сети и снижения нагрузки на другие маршрутизаторы сети. 1 ил.

Description

Область техники

Полезная модель относится к столовым принадлежностям, а именно к посуде для кипячения воды в виде электрического чайника, у которого помимо удаленного управления его работой с использованием Wi-Fi соединения присутствует дополнительная возможность использования этого бытового прибора в качестве дополнительного Wi-Fi маршрутизатора. Заявленное устройство электрического чайника с Wi-Fi может быть использовано в легкой промышленности при производстве таких устройств.

Уровень техники

Известен ряд технических решений, направленных на разработку электрических чайников, управление которыми могло бы осуществляться дистанционно. Также известны устройства чайника, которые выполнены с возможностью беспроводной связи с дистанционным Wi-Fi роутером (модемом).

Известна конструкция электрического чайника RU 128976 U1, опубликованного 20.06.2013, выбранного в качестве ближайшего аналога предложенной полезной модели, который содержит корпус с нагревательным элементом, выполненный с возможностью установки на основании, содержащем блок управления работой чайника, включающий контроллер, первый вывод которого предназначен для подключения к электрической сети, ко второму и третьему выводам подключены соответственно термостат и блок ручного управления, а четвертый вывод выполнен с возможностью подключения к нагревательному элементу, при этом пятый вывод контроллера, который является выводом блока управления работой чайника, соединен с первым выводом микропроцессора, второй вывод которого соединен с преобразующим модулем, выполненным с возможностью беспроводной связи с дистанционным Wi-Fi роутером.

Известная конструкция чайника-прототипа имеет существенный недостаток, который заключается в том, что установленный Wi-Fi модуль осуществляет только удаленное управление работой чайника в режиме приемо-передачи и не может выполнять функцию маршрутизатора.

Таким образом, задачей настоящей полезной модели является создание бытового прибора, такого как устройство электрического чайника с возможностью удаленного управления из приложения при помощи Wi-Fi сети, модуль Wi-Fi которого также выполнен с возможностью осуществления функции маршрутизатора.

Техническим результатом заявленной полезной модели является обеспечение стабильного подключения чайника к беспроводной сети Wi-Fi для дистанционного управления режимами его работы при сохранении высокой эффективности работы устройства чайника, так и использование бытового прибора в качестве маршрутизатора для расширения покрытия Wi-Fi сети и снижение нагрузки на другие маршрутизаторы сети.

Раскрытие полезной модели

Так же, как в ближайшем аналоге, предложенный электрический чайник содержит корпус с нагревательным элементом, блок управления работой чайника, выполненный с возможностью подключения двумя своими выводами к вышеназванному нагревательному элементу и электрической сети. В свою очередь, блок управления работой чайника включает контроллер, термостат и блок ручного управления чайником. Также контроллер последовательно соединен с Wi-Fi модулем, который выполнен с возможностью беспроводной связи с дистанционным Wi-Fi роутером (модемом).

Отличием заявленного устройства чайника от аналога является то, что Wi-Fi модуль чайника выполнен с функцией маршрутизатора и преобразует Интернет-сигнал с модема в Wi-Fi-сигнал и раздает его на любые устройства.

Поставленная цель, требуемый и получаемый при использовании полезной модели технический результат достигаются тем, что электрический чайник с Wi-Fi модулем, содержит корпус с нагревательным элементом, блок управления работой чайника, включающий контроллер чайника и соединенные с ним термостат чайника, блок ручного управления чайника, Wi-Fi модуль чайника, при этом Wi-Fi модуль чайника выполнен с функцией маршрутизатора с возможностью раздачи Wi-Fi-сигнала на устройства обработки сигналов.

Дополнительно Wi-Fi модуль чайника может быть использован в качестве репитера Wi-Fi сигнала.

Краткое описание чертежей

Сущность полезной модели поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображена блок-схема предложенного устройства, на которой использованы следующие обозначения:

1 - корпус чайника;

2 - нагревательный элемент чайника;

3 - блок термостата чайника;

4 - блок ручного управления чайника;

5 - контроллер чайника;

6 - блок управления работой чайника;

7 - Wi-Fi модуль с функцией маршрутизатора;

8 - Процессор MCU;

9 - Wi-Fi чип с передатчиком и приемником Wi-Fi, включающий антенны Wi-Fi;

10 - световой индикатор;

11 - устройство управления;

12 - сеть Интернет;

13 - маршрутизатор;

14 - UART порт;

15 - облачный сервер.

Осуществление полезной модели

Как известно, в беспроводных сетях, в частности, в Wi-Fi сети, в качестве среды распространения сигнала используются радиоволны, а работа устройств и передача данных в сети происходит без использования кабельных соединений. В связи с этим на работу беспроводных сетей воздействует большее количество различного рода помех. В свою очередь Wi-Fi-устройства подвержены воздействию даже небольших помех, которые создаются другими устройствами, в том числе работающими в том же частотном диапазоне.

