RU2662384C1 - Led screen with wireless data transfer bus (options) - Google Patents
Led screen with wireless data transfer bus (options) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2662384C1 RU2662384C1 RU2017114797A RU2017114797A RU2662384C1 RU 2662384 C1 RU2662384 C1 RU 2662384C1 RU 2017114797 A RU2017114797 A RU 2017114797A RU 2017114797 A RU2017114797 A RU 2017114797A RU 2662384 C1 RU2662384 C1 RU 2662384C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- waveguides
- screen
- led screen
- wireless data
- data bus
- Prior art date
Links
- 238000012546 transfer Methods 0.000 title abstract description 12
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 55
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 34
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 claims abstract description 23
- 238000004891 communication Methods 0.000 abstract description 17
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 4
- 230000036039 immunity Effects 0.000 description 4
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 241000446313 Lamella Species 0.000 description 3
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 3
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 3
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 3
- 238000003698 laser cutting Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000010137 moulding (plastic) Methods 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000005058 metal casting Methods 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
- G09F9/00—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements
- G09F9/30—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements in which the desired character or characters are formed by combining individual elements
- G09F9/33—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements in which the desired character or characters are formed by combining individual elements being semiconductor devices, e.g. diodes
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B3/00—Line transmission systems
- H04B3/52—Systems for transmission between fixed stations via waveguides
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
- Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)
Abstract
Description
Группа изобретений относится к области устройств для представления меняющегося информационного материала, а также к области устройств или схем для управления индикаторными устройствами и может быть использована для создания устройств демонстрации наружной видеорекламы.The group of inventions relates to the field of devices for presenting changing information material, as well as to the field of devices or circuits for controlling display devices and can be used to create devices for demonstrating outdoor video advertising.
Уровень техникиState of the art
Из существующего уровня техники известно устройство электрооптического соединения модулей видеостен (ЕР 0604719 А1, G06F 3/14, G09F 9/35, H04N 9/12, 28.12.1992). Устройство видеостены характеризуется тем, что каждый видеомодуль имеет в своем составе два оптических приемопередатчика. Данные передаются от центрального контроллера через видеомодули последовательно. Видеомодули осуществляют функцию ретрансляторов, передавая сигнал по цепочке. Оптический сигнал поступает в оптический приемник видеомодуля, преобразуется в электрический сигнал, затем опять преобразуется в оптический сигнал и передается через оптический передатчик следующему видеомодулю. Недостатки: данные передаются через цепочку видеомодулей, что снижает надежность видеостены: при выходе из строя одного видеомодуля перестают работать все видеомодули, которые идут за ним в цепочке; двойное преобразование оптического сигнала в электрический и обратно в каждом видеомодуле снижает надежность и скорость передачи информации; нарастание временной задержки распространения сигнала после каждого видеомодуля в цепочки снижает общую пропускную способность линии связи; из-за внешнего расположения канала передачи данных приходится бороться с внешними оптическими помехам; из-за внешнего расположения канала передачи данных приходится бороться с загрязнением оптических приемопередатчиков.The prior art device is known for electro-optical connection of video wall modules (EP 0604719 A1, G06F 3/14, G09F 9/35,
Из существующего уровня техники известно устройство переносного светодиодного экрана (RU 2411590, G09F 19/22, G09F 13/08, 27.02.2009). Устройство содержит несколько светодиодных модулей, размещенных в пространстве таким образом, что каждый модуль формирует в пространстве фрагмент изображения, соответствующий его местоположению. Разборные модули содержат соединительные планки, к которым крепятся линейки со светодиодами, источник питания светодиодов и узел электроники, включающий микроконтроллер, подающий управляющие сигналы в соответствии с фрагментом изображения. Узел электроники модуля содержит устройство управления, передающее информацию о показываемом фрагменте изображения по беспроводным линиям связи. Недостатки: при больших размерах экрана для обеспечения стабильности и скорости передачи данных необходимо повышать мощность всех приемопередатчиков, это не всегда возможно из-за наличия стандартов уровней электромагнитного излучения; при больших размерах экрана устройство имеет низкую помехозащищенность, это влияет на скорость и стабильность передачи данных; существует возможность взлома системы через беспроводной канал связи и несанкционированной трансляции произвольного изображения; существует возможность вывода экрана из строя с помощью источника электромагнитных помех заданной частоты.A portable LED screen device is known from the prior art (RU 2411590, G09F 19/22, G09F 13/08, 02/27/2009). The device contains several LED modules placed in space in such a way that each module forms a fragment of the image in space corresponding to its location. Collapsible modules contain connection strips to which the rulers with LEDs are attached, an LED power supply and an electronics unit, including a microcontroller that supplies control signals in accordance with a fragment of the image. The electronics node of the module contains a control device that transmits information about the displayed image fragment via wireless communication lines. Disadvantages: with large screen sizes, to ensure stability and data transfer speed, it is necessary to increase the power of all transceivers, this is not always possible due to the presence of standards for electromagnetic radiation levels; with large screen sizes, the device has low noise immunity, this affects the speed and stability of data transfer; there is the possibility of hacking the system through a wireless communication channel and unauthorized broadcasting of arbitrary images; it is possible to disable the screen using a source of electromagnetic interference of a given frequency.
