BG2992U1 - Модулна развойна система - Google Patents

Abstract

Модулна развойна система, улесняваща създаването и изследването на електронни схеми, състояща се от дънна платка със съединители за включване на функционални модули, съдържащи електронни компоненти. Системата предоставя възможност за лесен и гъвкав начин за свързване на функционалните модули посредством свързващи модули без използване на проводници и кабели. Дънната платка включва съединители за поставяне на модулите, групирани в квадратни клетки. Клетките са свързвани посредством сигнални и захранващи изводи на съединителите. Сигналните изводи на долните съединители на всяка клетка са свързани с изводите на горните съединители на съседната долна клетка. Аналогично левите изводи на всяка клетка са свързани с десните изводи на съседната лява клетка Захранващите шини са свързани еднакво към четирите съединителя в клетките, като първите изводи на долния, левия, горния и десния съединител са ориентирани съответно наляво, нагоре, надясно и надолу.

Description

Област на техниката

Полезният модел се отнася до модулна развойна система и намира приложение в изследователската и учебната дейност, свързана с проектирането и създаването на работещи модели на различни електронни схеми, включващи интегрални схеми с различна функционалност, микроконтролери, периферни компоненти и други.

Предшестващо състояние на техниката

Известни са различни развойни системи в областта на електрониката, които облекчават създаването, изследването и проверката на нови схеми и решения при разработването на електронни устройства или се използват за обучение. Обикновено те съдържат една основна дънна платка със съединители, върху които могат да се монтират функционални модули (блокове), като всеки такъв модул може да съдържа един или повече електронни компонента. Съединителите на дънната платка включват захранващи изводи за подаване на захранващо напрежение за модулите и сигнални изводи за свързване на модулите един с друг по определен начин.

Например в US 2004096812 се предлага използването на дънна платка, разделена на квадратни модулни зони с възможност за свързване на модули с няколко захранващи и сигнални извода. Недостатък на това решение е ограничението да се използват само модули с до четири сигнални извода, което го прави неподходящо за модерните електронни схеми, съдържащи например микроконтролери с повече изводи.

В WO 2018001367 е описана модулна развойна система, при която не се използва дънна платка и захранващите изводи на всички функционални модули са свързани един с друг последователно. Тя показва един вариант на свързване на отделните функционални модули в обща система. Недостатък на този тип развойна система е увеличеното общо съпротивление на захранващите шини, които минават през захранващите съединители на модулите и използването на кабели за свързване на сигналните изводи на модулите.

Най-близкото известно решение е описано в CN 201378367, като модулна експериментална кутия, която включва дънна платка, разделена на модулни зони с монтирани в нея съединители, свързани по определен начин и съдържащи захранващи и сигнални изводи. В модулните зони се монтират сменяеми функционални модули за осъществяване на определените функции на схемата. Функционалните модули се състоят от модулни платки със съединители и електронни компоненти. Недостатък на тази система е невъзможността да се променят връзките на дънната платка, т.е. между самите функционални модули. Това ограничава гъвкавостта на системата по отношение на възможните варианти на свързване на различните функционални модули един с друг.

Задачата на настоящия полезен модел е да се създаде модулна развойна система с възможност за монтиране на различни по големина функционални модули с необходимия брой сигнални изводи и с висока степен на универсалност, като едновременно с това се предоставя възможност за един лесен и гъвкав начин на свързване на функционалните модули един с друг без използване на проводници и кабели.

Техническа същност на полезния модел

Модулната развойна система се състои от дънна платка с монтирани съединители, съдържащи електрически захранващи и сигнални изводи, свързани с електрически връзки и образуващи мрежа от свързани помежду си модулни зони, разположени на еднакво разстояние една от друга, и функционални модули за включване към съединителите на дънната платка, състоящи се от модулни платки с монтирани съединители и електронни компоненти. Всяка зона съдържа квадратна клетка, образувана от четири еднакви съединителя, съответно долен, ляв, горен и десен, като сигналните изводи на долния съединител на всяка клетка са свързани успоредно в двойки със сигналните изводи на горния съединител на разположената отдолу съседна клетка и сигналните изводи от левия съединител на всяка клетка са свързани успоредно в двойки със сигналните изводи на десния съединител на разположената

3574 Описания към свидетелства за регистрация на полезни модели № 09.2/28.09.2018 отляво съседна клетка. Захранващите изводи в четирите съединителя на всяка квадратна клетка са разположени по еднакъв начин и са свързани помежду си в общи захранващи шини и съединителите са ориентирани така, че първият извод на долния съединител е в лявата му страна, първият извод на левия съединител е в горната му страна, първият извод на горния съединител е в дясната му страна и първият извод на десния съединител е в долната му страна. Съответно функционалните модули са с възможност за монтиране върху съединителите на част от една квадратна клетка или на една или повече квадратни клетки на дънната платка, като съединителите на модулните платки са ориентирани така, че първите им изводи, които са разположени от долната, лявата, горната и дясната страна на модулите, се намират съответно в лявата, горната, дясната и долната част на съединителите на модулните платки. Всички захранващи изводи на съединителите на модулните платки са еднакви и са разположени по един и същи начин.