В беспроводных Wi-Fi сетях используются два частотных диапазона - 2,4 и 5 ГГц. Беспроводные сети стандарта 802.11b/g работают в диапазоне 2.4 ГГц, сети стандарта 802.11a - 5 ГГц, а сети стандарта 802.11n могут работать как в диапазоне 2.4 ГГц, так и в диапазоне 5 ГГц.

Bluetooth-устройства, беспроводные клавиатуры и мыши также работают в частотном диапазоне 2.4 ГГц, а, следовательно, могут оказывать влияние на работу точки доступа и других Wi-Fi-устройств.

При этом беспроводные устройства Wi-Fi имеют ограниченный радиус действия. Например, домашний Интернет-центр с точкой доступа Wi-Fi стандарта 802.11 b/g имеет радиус действия до 60 м в помещении и до 400 м вне помещения.

В помещении дальность действия беспроводной точки доступа может быть ограничена несколькими десятками метров в зависимости от конфигурации комнат, наличия капитальных стен и их количества, а также других препятствий.

Обычно одного маршрутизатора (роутера) достаточно для того, чтобы обеспечивать стабильное подключение в небольшом помещении. Однако чаще встречаются случаи, когда необходима установка дополнительного оборудования.

Например, если вы живете в квартире с большой площадью или в доме, то в помещениях, наиболее удаленных от роутера, могут быть проблемы с доступом к сети. Соединение может работать с перебоями, а скорость в удаленных помещениях может быть ниже, чем непосредственно рядом с маршрутизатором. Кроме этого при большом количестве датчиков и техники, которым необходим доступ к Wi-Fi, мощности одного маршрутизатора может не хватать. Это особенно актуально, например, при использовании системы умного дома.

Решением проблемы может являться подключение второго маршрутизатора. Благодаря наличию второго маршрутизатора увеличивается зона покрытия сигнала и снижается нагрузка на каждое из устройств-маршрутизаторов.

Для того чтобы маршрутизаторы корректно работали, их нужно соединить между собой в единую сеть. Именно для целей увеличения зоны покрытия сигнала Wi-Fi и снижения нагрузки на маршрутизатор было предложено настоящее решение. В частности, предложена конструкция электрического чайника с Wi-Fi управлением, Wi-Fi модуль которого выполнен с возможностью выполнения функции маршрутизатора.

Известно, что для соединения двух маршрутизаторов посредством Wi-Fi требуется настроить один из маршрутизаторов в режиме "моста" или "репитера". Это позволит ему принимать сигнал Wi-Fi от первого маршрутизатора и повторно передавать его для расширения покрытия сети.

Маршрутизатор работает на операционной системе, которая обеспечивает функциональность и управление устройством. Она позволяет маршрутизатору выполнять протоколы маршрутизации, обрабатывать пакеты данных и устанавливать правила для передачи данных между сетями. Основная функция маршрутизатора - это принятие решений о том, как доставить пакеты данных из одной сети в другую. Маршрутизатор использует информацию из маршрутизационной таблицы для определения оптимального пути и пересылки пакетов данных между сетями. Многие маршрутизаторы поддерживают NAT (Network Address Translation), что позволяет преобразовывать локальные IP-адреса внутренней сети в глобальные IP-адреса Интернета и наоборот. Это позволяет нескольким устройствам внутри локальной сети использовать один общий глобальный IP-адрес для доступа в Интернет.

Также маршрутизаторы имеют функции безопасности, такие как фаерволы, виртуальные частные сети (VPN), фильтрация пакетов и т.д. Они помогают защитить сеть от несанкционированного доступа и потенциальных угроз.

При этом маршрутизаторы обычно имеют интерфейс управления, который позволяет администратору настраивать и контролировать устройство. Это может быть веб-интерфейс, командная строка или специализированное программное обеспечение для управления сетью.

Описанное выше - это основные компоненты и функции маршрутизатора. Они позволяют маршрутизатору пересылать данные между сетями, обеспечивать безопасность и управление сетью.

Таким образом, известно, что маршрутизатор - это устройство, которое помогает различным устройствам, таким как компьютеры, смартфоны или принтеры, связываться между собой и с другими сетями, такими как Интернет. Он принимает данные, отправленные одним устройством, и направляет их по наилучшему пути к их назначению, чтобы они могли достичь нужного места надежно и быстро. Он использует информацию о других сетях и обменяется данными с другими маршрутизаторами, чтобы определить наиболее эффективный путь для доставки данных.

То есть маршрутизатор - это связующее звено в сети, которое обеспечивает передачу данных между различными устройствами и сетями, чтобы они могли общаться и обмениваться информацией.

В настоящем решении в качестве дополнительного маршрутизатора предложено использовать Wi-Fi модуль с функцией маршрутизатора.