Из существующего уровня техники известно устройство уличной рекламной системы (CN 159492379, G09F 9/33, 24.06.2015). Устройство содержит потоковый медиасервер и систему управления рекламным контентом, подключенную к медиасерверу. Медиасервер выдает данные видеопотока через множество беспроводных точек доступа. Каждая точка доступа охватывает несколько принимающих точек доступа, подключенных к микрокомпьютерам, которые в свою очередь выдают данные видеопотока на несколько светодиодных модулей. Недостатки: необходимо обеспечить управление беспроводными точками доступа с помощью специального контроллера или с помощью специального алгоритма, иначе из-за близости расположения их относительно друг друга неизбежно будет возникать много коллизий сессий передачи данных, вследствие чего пропускная способность каналов будет низкой; при больших размерах экрана устройство имеет низкую помехозащищенность, это влияет на скорость и стабильность передачи данных; существует возможность взлома системы через беспроводной канал связи и несанкционированной трансляции произвольного изображения; существует возможность вывода экрана из строя с помощью источника электромагнитных помех заданной частоты; при больших размерах экрана для обеспечения стабильности и скорости передачи данных необходимо повышать мощность всех приемопередатчиков, это не всегда возможно из-за наличия стандартов уровней электромагнитного излучения.From the existing level of technology, a device for street advertising system is known (CN 159492379, G09F 9/33, 06/24/2015). The device comprises a streaming media server and an advertising content management system connected to a media server. The media server provides video stream data through a variety of wireless access points. Each access point covers several receiving access points connected to microcomputers, which in turn provide video stream data to several LED modules. Disadvantages: it is necessary to provide control of wireless access points using a special controller or using a special algorithm, otherwise, due to their proximity to each other, many collisions of data transfer sessions will inevitably occur, as a result of which the bandwidth will be low; with large screen sizes, the device has low noise immunity, this affects the speed and stability of data transfer; there is the possibility of hacking the system through a wireless communication channel and unauthorized broadcasting of arbitrary images; it is possible to disable the screen using a source of electromagnetic interference of a given frequency; with large screen sizes, to ensure stability and data transfer speed, it is necessary to increase the power of all transceivers, this is not always possible due to the presence of standards for electromagnetic radiation levels.
Из существующего уровня техники известно устройство распределенного беспроводного светодиодного экрана (CN 83401002, G09F 9/33, G09G 3/32, G09G 3/14, 15.11.2007). Система отображения состоит из беспроводного контроллера и множества беспроводных светодиодных модулей. При работе устройства фрагменты изображения предварительно передаются на светодиодные модули через беспроводной контроллер и сохраняются внутри светодиодного модуля. После чего с помощью синхронных сигналов управления, поступающих через беспроводной контроллер, картинка отображается одновременно на всех светодиодных модулях, формируя цельное изображение. Недостатки: при использовании больших светодиодных экранов придется использовать несколько видеоконтроллеров, это влечет за собой необходимость синхронизации работы соседних видеоконтроллеров или создания системы электромагнитных экранов для разграничения сигналов от соседних видеоконтроллеров; при больших размерах экрана устройство имеет низкую помехозащищенность; существует возможность взлома системы через беспроводной канал связи и несанкционированной трансляции произвольного изображения.A device of a distributed wireless LED screen is known from the prior art (CN 83401002, G09F 9/33, G09G 3/32, G09G 3/14, 11/15/2007). The display system consists of a wireless controller and many wireless LED modules. When the device is operating, fragments of the image are preliminarily transmitted to the LED modules through a wireless controller and stored inside the LED module. Then, with the help of synchronous control signals received through the wireless controller, the picture is displayed simultaneously on all LED modules, forming a complete image. Disadvantages: when using large LED screens, you will have to use several video controllers, this entails the need to synchronize the operation of neighboring video controllers or create a system of electromagnetic screens to distinguish signals from neighboring video controllers; with large screen sizes, the device has low noise immunity; There is the possibility of hacking the system through a wireless communication channel and unauthorized broadcasting of arbitrary images.
Недостатки существующих решенийDisadvantages of Existing Solutions
Светодиодные экраны имеют множество соединительных проводов и разъемов, по которым, передаются данные. Количество разъемных контактов в светодиодных экранах может достигать нескольких тысяч на квадратный метр. Как известно, одной из основных причин снижения надежности сложных электронных систем является низкая надежность разъемов, соединяющих различные электронные блоки. Чем больше разъемных контактов, тем ниже надежность электронной системы. Для обеспечения высокой надежности передачи данных в светодиодных экранах используют качественные и дорогие разъемы, это значительно повышает стоимость экрана. Большие светодиодные экраны могут содержать сотни светодиодных сегментов, это требует создания сложной сети соединений и системы распределения сигналов в этой сети.LED screens have many connecting wires and connectors through which data is transmitted. The number of detachable contacts in LED screens can reach several thousand per square meter. As you know, one of the main reasons for reducing the reliability of complex electronic systems is the low reliability of the connectors connecting various electronic components. The more pluggable contacts, the lower the reliability of the electronic system. To ensure high reliability of data transmission in LED screens, high-quality and expensive connectors are used, this significantly increases the cost of the screen. Large LED screens can contain hundreds of LED segments, this requires the creation of a complex network of connections and a signal distribution system in this network.