Един вариант на модулната развойна система позволява свързването на няколко дънни платки посредством периферни съединители, разположени в края на четирите страни на дънната платка. Крайните квадратни клетки са свързани към периферните съединители, като изводите на долните, левите, горните и десните съединители на клетките са свързани в двойки успоредно съответно с изводите на долните, левите, горните и десните периферни съединители на дънната платка. Разположението на захранващите изводи на всички периферни съединители е еднакво с това на четирите съединителя в клетките, като първите изводи на всички периферни съединители, разположени вертикално от лявата и дясната страна на дънната платка, се намират в горната им част и първите изводи на всички периферни съединители, разположени хоризонтално в горната и долната страна на дънната платка, се намират в лявата им част. Използването на този начин на ориентиране на периферните съединители позволява както хоризонтално, така и вертикално свързване на няколко дънни платки.

В друг вариант на изпълнение на модулната развойна система за осъществяване на електрическите връзки между сигналните изводи на функционалните модули, монтирани в квадратните клетки на дънната платка, са използвани свързващи модули, състоящи се от модулни платки с монтирани на тях съединители с възможност за монтиране върху съединителите на една или повече квадратни клетки на дънната платка между или до функционалните модули. Свързващите модули могат да съдържат джъмпери (преходници) или електронни ключове за свързване на всеки един извод от левия и/или десния им съединител към един от изводите на горния и/или долния им съединител.

Основното предимство на полезния модел в сравнение със съществуващите развойни системи е възможността за използване на функционални модули, подходящи за съвременните интегрални схеми и микроконтролери в съчетание с възможността за универсалното и гъвкаво свързване на функционалните модули един с друг, като за това се използват отделни свързващи модули с джъмпери или модули с готови типови връзки.

Пояснение на приложените фигури

Полезният модел се пояснява по-подробно с помощта на приложените фигури, които представляват: фигура 1 - изглед отгоре на дънна платка със съединители;

фигура 2 - изглед отстрани на дънна платка със съединители, един функционален модул и един свързващ модул;

фигура 3 - хоризонтално свързване на дънни платки - изглед отгоре; фигура 4 - вертикално свързване на дънни платки - изглед отстрани; фигура 5 - принципна електрическа схема на клетка от дънната платка; фигура 6 - принципна електрическа схема на свързване на клетките; фигура 7 - принципна електрическа схема на свързващ модул с джъмпери; фигура 8 - схеми на възможни комбинации в свързващите модули;

фигура 9 - пример за приложение на развойната система.

Примери за изпълнение на полезния модел

Съгласно полезния модел е създадена дънна платка 101 (фиг. 1) с множество съединители. Групата съединители 102, 103, 104 и 105, които се намират във вътрешността на дънната платка 101, са под-

3575 Описания към свидетелства за регистрация на полезни модели № 09.2/28.09.2018 редени така, че да образуват квадратни клетки 112 за поставяне на функционални модули. Дънната платка 101 може да съдържа произволен брой такива квадратни клетки 112 (повече от една), които се намират на еднакво разстояние една от друга. Всеки съединител от клетките 112 служи за захранване и връзка на модулите с другите клетки 112 посредством електрически връзки.

Поставянето на функционален модул 201 в някоя от клетките 112 от дънната платка 101 е илюстрирано на фиг. 2. Модулът 201 се състои от печатна платка с монтирани електронни елементи 203 и съединители 202. Разположението на съединителите 202 съответства на квадратните клетки, образувани от съединителите 102, 103, 104 и 105 на дънната платка 101. Броят на съединителите 202 и използваните в тях сигнални и захранващи изводи може да е различен в зависимост от схемата на модула 201. По-големите модули 201 се оразмеряват конструктивно така, че да могат да се включват към една или повече клетки 112. По-малките модули 201 могат да се включват към по-малка част от клетката 112. В долната част на дънната платка 101 са монтирани гумени тампони 204 за осигуряване на стабилност на платката и отстояние от работната повърхност, на която е поставена.

По периферията на дънната платка 101 се разполагат и периферни съединители 106, 107, 108 и 109, които са предназначени за свързване на няколко дънни платки 101 една с друга (фиг. 3 и 4) с цел разширяване на работното пространство от клетки. За да могат да се свързват правилно, дънните платки 101 съдържат маркер 111, който служи за правилното им ориентиране. Възможно е подреждането и свързването на няколко дънни платки 101, както в хоризонтална, така и във вертикална посока. И в двата случая механичното им закрепване става чрез предвидените за това отвори 110.