Как известно Wi-Fi модуль и маршрутизатор - это два различных устройства, связанных с беспроводной сетью Wi-Fi, но выполняющих разные функции. В частности, Wi-Fi модуль является компонентом электронного устройства и представляет собой небольшое устройство, которое устанавливается внутри или подключается к устройству, такому как компьютер, ноутбук, смартфон, планшет или другое устройство, и позволяет ему подключаться к беспроводной сети Wi-Fi. Этот модуль обеспечивает беспроводную связь между устройством и точкой доступа Wi-Fi или маршрутизатором.

Маршрутизатор, с другой стороны, как указывалось выше, является самостоятельным устройством, которое используется для управления сетью и обеспечения доступа к Интернету для подключенных устройств. Он обычно имеет несколько портов Ethernet для подключения проводных устройств, а также встроенный Wi-Fi модуль для беспроводного подключения устройств. Маршрутизатор выполняет функции маршрутизации и коммутации данных в сети, определяет наилучший путь передачи пакетов данных и обеспечивает безопасность сети.

Таким образом, Wi-Fi модуль является компонентом устройства, который обеспечивает его беспроводное подключение к Wi-Fi сети, в то время как маршрутизатор - это отдельное устройство, которое управляет сетью и обеспечивает доступ к Интернету для подключенных устройств.

Вместе с тем в последнее время набирает популярность Wi-Fi модуль с функцией маршрутизатора.

Использование Wi-Fi модуля с функцией маршрутизатора означает, что модуль имеет возможность не только подключаться к беспроводной сети, но и выполнять функции маршрутизации и управления сетью, аналогичные тем, которые выполняет самостоятельный маршрутизатор. Wi-Fi модуль с функцией маршрутизатора обладает следующими возможностями:

- беспроводное подключение, то есть модуль позволяет устройствам подключаться к беспроводной сети Wi-Fi;

- маршрутизация, то есть модуль может маршрутизировать данные между устройствами в сети, определять наилучший путь передачи данных и обеспечивать связь между различными сетями;

- DHCP сервер, то есть модуль может выступать в роли DHCP сервера, предоставляя IP-адреса и другие сетевые настройки подключенным устройствам;

- NAT (Network Address Translation), то есть модуль может выполнять функцию NAT, переводя локальные IP-адреса подключенных устройств в общедоступные IP-адреса, чтобы обеспечить доступ к Интернету;

- файрволл, то есть модуль может иметь встроенную функцию файрволла, обеспечивающую защиту сети от несанкционированного доступа;

- управление сетью, то есть модуль может предоставлять возможность настройки и управления сетевыми параметрами, безопасностью и другими функциями через веб-интерфейс или приложение.

Кроме этого, есть еще несколько функций, которые такой модуль может реализовать:

- функция «гостевая сеть», то есть Wi-Fi модуль может поддерживать функцию создания отдельной гостевой сети. Это позволяет создать отдельную безопасную сеть для гостей, отделенную от основной сети, чтобы обеспечить их доступ к Интернету без доступа к внутренним ресурсам;

- функция «контроль родительского доступа», то есть модуль может предоставлять функциональность контроля родительского доступа, позволяющую установить ограничения на доступ к определенным веб-сайтам или контенту для детей;

- кластеризация маршрутизаторов, то есть в случае использования нескольких Wi-Fi модулей с функцией маршрутизатора можно создать кластеризацию, позволяющую распределить нагрузку и обеспечить более стабильное и масштабируемое покрытие Wi-Fi сети.

Кроме этого такой Wi-Fi модуль может осуществлять поддержку различных режимов работы: мост (bridge), репитер (repeater) или точка доступа (access point), что позволяет его гибкое использование в различных сетевых сценариях.

Помимо этого реализуется осуществление контроля пропускной способности. Так, Wi-Fi модуль может обладать функцией контроля пропускной способности (bandwidth control), позволяющей ограничить скорость передачи данных для отдельных устройств или приложений в сети.

При всем при этом дополнительная важная функция Wi-Fi модуля с функцией маршрутизатора - это возможность его интеграции с другими системами: В частности Wi-Fi модуль с функцией маршрутизатора может быть интегрирован с другими системами умного дома или IoT-устройствами, позволяя управлять сетью и связанными устройствами с помощью централизованной системы управления.

Очевидно, что проблемы с Wi-Fi сетью также возникают и в офисных зданиях. Обычно в офисных центрах для стабильного выхода в сеть Интернет используются зачастую проводные соединения, так как Wi-Fi покрытие большой площади не может быть реализовано за счет необходимости большого количества дополнительного оборудования, такого как репитеры или маршрутизаторы.

Один из примеров Wi-Fi модуля с функцией маршрутизатора - это ESP8266, который представляет собой небольшой Wi-Fi модуль, разработанный компанией Espressif Systems. Он является мощным и гибким устройством, способным выполнять функции маршрутизатора в некоторых сценариях. Он поддерживает стандарты Wi-Fi 802.11 b/g/n и имеет возможность работать в режимах точки доступа (АР mode), станции (station mode) и комбинированном режиме.