Из существующего уровня техники известны светодиодные экраны, в которых используются беспроводные способы передачи данных. В светодиодных экранах с беспроводной передачей данных возникают сложности с обеспечением помехозащищенности беспроводных каналов связи и с обеспечением безопасности передачи информации через эти каналы связи. В экранах с большими площадями требуется создавать систему ретрансляции сигналов с помощью беспроводных ретрансляторов или размещать по всей площади сзади экрана несколько передатчиков, соединенных проводами с центральным контроллером. Подобные решения сложны в разработке и настройке. Сигналы точек ретрансляции пересекаются, и требуется использовать специальные алгоритмы для предотвращения коллизий. Из-за вышеперечисленных проблем беспроводные системы передачи данных не получили широкого распространения и используются в основном там, где технический персонал может непосредственно контролировать работу таких экранов: на концертах, выставках и массовых мероприятиях.LED screens are known in the art that use wireless data transmission methods. In LED screens with wireless data transmission, difficulties arise in ensuring the noise immunity of wireless communication channels and in ensuring the security of information transmission through these communication channels. In screens with large areas, it is required to create a signal relay system using wireless repeaters or to place several transmitters across the entire area behind the screen, connected by wires to the central controller. Such solutions are difficult to develop and configure. The signals of the relay points intersect, and special algorithms are required to prevent collisions. Due to the above problems, wireless data transmission systems are not widespread and are used mainly where technical personnel can directly control the operation of such screens: at concerts, exhibitions and public events.
Беспроводная шина передачи данных предназначена для того, чтобы объединить отдельные сегменты экрана и контроллеры управления с помощью надежной беспроводной среды передачи данных. Передача сигналов по волноводам обеспечивает решение большинства проблем, возникающих при использовании беспроводных подключений в светодиодных экранах. Отпадает необходимость развертывать и настраивать сложную сетевую структуру при установке светодиодного экрана с беспроводной шиной данных, так как все сигналы идут внутри этой шины. Снижается сложность системы управления светодиодным экраном из-за отсутствия необходимости в ретрансляции сигналов. Снижается стоимость системы передачи данных в светодиодных экранах, так как стоимость беспроводных передатчиков значительно ниже системы надежных кабелей и разъемов.The wireless data bus is designed to integrate individual screen segments and control controllers with a reliable wireless data medium. Signal transmission through waveguides provides a solution to most of the problems that arise when using wireless connections in LED screens. There is no need to deploy and configure a complex network structure when installing an LED screen with a wireless data bus, since all the signals go inside this bus. The complexity of the control system of the LED screen is reduced due to the absence of the need for relaying signals. The cost of the data transmission system in LED screens is reduced, since the cost of wireless transmitters is much lower than the system of reliable cables and connectors.
Экраны с беспроводной системой передачи данных по волноводам могут работать в городской среде с высоким уровнем электромагнитных помех и большим количеством посторонних устройств, работающих в том же диапазоне частот (Wi-Fi, 3G, 4G-устройства). Из-за изоляции среды передачи данных от внешней среды исключается возможность взлома системы управления экрана удаленным, беспроводным способом. Также исключается возможность вывода экрана из строя путем подавления беспроводных систем передачи данных с помощью электромагнитных помех. При использовании волноводов сигналы передатчиков практически не ослабляются с ростом расстояния, поэтому отпадает необходимость использования системы ретрансляторов сигналов или необходимость использовать несколько беспроводных точек управления светодиодным экраном. Из-за того что сигнал волноводах практически не ослабляется, а внешние электромагнитные помехи отсутствуют, значительно повышается надежность передачи данных. Вследствие повышения надежности передачи данных многократно повышается скорость передачи данных и снижается количество ошибок при передаче пакетов информации.Screens with a wireless data transmission system for waveguides can work in an urban environment with a high level of electromagnetic interference and a large number of extraneous devices operating in the same frequency range (Wi-Fi, 3G, 4G devices). Due to isolation of the data transmission medium from the external environment, the possibility of breaking into the screen control system by a remote, wireless method is excluded. It also eliminates the possibility of screen failure by suppressing wireless data transmission systems using electromagnetic interference. When using waveguides, the transmitter signals practically do not attenuate with increasing distance, so there is no need to use a system of signal repeaters or the need to use several wireless control points for the LED screen. Due to the fact that the waveguide signal is practically not attenuated, and there are no external electromagnetic interference, the reliability of data transmission is significantly increased. Due to the increase in the reliability of data transmission, the data transfer rate is repeatedly increased and the number of errors in the transmission of information packets is reduced.
Задачами, на решение которых направлено данное изобретение, являются:The tasks to which this invention is directed are:
исключение влияния внешних электромагнитных помех на беспроводные каналы связи светодиодного экрана; исключение возможности взлома беспроводных каналов связи светодиодного экрана; исключение возможности блокировки работы светодиодного экрана с помощью подавления беспроводных каналов связи светодиодного экрана источником электромагнитных помех; повышение надежности передачи данных внутри светодиодного экрана; повышение скорости передачи данных через беспроводные каналы связи светодиодного экрана; обеспечение возможности передачи данных беспроводным способом на большие расстояния внутри светодиодного экрана без ретрансляции или увеличения мощности передатчика; упрощение систем передачи данных светодиодного экрана и алгоритмов управления этими системами; обеспечение возможности использовать для беспроводной передачи данных внутри светодиодного экрана любого диапазона частот; упрощение сборки, развертывания и технического обслуживания светодиодных экранов.elimination of the influence of external electromagnetic interference on the wireless communication channels of the LED screen; elimination of the possibility of breaking into the wireless communication channels of the LED screen; elimination of the possibility of blocking the operation of the LED screen by suppressing the wireless communication channels of the LED screen as a source of electromagnetic interference; improving the reliability of data transfer inside the LED screen; increasing the speed of data transfer via wireless communication channels of the LED screen; the ability to transmit data wirelessly over long distances inside the LED screen without relaying or increasing transmitter power; simplification of LED screen data transmission systems and control algorithms for these systems; providing the ability to use for wireless data transmission inside the LED screen of any frequency range; simplification of assembly, deployment and maintenance of LED screens.