Хоризонталното свързване на дънните платки 101 (фиг. 3) се осъществява чрез допълнителни съединители 301, свързващи един или няколко периферни съединители 107 на една дънна платка 101 към периферните съединители 109 на друга дънна платка 101. Аналогично един или няколко периферни съединителя 106 могат да се свързват към периферните съединители 108.

При вертикалното свързване на дънните платки 101 (фиг. 4) се използва допълнителна платка 401 с ъглови съединители 402, свързващи горната и долната платка 101. В този случай периферните съединители 106, 107, 108 или 109 на една дънна платка 101 се свързва към съответните периферни съединители 106, 107, 108 или 109 на другата дънна платка 101.

Принципната електрическа схема на всяка квадратна клетка 112 е показана на фиг. 5. Към всеки един от захранващите изводи V0, V1,V2hV3 на съединителите 102, 103, 104 и 105 са свързани захранващите шини, които са общи за всички клетки 112 на дънната платка 101. Тези шини осигуряват захранването на всички функционални модули, за които това е необходимо. За съединителите 102, 103,104и 105 захранващите изводи V0, VI, V2 и V3 са свързани по еднакъв начин. Първите изводи на съединителите 102, 103, 104 и 105 се намират съответно в лявата, горната, дясната и долната им част, което прави възможно поставянето на модулите в произволна посока, без това да нарушава правилното им захранване.

Съединителите 102, 103, 104 и 105 на всяка клетка 112 съдържат също и сигналните изводи В0... Bn, L0...Ln, TO...Τη и R0...Rn за връзка с другите клетки 112 или за връзка с периферните съединители 106, 107, 108 и 109.

На фиг. 6 е показана принципната електрическа схема на свързване на клетките 112 на дънната платка 101. Връзките между клетките 112се осъществяват като сигналните изводи ΒΟ.,.Βη на съединителите 102 на всяка една клетка 112 са свързани към сигналните изводи ΤΟ.,.Τη на съединителите 104 на долната клетка 112 и сигналните изводи L0...Ln на съединителите 103 на същата клетка са свързани към сигналните изводи R0...Rn на съединителите 105 на лявата клетка 112.

Сигналните изводи ΒΟ.,.Βη, L0...Ln, ΤΟ.,.Τη и R0...Rn на съединителите 102,103,104 и 105 на клетките 112, които се намират до периферните съединители 106, 107, 108 и 109, са свързани с тях, както следва: ΒΟ.,.Βη към 106, L0...Ln към 107, ΤΟ.,.Τη към 108 и R0...Rn към 109.

Свързването на отделните функционални модули 201 в определена схема става директно, когато те са поставени в съседни клетки, или посредством свързващ модул 701 (фиг. 7), поставен между или до тях. Свързващият модул 701 се състои от модулна платка 205, съединители 202 и пет групи 702, 703, 704, 705 и 706 преместваеми джъмпери (преходници). С негова помощ е възможно лесно задаване на

3576 Описания към свидетелства за регистрация на полезни модели № 09.2/28.09.2018 връзките между съседните модули само чрез поставяне или преместване на джъмперите на необходимото място. Свързващият модул 701 позволява свързване на сигналните му изводи L0...Ln или R0... Rn към сигналните му изводи ΤΟ.,.Τη или ΒΟ.,.Βη. Необходимите връзки се задават с джъмперите от групата 706. Например на фиг. 7 е показан сигналния извод L0, който е свързан към сигналните изводи Т0 и В0. Когато е необходимо прекъсване на някои от сигналните изводи ΒΟ.,.Βη, L0...Ln, ΤΟ.,.Τη или R0...Rn на свързващия модул 701, се изважда съответно някой от джъмперите в групите 702, 703,704 и 705. Възможните схеми 801...812 на свързване на всеки извод от групите Bi, Li, Ti и Ri на свързващия модул 701 са илюстрирани на фиг. 8.

Различните модели на свързващите модули 701 могат да съдържат само една част от джъмперите. Също така връзките може да са предварително опроводени на платката на свързващия модул 701 за някои типични случаи, при които всички сигнални линии са свързани по един и същи начин - например когато една от схемите 801...812 (фиг. 8) се повтаря за всички сигнални изводи Bi, Li, Ti и Ri.

Като възможен модел на свързващия модул 701 може да се разглежда и електронният му вариант, при който джъмперите от групите 702,703,704,705 и 706 са заменени с аналогови електронни ключове. Те се програмират предварително с необходимите състояния за всеки ключ - включен или изключен.