Важно отметить, что ESP8266 - это пример Wi-Fi модуля с функцией маршрутизатора, но на рынке существует также множество других моделей и производителей, предлагающих подобные решения с разными возможностями и характеристиками.

Так, кроме ESP8266, есть и другие Wi-Fi модули с функцией маршрутизатора, которые могут быть использованы. Вот еще несколько примеров таких модулей: ESP32, Raspberry Pi, Onion Omega, MikroTik RouterBOARD, ESP-12F и т.п. Причем модули ESP 12-F кроме передатчика Wi-Fi содержат в себе также и передатчик Bluetooth. Таким образом, для расширения функции может быть использован модуль ESP 12-F, использование которого позволит бытовому прибору не только выступать в роли маршрутизатора Wi-Fi подключений, но и также в роли хаба для Bluetooth устройств.

Следует учитывать, что нами представлены только несколько примеров Wi-Fi модулей с функцией маршрутизатора, и существует множество других моделей и производителей на рынке. В настоящей заявке был использован WiFi модуль с функцией маршрутизатора с учетом требований и потребности настоящего устройства электрического чайника.

Учитывая, что заявленный электрический чайник может быть использован в системе умного дома, то встроенный в него Wi-Fi модуль с функцией маршрутизатора играет важную роль в обеспечении беспроводной связи и управлении сетью для подключенных устройств. В частности, он позволяет создавать и управлять локальной Wi-Fi сетью в доме, обеспечивая соединение между устройствами и доступ к Интернету. Тем самым обеспечивается широкое покрытие Wi-Fi сигналом по всей площади, а также поддерживаются умные функции, такие как голосовое управление и управление устройствами через мобильное приложение.

Wi-Fi модуль с функцией маршрутизатора выполняет функции маршрутизации, направляя трафик между устройствами в локальной сети и между локальной сетью и внешней сетью, такой как Интернет. Это осуществляется с помощью IP-адресации и протоколов маршрутизации. Когда устройство в системе умного дома отправляет данные, они упаковываются в пакеты, которые содержат исходный IP-адрес отправителя и IP-адрес назначения. Wi-Fi модуль с функцией маршрутизатора анализирует эти пакеты и использует информацию о сетевой конфигурации для принятия решения о передаче пакета. Если пакет предназначен для устройства внутри локальной сети, маршрутизатор выполняет внутреннюю маршрутизацию, определяя наличие устройства в локальной сети и пересылая пакет напрямую к нему. В этом случае маршрутизатор служит мостом между устройствами внутри сети.

Если пакет предназначен для устройства во внешней сети, такой как Интернет, маршрутизатор выполняет внешнюю маршрутизацию. Он проверяет свою таблицу маршрутизации, чтобы определить наилучший путь для доставки пакета к его назначению. Маршрутизатор использует протоколы маршрутизации, такие как OSPF (Open Shortest Path First) или BGP (Border Gateway Protocol), для обмена информацией о сетевых маршрутах с другими маршрутизаторами в сети.

Когда маршрутизатор определяет оптимальный путь для пакета, он пересылает его через соответствующий интерфейс, направляя его во внешнюю сеть.

Таким образом, маршрутизация трафика в Wi-Fi модуле с функцией маршрутизатора позволяет эффективно передавать данные между устройствами внутри локальной сети и обеспечивать доступ в Интернет для подключенных устройств в системе умного дома.

Теперь, когда понятна общая работа и принцип действия маршрутизатора и Wi-Fi модуля с функцией маршрутизации перейдем к раскрытию устройства электрического чайника.

Как следует из вышеизложенного, для увеличения зоны покрытия Wi-Fi сигнала и снижения нагрузки на каждое из устройств-маршрутизаторов в предложенном устройстве было решено использовать WiFi модуль с функцией маршрутизации, встроенный в бытовой прибор, такой как электрический чайник с тем, чтобы устройство чайника выполняло дополнительную функцию маршрутизатора для увеличения зоны стабильного покрытия Wi-Fi сигналом и снижение нагрузки на основной маршрутизатор либо на несколько маршрутизаторов Wi-Fi сети.

Как показано на фиг. 1, устройство электрического чайника содержит корпус чайника 1 с блоком управления работой чайника 6, который включает контролер 5, блок ручного управления 4, блок термостата 3 и нагревательный элемент 2. Также в корпусе 1 чайника встроен Wi-Fi модуль 7 с функцией маршрутизатора. Очевидно, что на корпусе чайника могут быть расположены элементы управления и индикации. Например, панель управления (на чертежах не показана) может быть выполнена в виде сенсорного LED, LCD или подобного дисплея, на котором могут отображаться данные о состоянии чайника, кнопки выполнения программ приготовления напитков и запуска пролива. В другом варианте исполнения панель управления может быть представлена LED или LCD дисплеем, на котором отображается информация, а ввод данных осуществляется с помощью механических кнопок. Данные варианты приведены в качестве примеров и не ограничивают число возможных реализаций механической части блок ручного управления 4.