Поставленные задачи решаются следующим образомThe tasks are solved as follows
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На фигурах (1-7) изображены различные варианты устройства светодиодного экрана с беспроводной шиной данных и их разнесенные виды. На фигуре (8) изображен отделяемый контроллер сегмента. На фигуре (9) изображены различные варианты использования волноводов в беспроводной шине передачи данных: (А) волновод в виде трубы; (В) волновод в виде последовательно соединенных труб; (С) волновод в виде параллельно соединенных труб; (D) волновод в виде профиля с двумя продольными отверстиями внутри; (Е) волноводы, встроенные в элемент экрана. На фигурах (10-11) изображены различные варианты приемопередающих устройств, размещенные на контроллере экрана. На фигуре (12) изображен способ подключения контроллера экрана к беспроводной шине передачи данных путем вставки плоских микроволновых антенн в зазоры между волноводами.The figures (1-7) depict various embodiments of the LED screen device with a wireless data bus and their exploded views. The figure (8) shows a detachable segment controller. The figure (9) shows various options for using waveguides in a wireless data bus: (A) a waveguide in the form of a pipe; (B) a waveguide in the form of series-connected tubes; (C) a waveguide in the form of parallel-connected pipes; (D) a waveguide in the form of a profile with two longitudinal holes inside; (E) waveguides embedded in the screen element. The figures (10-11) depict various versions of transceiver devices located on the screen controller. The figure (12) shows a method of connecting a screen controller to a wireless data bus by inserting flat microwave antennas into the gaps between the waveguides.
Список фигурList of Shapes
1. Светодиодный экран со светодиодными модулями, с цельными волноводами, вид спереди.1. LED screen with LED modules, with solid waveguides, front view.
2. Светодиодный экран со светодиодными модулями, с цельными волноводами, разнесенный вид.2. LED screen with LED modules, with solid waveguides, an exploded view.
3. Светодиодный экран со светодиодными ламелями, с цельными волноводами, с контроллерами экрана, вид спереди.3. LED screen with LED slats, with solid waveguides, with screen controllers, front view.
4. Светодиодный экран со светодиодными ламелями, с цельными волноводами, с контроллерами экрана, разнесенный вид.4. LED screen with LED slats, with solid waveguides, with screen controllers, spaced view.
5. Светодиодный экран с отдельными контроллерами сегмента, с волноводами в виде коротких труб, вид спереди.5. LED screen with separate segment controllers, with waveguides in the form of short tubes, front view.
6. Светодиодный экран с встроенными в сегменты экрана волноводами, вид спереди.6. LED screen with waveguides integrated in the screen segments, front view.
7. Светодиодный экран с встроенными в контроллеры сегмента волноводами и с контроллерами экрана, вид спереди.7. LED screen with integrated waveguides in the segment controllers and with screen controllers, front view.
8. Контроллер сегмента с оптическим приемопередатчиком и с микроволновой антенной.8. A segment controller with an optical transceiver and with a microwave antenna.
9. Разные варианты реализации волноводов.9. Different options for the implementation of waveguides.
10. Контроллер экрана с оптическим приемопередатчиком и с микроволновой антенной.10. Screen controller with optical transceiver and with a microwave antenna.
11. Контроллер экрана с плоскими микроволновыми антеннами.11. Screen controller with flat microwave antennas.
12. Использование плоских микроволновых антенн для подключения контроллеров экрана к волноводам.12. Using flat microwave antennas to connect screen controllers to waveguides.
Список элементов, изображенных на фигурахList of items depicted in the figures
1. Сегмент экрана.1. Screen segment.
2. Волновод.2. The waveguide.
3. Зазор для плоской микроволновой антенны.3. Clearance for a flat microwave antenna.
4. Контроллер сегмента.4. The segment controller.
5. Контроллер экрана.5. The screen controller.
6. Светодиодный модуль.6. LED module.
7. Антенна микроволновая.7. Microwave antenna.
8. Оптический приемопередатчик.8. Optical transceiver.
9. Светодиодная ламель.9. LED lamella.
10. Корпус сегмента.10. Segment housing.
11. Отверстие для подключения приемопередатчика.11. The hole for connecting the transceiver.
12. Волновод встроенный.12. The waveguide is built-in.
13. Плоская микроволновая антенна.13. Flat microwave antenna.
УстройствоDevice
Светодиодный экран с беспроводной шиной передачи данных состоит из сегментов экрана (1). Сегменты светодиодного экрана (1) содержат: светодиодные модули (6), встроенные контроллеры сегментов (4) и электромагнитные приемопередатчики. В одном из вариантов реализации светодиодного экрана сегменты экрана (1) содержат отделяемые контроллеры сегментов (4) с электромагнитными приемопередатчиками. Светодиодный экран также может содержать контроллеры экрана (5) с электромагнитными приемопередатчиками. Основная функция контроллеров сегмента (4) - управление светодиодными модулями (6) или светодиодными ламелями (9). Функция контроллеров экрана (5) - управление контроллерами сегментов (4). Электромагнитные приемопередатчики элементов светодиодного экрана подключены к волноводам (2), по которым происходит обмен данными между ними с помощью модулированного электромагнитного излучения.An LED screen with a wireless data bus consists of screen segments (1). The segments of the LED screen (1) contain: LED modules (6), built-in segment controllers (4) and electromagnetic transceivers. In one embodiment of an LED screen, the screen segments (1) comprise detachable segment controllers (4) with electromagnetic transceivers. The LED screen may also include screen controllers (5) with electromagnetic transceivers. The main function of the segment controllers (4) is to control LED modules (6) or LED slats (9). The function of the screen controllers (5) is to control the segment controllers (4). The electromagnetic transceivers of the elements of the LED screen are connected to the waveguides (2), through which data is exchanged between them using modulated electromagnetic radiation.
