CN104656808A - 一种便携的模块化电子设备结构 - Google Patents

Abstract

一种便携的模块化电子设备结构，涉及电子应用技术，特别是涉及一种方便携带、并且可以将不同功能的电子模块通过基板连接到一起，可自由定制功能的电子设备。本设备可作为可穿戴电子设备使用，也可以应用于如随身供电，数据的输入、存储、处理、输出以及网络传输设备来使用，其特征是由基板（1）和模块（2）两大部分构成。

Description

一种便携的模块化电子设备结构

技术领域

本发明涉及一种便携的模块化电子设备，涉及电子应用技术，特别是涉及一种方便携带、并且可以将不同功能的电子模块通过基板连接到一起，可自由定制功能的电子设备。本设备可作为可穿戴电子设备使用，也可以应用于如随身供电，数据的输入、存储、处理、输出以及网络传输设备来使用。

背景技术

随着时代和科技的进步，通常人们出行需要携带一些必备的电子随身物品，包含有如：充电宝、数据线、优盘、读卡器、计步器、手机、交通卡、手表、等物品。可以看到上述物品每一件都是单独设计，如果需要携带，那么必须要携带一个相对较大的书包，携带起来比较累赘、使用起来也很不方便。为了解决上述的问题，本发明设计了一种小巧、便携、模块化的电子设备。

本发明是一种以小巧、便携、模块化为设计目标的随身电子设备。当前市场中现有的电子产品最主要的存在几方面的缺陷和问题：1，功能上单独设计、且每个设备均需单独供电。2，不能根据个人或场景的需求单独定制和更换功能模块。3，损坏后不能单独模块更换或维修。4，价格较高。5，不能方便的升级。6，体积较大，携带不便。

利用本技术设计的一种便携的模块化电子设备结构，主要是为了解决上述几方面的问题：1，提供统一的供电系统，解决不同电子设备统一供电的问题。2，功能模块化设计，可以根据个人需要或者场景需求随时变更模块功能。3，采用单独模块设计，解决电子设备损坏后需要整体维修或更换的弊端。4，模块化的设计，用户可以根据需求来定制电子设备的功能，从而可以降低用户的采购和使用成本。5，当模块的某一功能过时后，可以通过单独更换模块来升级对应的功能。6，小巧的卡片化设计，使携带更加方便。

发明内容

本发明的目的是克服以往技术的不足，提供一种模块化的、便携的电子随身设备。这种随身的模块化的电子设备具有低成本、功能灵活、易于使用、便于升级或维修的特点。

一种便携的模块化电子设备结构，其特征包括：基板（1），模块（2）构成，所述基板（1）进一步包括：基板接口触点（1.1）上部钥匙环孔（1.2.1），下部钥匙环孔（1.2.2），LED灯（1.3），USB线（1.4.1），USB接口（1.4.2），USB插槽（1.4.3），MicroUSB线（1.5.1），MicroUSB接口（1.5.2），MicroUSB插槽（1.5.3），Lightning接口凹槽（1.6），模块插槽（3），安卓设备转苹果设备接口（3.1），安卓设备转苹果设备接口槽（3.2），凸起导轨（4.3.1）,卡片卡槽（1.7），按键（1.8.1），按键插槽（1.8.2），LED指示灯（1.9），背板接口触点（5.1），列出所述模块（2）进一步包括：标准模块（2）模块接口触点（2.1），模块指示灯（2.2）模块固定接口（2.3），凹陷导轨槽（4.3.2），卡片型背板模块（6），背板模块触点（6.1），背板模块扬声器（6.2），半高型模块（7.1），双倍型模块（7.2）。

本发明设计的一种便携的模块化电子设备结构，主要由基板（1）、模块（1）两大部分构成。基板（1）可由较为坚固的塑料、金属材质构成，其内部有用于传输电能和数据的印刷线路。在基板的顶端设计有USB连接线以及接口，在基板的底端设计有MicroUSB线路以及接口，平时USB接口以及MicroUSB接口收于下部以及侧面的固定槽中，在需要使用的时候可以将其拔出后，用于移动设备与电脑设备数据连接通信或充电的作用。