Для более ясного понимания сущности заявленного решения на фиг. 1 приведен пример реализации Wi-Fi модуля 7 с функцией маршрутизатора. В частности, Wi-Fi модуль 7 включает в себя процессор MCU 8 (в данном варианте процессор MCU записывается управляющей командой, определяемой протоколом стандарта UART) и Wi-Fi-чип 9, при этом Wi-Fi модуль 7 имеет функцию маршрутизатора.

Кроме того, процессор MCU 8 также соединен со световым индикатором 10, например, таким как светодиодная лампа, для отображения сетевого подключения Wi-Fi модуля 7 с функцией маршрутизатора.

Чайник может быть дополнительно снабжен системой определения уровня воды (данный вариант осуществления предпочтительно представляет собой систему определения уровня воды электродного типа), системой измерения температуры (предпочтительно этот вариант осуществления представляет собой систему измерения температуры, состоящую из термопары или термистора) и автоматическое открывание крышки. Указанные элементы широко известны и на фиг. 1 не отображены.

Как показано на фиг. 1 устройство чайника включает блок контроллера чайника 5, первый вывод которого выполнен с возможностью подключения к электрической сети, а второй - к размещенному в корпусе чайника блоку нагревательного элемента чайника 2. Также контроллер чайника 1 подключен к блоку термостата чайника 3 и блоку ручного управления чайника 4. Эти блоки входят в блок ручного управления чайником, показанный на чертеже пунктирной линией.

В соответствии с предложенным решением контроллер чайника 5 последовательно соединен с Wi-Fi модулем с функцией маршрутизатора 7, а именно с MCU процессором 8 посредством основных линий связи, таких как TXD (Transmit Data), RXD (Receive Data), VCC (Power Supply), и GND (Ground). Это позволяет контроллеру 5 обмениваться данными с Wi-Fi модулем 7, а также получать необходимое питание и обеспечивать правильное заземление для надлежащей работы системы в целом.

Указанный Wi-Fi модуль 7 с функцией маршрутизатора выполняет такие основные функции как прием, распознавание, усиление и передача на контролер чайника 5 информационного командного Wi-Fi сигнала и передачу сигнала Wi-Fi от чайника на командное устройство, а также осуществление функции маршрутизации и управления сетью, аналогичные тем, которые выполняет самостоятельный маршрутизатор. При этом предложенная конструктивная реализация Wi-Fi модуля 7 с функцией маршрутизатора позволяет внешним устройствам подключаться к беспроводной сети Wi-Fi, а также может маршрутизировать данные между устройствами в сети, определять наилучший путь передачи данных и обеспечивать связь между различными сетями, может выступать в роли DHCP сервера, предоставляя IP-адреса и другие сетевые настройки подключенным устройствам, может иметь встроенную функцию файрволла, обеспечивающую защиту сети от несанкционированного доступа, может предоставлять возможность настройки и управления сетевыми параметрами, безопасностью и другими функциями через веб-интерфейс или приложение, может поддерживать функцию создания отдельной гостевой сети, может предоставлять функциональность контроля родительского доступа, позволяющую установить ограничения на доступ к определенным веб-сайтам или контенту для детей, в случае использования нескольких Wi-Fi модулей с функцией маршрутизатора можно создать кластеризацию, позволяющую распределить нагрузку и обеспечить более стабильное и масштабируемое покрытие Wi-Fi сети, может быть интегрирован с другими системами умного дома или IoT-устройствами, позволяя управлять сетью и связанными устройствами с помощью централизованной системы управления.

При этом Wi-Fi модуль 7 с функцией маршрутизатора содержит Wi-Fi чип 9 и MCU процессор 8.

Wi-Fi чип (Wi-Fi chip) представляет собой интегральную микросхему, которая предоставляет возможность беспроводной связи устройств по стандарту Wi-Fi. Этот чип объединяет в себе различные компоненты, необходимые для работы беспроводной связи, включая радиопередатчик, приемник, антенну и другие.

Wi-Fi чип 9 позволяет передавать и принимать данные по беспроводному каналу стандарта Wi-Fi. Он работает на таких частотах как 2,4 ГГц или 5 ГГц и поддерживают различные стандарты Wi-Fi, такие как 802.11b/g/n/ac/ax. Это позволяет подключаться к беспроводным сетям, обмениваться данными и получать доступ к Интернету.

Wi-Fi чип 9 поддерживает различные протоколы Wi-Fi, такие как WPA2 (Wi-Fi Protected Access 2) и WPA3, которые обеспечивают защиту и безопасность беспроводных соединений. Также он поддерживает методы шифрования данных для защиты приватности и безопасности передачи информации. Wi-Fi чип 9 имеет различные режимы работы, такие как активный режим, режим сна и режим ожидания, чтобы минимизировать потребление энергии.