Беспроводная шина передачи данных представляет собой один волновод (2) или группу из нескольких волноводов (2), по которым происходит передача данных между электромагнитными приемопередатчиками элементов экрана с помощью модулированного электромагнитного излучения. Волноводы (2) могут быть реализованы в виде труб, соединенных последовательно или параллельно. Волноводы могут быть реализованы в виде профилей с одним или более продольными отверстиями внутри для передачи электромагнитного излучения, которые могут соединяться последовательно или параллельно. Волноводы (12) могут быть встроены в корпуса сегментов экрана (1). Волноводы (12) могут быть встроены в корпуса отделяемых контроллеров сегментов (4). К волноводам, встроенным в корпуса сегментов экрана и корпуса контроллеров сегментов, могут подключаться электромагнитные приемопередатчики контроллеров экрана. Для передачи данных в оптическом диапазоне частот электромагнитного излучения волноводы (2) могут быть реализованы в виде светопрозрачных стержней с большим коэффициентом преломления, внутри которых может распространяться модулированное электромагнитное излучение оптического диапазона частот.A wireless data bus is a single waveguide (2) or a group of several waveguides (2) through which data is transmitted between the electromagnetic transceivers of the screen elements using modulated electromagnetic radiation. The waveguides (2) can be implemented in the form of tubes connected in series or in parallel. The waveguides can be implemented in the form of profiles with one or more longitudinal holes inside for the transmission of electromagnetic radiation, which can be connected in series or in parallel. The waveguides (12) can be built into the housing of the screen segments (1). The waveguides (12) can be integrated into the housings of the detachable segment controllers (4). The waveguides embedded in the enclosures of the screen segments and the enclosures of the segment controllers can connect the electromagnetic transceivers of the screen controllers. To transmit data in the optical frequency range of electromagnetic radiation, waveguides (2) can be implemented as translucent rods with a large refractive index, inside which modulated electromagnetic radiation of the optical frequency range can propagate.
Для передачи данных внутри волноводов (2, 12) используются электромагнитные приемопередатчики. Электромагнитные приемопередатчики могут работать в оптическом диапазоне частот электромагнитного излучения с длиной волн от 100 нм до 1 мм. В этом диапазоне частот для передачи данных используются оптические излучатели, а для приема данных - оптические приемники, которые входят в состав оптических приемопередатчиков (8). В качестве оптических приемников могут использоваться фотодиоды. В качестве оптических излучателей могут использоваться светодиоды. Электромагнитные приемопередатчики могут работать в микроволновом диапазоне частот электромагнитного излучения с длиной волны от 100 нм до 300 мм. В этом диапазоне частот для приема и передачи данных используются микроволновые антенны (7, 13). Электромагнитные приемопередатчики микроволнового диапазона могут подключаться к волноводам (2, 12) посредством ввода в отверстия волноводов микроволновых антенн (7) или посредством ввода плоских микроволновых антенн (13) в зазоры (3) между последовательно соединенными волноводами (2, 12). Электромагнитные приемопередатчики оптического диапазона подключаются к волноводам (2, 12) посредством расположения рядом с отверстиями оптических приемопередатчиков (8).To transmit data inside the waveguides (2, 12), electromagnetic transceivers are used. Electromagnetic transceivers can operate in the optical frequency range of electromagnetic radiation with a wavelength of 100 nm to 1 mm. In this frequency range, optical emitters are used for data transmission, and optical receivers, which are part of optical transceivers, are used to receive data (8). As optical receivers, photodiodes can be used. LEDs can be used as optical emitters. Electromagnetic transceivers can operate in the microwave frequency range of electromagnetic radiation with a wavelength of 100 nm to 300 mm. In this frequency range, microwave antennas are used for data reception and transmission (7, 13). Microwave electromagnetic transceivers can be connected to waveguides (2, 12) by inserting microwave antennas (7) into the openings of the waveguides or by inserting flat microwave antennas (13) into the gaps (3) between the waveguides connected in series (2, 12). Optical electromagnetic transceivers are connected to the waveguides (2, 12) by positioning the optical transceivers (8) near the holes.
Устройство изготавливается следующим образом.The device is manufactured as follows.
Сегменты экрана (1) представляют собой металлические корпуса с размещенными спереди светодиодными модулями (6) и размещенными внутри корпусов контроллерами сегментов и блоками питания. Корпуса могут иметь двери сзади для доступа к электронному оборудованию. Сегменты экрана (1) представляют собой металлические рамы с размещенными спереди светодиодными ламелями (9) и подключенными контроллерами сегментов (4). Корпуса сегментов экрана (1) могут быть изготовлены с использованием стандартных методов обработки тонколистового металла (гибка, координатная пробивка, лазерная резка) или с помощью литья металла. Корпуса сегментов экрана (1) могут быть напечатаны на 3D-принтере. Корпуса сегментов экрана (1) также могут быть изготовлены из пластика (литье пластика) или композитных материалов.The screen segments (1) are metal cases with front mounted LED modules (6) and segment controllers and power supplies located inside the cases. Enclosures may have rear doors for access to electronic equipment. The screen segments (1) are metal frames with front mounted LED slats (9) and connected segment controllers (4). The cases of the screen segments (1) can be made using standard methods of processing sheet metal (bending, coordinate punching, laser cutting) or using metal casting. Housings of screen segments (1) can be printed on a 3D printer. The cases of the screen segments (1) can also be made of plastic (plastic molding) or composite materials.