Приложение на изобретението

На фиг. 9 е показан пример за приложение на модулната развойна система за създаване на схема на цифров термометър и измервател на атмосферното налягане. На дънната платка 101, която е с общо девет клетки са поставени следните функционални и свързващи модули:

- 901 - функционален модул с микроконтролер (заемащ две клетки);

- 902 - функционален модул за захранване на системата;

- 903 - функционален модул с цифров дисплей;

- 904 - функционален модул със сензори - температура и налягане;

- 905 - свързващ модул със свързани изводи по схема 802 /фиг. 8/;

- 906 - свързващ модул с джъмпери;

- 907 - функционален модул с бутони за настройка и управление;

- 908 - свързващ модул с джъмпери.

Claims (3)

1. Претенции

   1. Модулна развойна система, която се състои от дънна платка (101) с монтирани съединители (102...105), съдържащи електрически захранващи (V0...V3) и сигнални изводи (ΒΟ.,.Βη, L0...Ln, TO... Tn, R0...Rn), свързани директно с електрически връзки като съединителите (102...105) образуват мрежа от модулни зони, разположени на еднакво разстояние една от друга, и от функционални модули (201) за включване към съединителите (102...105) на дънната платка (101), състоящи се от модулни платки (201) със съединители (202) и електронни компоненти (203), характеризираща се с това, че всяка зона представлява квадратна клетка (112), образувана от четири еднакви съединителя, съответно долен (102), ляв (103), горен (104) и десен (105), като сигналните изводи (ΒΟ.,.Βη) от долния (102) съединител на всяка клетка са свързани успоредно в двойки със сигналните изводи (ΤΟ.,.Τη) на горния (104) съединител на разположената отдолу съседна клетка (112) и сигналните изводи (L0...Ln) на левия (103) съединител на всяка клетка са свързани успоредно в двойки със сигналните изводи (R0...Rn) на десния (105) съединител на разположената отляво съседна клетка (112); при това захранващите изводи (V0... V3) в четирите съединителя (102...105) на всяка квадратна клетка (112) са разположени по еднакъв начин и са свързани помежду си в общи захранващи шини и съединителите (102... 105) са ориентирани така, че първият извод на долния съединител (102) е в лявата му страна, първият извод на левия съединител (103) е в горната му страна, първият извод на горния съединител (104) е в дясната му страна и първият извод на десния съединител (105) е в долната му страна; съответно функционалните модули (201) са с възможност за монтиране върху съединителите (102... 105) на част от една квадратна клетка (112) или една или повече квадратни клетки (112) на дънната платка (101), като съединителите (202) на модулните платки (201) са ориентирани така, че първите изводи на съединителите (202), които са разположени от долната, лявата, горната и дясната страна на модулите (201), се намират съответно в

   3511 Описания към свидетелства за регистрация на полезни модели № 09.2/28.09.2018 лявата, горната, дясната и долната част на съединителите (202) на модулните платки (201), при това всички захранващи изводи (V0...V3) на съединителите (202) на модулните платки (201) са еднакви и са разположени по един и същи начин.
2. 2. Модулна развойна система съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че съединителите на разположените в края на четирите страни на дънната платка (101) квадратни клетки (112) са свързани към периферни съединители (106... 109); като изводите на долните (102), левите (103), горните (104) и десните (105) съединители на крайните клетки (112) са свързани в двойки успоредно съответно с изводите на долните (106), левите (107), горните (108) и десните (109) периферни съединители на дънната платка (101); при това разположението на захранващите изводи (V0...V3) на всички периферни съединители (106...109) е еднакво с това на съединителите (102...105) в клетките (112), като първите изводи на всички периферни съединители (107 и 109), разположени вертикално от лявата и дясната страна на дънната платка (101) се намират в горната им част и първите изводи на всички периферни съединители (106 и 108), разположени хоризонтално в горната и долната страна на дънната платка (101), се намират в лявата им част.
3. 3. Модулна развойна система съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че електрическите връзки между сигналните изводи (ΒΟ.,.Βη, L0...Ln, TO...Tn, R0...Rn) на функционалните модули (201), монтирани в квадратните клетки (112) на дънната платка (101), освен директно се осъществяват и посредством свързващи модули (701), състоящи се от модулни платки (205) с монтирани на тях съединители (202), с възможност за монтиране върху съединителите (102... 105) на една или повече квадратни клетки(112) на дънната платка(101) до функционалните модули (201), като свързващите модули (701) съдържат джъмпери (702,703,704,705, 706) или електронни ключове за свързване на всеки един извод (L0...Ln, R0...Rn) от левия и/или десния им съединител (202) към един от изводите (ΤΟ.,.Τη, ΒΟ.,.Βη) на горния и/или долния им съединител (202).