Wi-Fi чип 9 имеет встроенную память (на чертеже не показано) для хранения программного кода, настроек и других данных. Также Wi-Fi чип 9 включает встроенную антенну (на чертежах не показано), которая осуществляет передачу и прием радиосигналов Wi-Fi.

Wi-Fi чип 9 также имеет периферийные интерфейсы, такие как UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter), SPI (Serial Peripheral Interface), I2C (Inter-Integrated Circuit).

Также Wi-Fi чипы 9 содержит встроенный усилитель мощности для усиления и расширения дальности передачи сигнала Wi-Fi (на чертеже не показано).

MCU (Microcontroller Unit) процессор 8 - это микроконтроллерное устройство, которое объединяет в себе процессор, память и периферийные устройства на одном интегральном микросхеме.

MCU процессор 8 включает в себя центральный процессор (CPU), который выполняет команды и управляет работой устройства (на чертеже не показан). Вариативно, в примере выполнения был использован процессор с архитектурой RISC (Reduced Instruction Set Computing).

Также MCU процессор 8 содержит встроенную память для хранения программного кода (Flash) и данных (RAM) (на чертеже не показано). Они обеспечивают возможность загрузки и выполнения программы, а также временное хранение переменных и результатов вычислений.

MCU процессор также имеет интерфейсы связи, такие как UART, SPI, I2C. Это позволяет MCU процессору 8 взаимодействовать с внешними устройствами, считывать данные, управлять сенсорами и выполнять другие специализированные задачи.

MCU процессор 8 имеет режимы сна и спящего режима, чтобы минимизировать энергопотребление в периоды неактивности.

Как показано на фиг. 1, процессор MCU 8 подключен к Wi-Fi чипу 9 через последовательный порт UART 14.

UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) - это стандартный аппаратный интерфейс для последовательной передачи данных между устройствами, которое позволяет им обмениваться данными по одному биту за раз.

При этом порт UART 14 включает интерфейсы MOSI и MISO (фиг. 1).

Кроме того, процессор MCU 8 также соединен со световым индикатором 10 для отображения сетевого подключения Wi-Fi модуля 7 с функцией маршрутизатора. В качестве светового индикатора 10 может быть использована, например, светодиодная лампа.

Как следует из детального описания каждого из элементов устройства чайника, очевидно, что такое подробное описание является необходимым для понимания сущности заявленного решения, но не должно рассматриваться как единственно возможное конструктивное выполнение.

Как следует из изложенного выше описания конструкции Wi-Fi модуля 7 с функцией маршрутизатора, он может реализовать различные режимы работы, такие как мост (bridge), репитер (repeater) или точка доступа (access point). Это позволит его гибкое использование в различных сетевых сценариях.

Таким образом, при помощи встроенного в электрический чайник Wi-Fi модуля с функцией маршрутизатора помимо того, что информация, переданная пользователем посредством Wi-Fi сигнала на чайник, всегда будет выполнена устройством чайника, а ответный информационный сигнал также будет передан от Wi-Fi модуля 7 чайника на командное устройство пользователя 11, но также, что особенно важно, Wi-Fi модуль 7 с функцией маршрутизатора обеспечит беспроводную Wi-Fi связь и управление Wi-Fi сетью для подключенных к нему устройств. То есть такая конструктивная реализация позволит использовать в качестве маршрутизатора бытовой прибор, такой как электрический чайник, что позволит создавать и управлять локальной Wi-Fi сетью на значительной площади, обеспечивая соединение между устройствами и доступ к Интернету.

В качестве приложения для удаленного управления может использоваться приложение IQ НОМЕ.

Как следует из описания возможных выполнений заявленной полезной модели, предложенный электрический чайник с Wi-Fi модулем с функцией маршрутизатора обеспечивает достижение заявленного технического результата, заключающегося в обеспечении стабильного подключения чайника к беспроводной сети Wi-Fi для дистанционного управления режимами его работы при сохранении высокой эффективности работы устройства чайника, так и использование бытового прибора в качестве маршрутизатора для расширения покрытия WiFi сети и снижение нагрузки на другие маршрутизаторы сети.

Работа устройства заключается в следующем.

Wi-Fi чип 9 чайника обнаруживает сигнал Wi-Fi от командного устройства 11 через приемник Wi-Fi сигнала, полученный сигнал передается на MCU процессор 8. В MCU процессоре 8 выполняется обработка данных и далее командный сигнал передается на контроллер чайника 5 для осуществления выполнения команды (нагреть воду, запрос количества воды, установить температуру нагрева, сохранить температуру в течение 30 минут и т.п.). После выполнения команды, контроллер чайника 5 передает информационный сигнал назад в MCU процессор 8, а тот в свою очередь передает его на WiFi чип 9 и далее сигнал передается на командное устройство 11, например, такое как мобильный телефон, компьютер, планшет или умная колонка и т.п. Таким образом: пользователь может видеть рабочее состояние чайника на интерфейсе дисплея мобильного телефона и в необходимых случаях осуществлять контроль работы устройства чайника, например, исключить «сухой нагрев», вызывающий пожары, что также повышает безопасность использования электрического чайника.