Светодиодные модули (6) представляют собой печатные платы с припаянными спереди светодиодами и другими электронными элементами, размещенными сзади. Светодиодные модули (6) изготавливаются с помощью стандартных промышленных методов сборки электроники. Контроллеры сегментов (4) и контроллеры экрана (5) также представляют собой электронные платы, которые изготавливаются с помощью стандартных промышленных методов сборки электроники. Контроллеры сегмента (4) и контроллеры экрана (5) размещаются в корпусах, которые могут быть изготовлены из пластика или металла с помощью стандартных производственных методов.LED modules (6) are printed circuit boards with front-mounted LEDs and other electronic elements located at the back. LED modules (6) are manufactured using standard industrial electronics assembly methods. Segment controllers (4) and screen controllers (5) are also electronic circuit boards that are manufactured using standard industrial electronics assembly methods. Segment controllers (4) and screen controllers (5) are housed in housings that can be made of plastic or metal using standard manufacturing methods.
Волноводы (2, 12) могут изготавливаться методом экструзии алюминия, меди или другого металла, при необходимости после экструзии может производиться фрезеровка для формирования монтажных отверстий и отверстий (11, 3) для ввода микроволновых антенн (7, 13) или подключения оптических приемопередатчиков (8). Волноводы (2, 12) также могут изготавливаться из пластика (методом экструзии) с последующей металлизацией. Волновод (2, 12) любой сложной формы может быть напечатан с помощью 3D-принтера или изготовлен на фрезерном станке с помощью фрезеровки цельного куска металла. Волноводы (2) для оптического диапазона электромагнитных волн могут быть изготовлены методом литья пластика.The waveguides (2, 12) can be produced by extrusion of aluminum, copper or another metal, if necessary, after extrusion, milling can be performed to form mounting holes and holes (11, 3) for introducing microwave antennas (7, 13) or connecting optical transceivers (8 ) Waveguides (2, 12) can also be made of plastic (by extrusion) with subsequent metallization. A waveguide (2, 12) of any complex shape can be printed using a 3D printer or manufactured on a milling machine using the milling of a single piece of metal. The waveguides (2) for the optical range of electromagnetic waves can be made by plastic molding.
Электромагнитные приемопередатчики могут изготавливаться в виде встроенных в печатные платы контроллеров сегментов (4) и контроллеров экрана (5) электронных блоков или в виде отдельных электронных плат. Микроволновые антенны (7) могут быть изготовлены из проволоки или металлического прутка методом токарной обработки или штамповки. Плоские микроволновые антенны (13) могут быть изготовлены из листа металла методом фрезеровки или лазерной резки или в виде печатных плат с дорожками подходящей формы для эффективного излучения микроволнового сигнала несущей частоты. Оптические приемопередатчики представляют собой комбинацию из светодиода и фотодиода, размещенных в закрытом корпусе. Светодиоды и фотодиоды изготавливаются с помощью существующих промышленных методов.Electromagnetic transceivers can be made in the form of segment controllers (4) and screen controllers (5) of electronic units integrated in printed circuit boards or as separate electronic boards. Microwave antennas (7) can be made of wire or a metal bar by turning or stamping. Flat microwave antennas (13) can be made of a metal sheet by milling or laser cutting, or in the form of printed circuit boards with tracks of a suitable shape for efficiently emitting a microwave carrier signal. Optical transceivers are a combination of an LED and a photodiode housed in a sealed enclosure. LEDs and photodiodes are manufactured using existing industrial methods.
Работа устройства осуществляется следующим образом.The operation of the device is as follows.
Контроллеры экрана (5) получают данные для видеотрансляции через мобильную сеть связи, используя встроенные приемопередатчики мобильной связи. Данные видеотрансляции сохраняются в устройствах хранения информации контроллеров экрана (5). Контроллеры экрана (5) разделяют данные видеотрансляции на блоки данных, соответствующие сегментам экрана (1). Блоки данных через беспроводную шину передачи данных передаются контроллерам сегментов. Если используются несколько контроллеров экрана (5), они могут обмениваться информацией между собой и разделять функции управления сегментами экрана (1). В некоторых вариантах реализации контроллеры экрана (5) могут быть встроены в сегменты экрана (1) или подключены к ним. В этом случае передача данных по волноводам происходит между приемопередатчиками сегментов экрана (1).Screen controllers (5) receive data for video broadcasting through a mobile communication network using the built-in mobile transceivers. Video broadcast data is stored in the screen controller information storage devices (5). Screen controllers (5) divide the video data into data blocks corresponding to the screen segments (1). Blocks of data via a wireless data bus are transmitted to the segment controllers. If several screen controllers (5) are used, they can exchange information among themselves and share the functions of controlling screen segments (1). In some embodiments, the screen controllers (5) may be integrated into or connected to screen segments (1). In this case, the transmission of data along waveguides occurs between the transceivers of the screen segments (1).
Передача данных внутри беспроводной шины передачи данных производится следующим образом: при передаче данных электромагнитные приемопередатчики с помощью высокочастотных электрических колебаний возбуждают микроволновые антенны (7, 13), размещенные внутри волноводов (2, 12). Микроволновые антенны (7, 13) излучают высокочастотные электромагнитные волны внутри волноводов (2, 12). Модулированное микроволновое излучение проходит через волноводы (2, 12) с минимальной потерей мощности сигнала на протяжении волноводов. Расположенные по всей длине волноводов (2, 12) микроволновые антенны (7, 13) принимают модулированное микроволновое излучение и демодулируют принятый сигнал с помощью встроенного демодулятора, извлекая данные. Для передачи и приема данных могут использоваться специально разработанные протоколы передачи данных или существующие стандарты связи WiFI, WiGig и другие.Data transmission inside a wireless data bus is as follows: when transmitting data, electromagnetic transceivers with the help of high-frequency electric oscillations excite microwave antennas (7, 13) located inside the waveguides (2, 12). Microwave antennas (7, 13) emit high-frequency electromagnetic waves inside waveguides (2, 12). Modulated microwave radiation passes through the waveguides (2, 12) with minimal loss of signal power throughout the waveguides. The microwave antennas (7, 13) located along the entire length of the waveguides (2, 12) receive modulated microwave radiation and demodulate the received signal using the built-in demodulator, extracting data. For the transmission and reception of data, specially developed data transfer protocols or existing communication standards WiFI, WiGig and others can be used.
В одном из вариантов реализации устройства данные могут передаваться через волноводы (2, 12) с помощью модулированного оптического излучения. В этом случае функционирование устройства происходит следующим образом: приемопередатчики управляют током светодиодов или лазерных диодов, которые излучают оптический сигнал в волновод (2, 12), предназначенный для распространения оптического излучения. Оптические приемники с помощью фотодиодов принимают входящий световой поток и преобразуют его в ток. Далее ток усиливается и преобразовывается в напряжение. Электрические импульсы подаются на демодулирующее устройство и в результате демодуляции из него извлекают данные. В некоторых вариантах реализации устройства оптические и микроволновые сигналы могут передаваться через один и тот же волновод (2, 12).In one embodiment of the device, data can be transmitted through waveguides (2, 12) using modulated optical radiation. In this case, the functioning of the device is as follows: the transceivers control the current of LEDs or laser diodes that emit an optical signal into a waveguide (2, 12), designed to propagate optical radiation. Optical receivers using photodiodes receive the incoming light flux and convert it into current. Further, the current is amplified and converted into voltage. Electrical pulses are fed to a demodulating device and as a result of demodulation, data is extracted from it. In some embodiments of the device, optical and microwave signals can be transmitted through the same waveguide (2, 12).
После приема данных контроллеры сегментов (4) разделяют входящий поток данных видеотрансляции на несколько потоков для управления отдельными светодиодными модулями (6) или светодиодными ламелями (9) сегмента экрана (1). Если светодиодные модули (6) подключены к контроллерам сегментов (4) с помощью проводов, то управляющий сигнал проходит по проводам к драйверам светодиодов светодиодных модулей (6). В случае использования беспроводного подключения светодиодных модулей (6) или светодиодных ламелей (9) к контроллерам сегментов (4), данные передаются беспроводным способом встроенными в светодиодные модули (6) или светодиодные ламели (9) контроллерами, которые управляют драйверами светодиодов, формируя управляющие последовательности сигналов. Драйверы светодиодов в соответствии с входящим сигналом управляют электрическим током, проходящим через светодиоды. При прохождении электрического тока светодиоды излучают свет, формируя картинку изображения на поверхности светодиодных модулей (6) или светодиодных ламелей (9).After receiving the data, the segment controllers (4) divide the incoming video stream data stream into several streams for controlling individual LED modules (6) or LED slats (9) of the screen segment (1). If the LED modules (6) are connected to the segment controllers (4) using wires, the control signal passes through the wires to the LED drivers of the LED modules (6). In the case of using wireless connection of LED modules (6) or LED lamellas (9) to segment controllers (4), data is transmitted wirelessly by controllers that control LED drivers, forming control sequences, integrated into LED modules (6) or LED lamellas (9) signals. LED drivers, in accordance with the incoming signal, control the electric current passing through the LEDs. When electric current passes, the LEDs emit light, forming a picture of the image on the surface of the LED modules (6) or LED slats (9).