При этом следует отметить, что для повышения безопасности при установке первого коммуникационного соединения устройства управления 11 с Wi-Fi модулем 7, для входа в операционный интерфейс требуется аутентификация имени пользователя и пароля, что позволяет избежать злонамеренного вторжения.

Далее будет описана возможность коммутации заявленного устройства чайника с внешними устройствами для осуществления маршрутизации.

Wi-Fi модуль 7 с функцией маршрутизатора получает Wi-Fi сигналы от главного маршрутизатора 13, который раздает Wi-Fi сеть. При этом главный маршрутизатор 13 подключен к сети Интернет 12. Таким образом Wi-Fi модуль 7 с функцией маршрутизатора подключен к сети Интернет 12 через главный маршрутизатор 13.

Кроме этого устройство управления 11 также подключено к сети Интернет 12, а также к облачному серверу 15 через сеть Интернет 12 при помощи беспроводного Wi-Fi соединения.

Когда пользователь находится вне зоны действия локальной сети, командное устройство 11 отправляет команду управления на облачный сервер 15 через сеть Интернет 12, а облачный сервер 15 перенаправляет команду управления на Wi-Fi модуль 7 через сеть Интернета 12 и беспроводной маршрутизатор 13. В свою очередь Wi-Fi чип 9 передает команду на процессор MCU 8, а затем процессор MCU 8 управляет устройством для кипячения воды через контроллер чайника 5 для выполнения соответствующие действия, такого как нагрев, установление температуры нагрева и т.д. Кроме того, информация о завершении вышеуказанной операции, а также информация о рабочем состоянии устройства для кипячения воды, такая как уровень воды в чайнике, открыта ли крышка и т.д., будет передана через Wi-Fi модуль 7 и далее через беспроводной главный маршрутизатор 13 и сеть Интернета 12 на облачный сервер 15 и получено командным устройством управления 11, таким как мобильный телефон, планшет, компьютер и т.п. Таким образом при осуществлении доступа к облачному серверу 15 через сеть Интернета 12 (например, 2G/3G/4G или общедоступная сеть Wi-Fi), можно увидеть рабочее состояние устройства чайника на интерфейсе дисплея мобильного телефона или планшета или компьютера, тем самым осознавая, что несмотря на большое расстояние чайник управляется и состояние чайника также понятно.

Кроме этого Wi-Fi модуль 7 с функцией маршрутизатора выполняет функции маршрутизации, направляя трафик между устройствами в локальной сети и между локальной сетью и внешней сетью, такой как Интернет. Это осуществляется с помощью IP-адресации и протоколов маршрутизации.

Когда устройство, находящее поблизости, отправляет данные, они упаковываются в пакеты, которые содержат исходный IP-адрес отправителя и IP-адрес назначения. Wi-Fi модуль 7 с функцией маршрутизатора анализирует эти пакеты и использует информацию о сетевой конфигурации для принятия решения о передаче пакета.

При этом если пакет предназначен для устройства внутри локальной сети, Wi-Fi модуль 7 с функцией маршрутизатора выполняет внутреннюю маршрутизацию, определяя наличие устройства в локальной сети и пересылая пакет напрямую к нему. То есть в этом случае WiFi модуль 7 с функцией маршрутизатора служит мостом между устройствами внутри сети.

Если пакет предназначен для устройства во внешней сети, такой как Интернет 12, WiFi модуль 7 с функцией маршрутизатора выполняет внешнюю маршрутизацию, а именно передает пакет на главный маршрутизатор 13. В свою очередь главный маршрутизатор 13 получив пакет проверяет свою таблицу маршрутизации, чтобы определить наилучший путь для доставки пакета к его назначению. Главный маршрутизатор 13 использует протоколы маршрутизации, такие как OSPF (Open Shortest Path First) или BGP (Border Gateway Protocol), для обмена информацией о сетевых маршрутах с другими маршрутизаторами в сети. Когда главный маршрутизатор 13 определяет оптимальный путь для пакета, он пересылает его через соответствующий интерфейс, направляя его во внешнюю сеть Интернет 12. При этом главный маршрутизатор 13 соединяется с Wi-Fi модуль 7 с функцией маршрутизатора (то есть другим маршрутизатором) при помощи беспроводного WiFi соединения.

Таким образом, маршрутизация трафика в Wi-Fi модуле 7 с функцией маршрутизатора позволяет эффективно передавать данные между устройствами внутри локальной сети и обеспечивать доступ в сеть Интернет 12 для подключенных к нему устройств, в том числе устройств, используемых в системе умного дома.