Claims (32)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017114797A RU2662384C1 (en) | 2017-04-26 | 2017-04-26 | Led screen with wireless data transfer bus (options) |
| PCT/RU2018/000035 WO2018199802A1 (en) | 2017-04-26 | 2018-01-25 | Wireless busbar for transmitting data for led screens |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017114797A RU2662384C1 (en) | 2017-04-26 | 2017-04-26 | Led screen with wireless data transfer bus (options) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2662384C1 true RU2662384C1 (en) | 2018-07-25 |
Family
ID=62981729
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017114797A RU2662384C1 (en) | 2017-04-26 | 2017-04-26 | Led screen with wireless data transfer bus (options) |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2662384C1 (en) |
| WO (1) | WO2018199802A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2726807C1 (en) * | 2017-03-02 | 2020-07-15 | Медиа Граф Дипот Инк. | Independently controlled led modules for displaying preset configurations |
| RU2803289C1 (en) * | 2022-04-22 | 2023-09-12 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" (ФИЦ КНЦ СО РАН, КНЦ СО РАН) | Device for bidirectional signal transmission of communication systems through a metal screen |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080136348A1 (en) * | 2006-06-09 | 2008-06-12 | Element Labs, Inc. | Light-emitting display architecture |
| US20090009103A1 (en) * | 2007-07-05 | 2009-01-08 | Tyco Electronics Corporation | Wireless controlled light emitting assembly |
| RU2343510C2 (en) * | 2003-12-22 | 2009-01-10 | Моторола, Инк. | Dual-mode display |
| US20090297157A1 (en) * | 2002-10-24 | 2009-12-03 | Nakagawa Laboratories, Inc. | Emergency lamp and wireless emergency lamp data transmission system |
| RU138777U1 (en) * | 2013-10-22 | 2014-03-20 | Общество с ограниченной ответственностью "НАТА-ИНФО" | COMPOSITION LED MODULE |
| WO2016022323A1 (en) * | 2014-08-08 | 2016-02-11 | Motorola Solutions, Inc. | Light emitting diode (led) display for a portable communication device |
| EP2932556B1 (en) * | 2012-12-17 | 2017-06-07 | Keyssa, Inc. | Modular electronics |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3995238A (en) * | 1975-06-30 | 1976-11-30 | Epsilon Lambda Electronics Corporation | Image waveguide transmission line and mode launchers utilizing same |
| DE60223653T2 (en) * | 2002-05-07 | 2008-10-30 | Abb Research Ltd. | Microwave conductor bus for digital devices |
| JP2012186796A (en) * | 2011-02-18 | 2012-09-27 | Sony Corp | Signal transmission device and electronic apparatus |
-
2017
- 2017-04-26 RU RU2017114797A patent/RU2662384C1/en not_active IP Right Cessation
-
2018
- 2018-01-25 WO PCT/RU2018/000035 patent/WO2018199802A1/en active Application Filing
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090297157A1 (en) * | 2002-10-24 | 2009-12-03 | Nakagawa Laboratories, Inc. | Emergency lamp and wireless emergency lamp data transmission system |
| RU2343510C2 (en) * | 2003-12-22 | 2009-01-10 | Моторола, Инк. | Dual-mode display |
| US20080136348A1 (en) * | 2006-06-09 | 2008-06-12 | Element Labs, Inc. | Light-emitting display architecture |
| US20090009103A1 (en) * | 2007-07-05 | 2009-01-08 | Tyco Electronics Corporation | Wireless controlled light emitting assembly |
| EP2932556B1 (en) * | 2012-12-17 | 2017-06-07 | Keyssa, Inc. | Modular electronics |
| RU138777U1 (en) * | 2013-10-22 | 2014-03-20 | Общество с ограниченной ответственностью "НАТА-ИНФО" | COMPOSITION LED MODULE |
| WO2016022323A1 (en) * | 2014-08-08 | 2016-02-11 | Motorola Solutions, Inc. | Light emitting diode (led) display for a portable communication device |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2726807C1 (en) * | 2017-03-02 | 2020-07-15 | Медиа Граф Дипот Инк. | Independently controlled led modules for displaying preset configurations |
| RU2803289C1 (en) * | 2022-04-22 | 2023-09-12 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" (ФИЦ КНЦ СО РАН, КНЦ СО РАН) | Device for bidirectional signal transmission of communication systems through a metal screen |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2018199802A1 (en) | 2018-11-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Saha et al. | Survey on optical camera communications: challenges and opportunities | |
| Căilean et al. | Current challenges for visible light communications usage in vehicle applications: A survey | |
| Sarkar et al. | Li-Fi technology: data transmission through visible light | |
| Kuppusamy et al. | Survey and challenges of Li-Fi with comparison of Wi-Fi | |
| EP3635883B1 (en) | An optical wireless communication system and adaptive optical wireless communication network | |
| Ghassemlooy et al. | Optical camera communications | |
| WO2015139159A1 (en) | Multi-functional smart led systems with visible light communication and ip-based radiofrequency connectivity | |
| Hou et al. | A brief survey of optical wireless communication | |
| JP2013527630A5 (en) | ||
| CN103684529A (en) | Signal transmission method and device | |
| CN109075859A (en) | Modularization, wireless optical antenna | |
| Bhalerao et al. | Visible light communication: A smart way towards wireless communication | |
| Nivrutti et al. | Light-Fidelity: a reconnaissance of future technology | |
| US8977133B2 (en) | Distributed communications system employing free-space-optical link(S), and related components and methods | |
| KR20170084709A (en) | Image sensor communication system based on dimmable M-PSK | |
| Cosmas et al. | Internet of radio-light: 5g broadband in buildings | |
| RU2662384C1 (en) | Led screen with wireless data transfer bus (options) | |
| JP6687454B2 (en) | Wireless base station structure | |
| WO2022236343A1 (en) | Two-mode smart lighting system for rf and lifi data transmission, and lifi light modulation method on three parallel data streams using both visible and infrared lights | |
| Isik et al. | Applicability of Li-Fi technology for industrial automation systems | |
| Murawwat et al. | An overview of LiFi: a 5G candidateTechnology | |
| WO2018097751A1 (en) | Led screen device with data transmission over waveguides | |
| US20190140732A1 (en) | Wireless Access Bridge | |
| CN105790835B (en) | A data center wireless optical communication system | |
| CN106680771A (en) | Reverse positioning system and method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190427 |