Wi-Fi модуль 7 с функцией маршрутизатора конфигурируется с помощью специального программного обеспечения или веб-интерфейса. Здесь вы устанавливаете параметры сети, такие как SSID (имя сети), пароль, тип шифрования и другие настройки безопасности. При этом устройства, в том числе устройства в системе умного дома, подключаются к Wi-Fi сети, созданной Wi-Fi модулем 7 с функцией маршрутизатора. Это может быть выполнено путем выбора созданной сети в списке доступных Wi-Fi сетей на устройстве и ввода пароля для подключения.

Посредством использования бытового прибора дополнено функцией маршрутизатора существенно расширяется зона покрытия Wi-Fi сигналом. То есть чайник можно использовать в качестве дополнительной точки доступа, ретранслятора или Wi-Fi маршрутизатора, который может быть настроен для работы в режиме моста или репитера.

Wi-Fi модуль 7 с функцией маршрутизатора обеспечивает базовую безопасность сети, такую как защиту сети с помощью пароля, фильтрацию МАС-адресов и настройку брандмауэра. Он также может поддерживать различные методы шифрования Wi-Fi, такие как WPA2-PSK (Pre-Shared Key) или WPA3, для обеспечения безопасного подключения устройств к сети.

Таким образом, бытовой прибор, такой как чайник с Wi-Fi модулем с функцией маршрутизатора может быть использован в системе умного дома и выполнять роль центрального устройства для управления сетью, обеспечения связи между устройствами и доступа в сеть Интернет. Чайник с Wi-Fi модулем с функцией маршрутизатора позволяет подключенным устройствам обмениваться данными, получать удаленный доступ и выполнять задачи в рамках умного дома.

Помимо этого бытовой прибор, такой как чайник с Wi-Fi модулем с функцией маршрутизатора может быть использован для расширения зоны покрытия Wi-Fi сигнала в офисных зданиях, так как такой бытовой прибор имеется в наличии практически во всех офисах. В этом случае Wi-Fi модуль с функцией маршрутизатора может быть использован в режиме "моста" или "репитера".

За счет использования такого оригинального решения Wi-Fi модуля в устройстве чайника обеспечивается как повышение стабильности подключения чайника к беспроводной сети Wi-Fi для дистанционного управления режимами его работы при сохранении высокой эффективности работы устройства чайника, так и использование бытового прибора в качестве маршрутизатора для расширения покрытия Wi-Fi сети и снижение нагрузки на другие маршрутизаторы сети.

В качестве приложения для удаленного управления может использоваться приложение IQ НОМЕ.

Прием и передача данных между портативным устройством с установленным приложением и устройством, принимающим команды (Wi-Fi модуль с функцией маршрутизатора в корпусе чайника), осуществляется с использованием такого вида связи/соединения как Wi-Fi.

Таким образом, предложенный электрический чайник с Wi-Fi управлением, включающий перечисленные выше элементы, обеспечивает как удаленное управление из приложения при помощи Wi-Fi сети так и использование бытового прибора в качестве маршрутизатора..

Как следует из описания возможных выполнений заявленной полезной модели, предложенный электрический чайник с функциями удаленного управления обеспечивает достижение заявленного технического результата, заключающегося в обеспечении стабильного подключения чайника к беспроводной сети Wi-Fi для дистанционного управления режимами его работы при сохранении высокой эффективности работы устройства чайника, так и использование бытового прибора в качестве маршрутизатора для расширения покрытия Wi-Fi сети и снижение нагрузки на другие маршрутизаторы сети.

Учитывая новизну совокупности существенных признаков, техническое решение поставленной задачи, существенность всех общих и частных признаков полезной модели, доказанных в разделе «Уровень техники» и «Раскрытие полезной модели»; доказанную в разделе «Осуществление и промышленная реализация полезной модели» техническую осуществимость и промышленную применимость предложенного устройства; решение поставленных задач и уверенное достижение требуемого технического результата при реализации и использовании полезной модели, по нашему мнению, заявленное устройство удовлетворяет всем требованиям охраноспособности, предъявляемым к полезным моделям.

Проведенный анализ показывает также, что все общие и частные признаки полезной модели являются существенными, так как каждый из них необходим, а все вместе они не только достаточны для достижения цели полезной модели, но и позволяют реализовать ее промышленным способом.

Claims (2)

1. Электрический чайник с Wi-Fi модулем содержит корпус с нагревательным элементом, блок управления работой чайника, включающий контроллер чайника и соединенные с ним термостат чайника, блок ручного управления чайника, Wi-Fi модуль чайника, отличающийся тем, что Wi-Fi модуль чайника выполнен с функцией маршрутизатора и содержит Wi-Fi чип, соединенный с MCU процессором.

2. Электрический чайник по п. 1, отличающийся тем, что на корпусе чайника выполнен световой индикатор для отображения сетевого подключения Wi-Fi модуля с функцией маршрутизатора.

Images