在基板的侧面设计有标准3.5mm耳机接口，在基板的顶端，设计有LED发光二级管，在连接电源模块后，通过按键操作，可以实现如手电照明的功能。在基板的正面上方设计有小型LED指示型发光二极管，其作用是指示功能模块的工作状态。在基板的底部，设计有一个凹槽，其内部可以放置一个MicroUSB接口转接Lightning接口（苹果设备接口）的转接头。

在基板的正面设计有模块凹槽，用于容纳和连接功能模块。在凹槽的内部顶端设计有多个金属触点，金属触点分为上下两部分，其作用是用户电力和数据的传输连接。上下两排金属触点间的距离小于功能模块金属上下触点的厚度，且具有弹性，该设计可以使功能模块的金属触点与基板的金属触点紧密连接。

在基板的背面，设计有两排数据传输触点，可以用于连接如屏幕、或者NFC、RFID天线。在背部的两侧设计有其固定作用的卡片卡槽（1.7）设计，其卡槽可以固定如公交卡或者其他类型卡片，卡槽内部长度为85mm，宽度为55mm。

在基板的右上角和左下角，各设计有一个可以连接钥匙环的连接孔，该连接孔可以通过钥匙环与钥匙进行连接。

功能模块设计为三种形状，如图（10）。包含有：标准模块（2），卡片型背板模块（6），半高型模块（7.1），双倍型模块（7.2）。这四种模块与基板的模块插槽相对应，其中双倍型模块会占用2个标准型模块的插槽。

在功能模块的两侧设计有突起或者推拉槽，通过推拉槽设计，可以有效地将模块固定在基板上面。

本发明同现有固定功能的电子设备相比，具备低成本、功能灵活、易于使用、便于升级与维修、小巧便携的特点。

本发明设计的连接方式为，正面由多个不同功能的模块，通过基板可靠的固定在一起，可以随时插拔更换不同功能的模块。背面可以连接扩展屏幕模块，也可以用于放置如交通卡或者身份证类的卡片。需要指出，如果在背板上加装NFC或者RFID类模块，需要在这里模块中增加屏蔽层材料，以避免信号相关干扰。在基板的右上角和左下角，设计有用于连接钥匙环的钥匙孔设计。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的正视图。

图2是本发明的左视图。

图3是本发明的右视图。

图4是本发明的俯视图。

图5是本发明的仰视图。

图6是本发明的接插图。

图7是本发明的展开图。

图8是本发明的模块连接图。

图9是本发明的基板背面图。

图10是本发明的模块样式图。

图中各组件为：基板（1），模块（2）构成，所述基板（1）进一步包括：基板接口触点（1.1）上部钥匙环孔（1.2.1），下部钥匙环孔（1.2.2），LED灯（1.3），USB线（1.4.1），USB接口（1.4.2），USB插槽（1.4.3），MicroUSB线（1.5.1），MicroUSB接口（1.5.2），MicroUSB插槽（1.5.3），Lightning接口凹槽（1.6），模块插槽（3），安卓设备转苹果设备接口（3.1），安卓设备转苹果设备接口槽（3.2），凸起导轨（4.3.1）,卡片卡槽（1.7），按键（1.8.1），按键插槽（1.8.2），LED指示灯（1.9），背板接口触点（5.1），列出所述模块（2）进一步包括：标准模块（2）模块接口触点（2.1），模块指示灯（2.2）模块固定接口（2.3），凹陷导轨槽（4.3.2），卡片型背板模块（6），背板模块触点（6.1），背板模块扬声器（6.2），半高型模块（7.1），双倍型模块（7.2）。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图1至附图10，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种便携的模块化电子设备结构，其特征包括：基板（1），模块（2）构成，所述基板（1）进一步包括：基板接口触点（1.1）上部钥匙环孔（1.2.1），下部钥匙环孔（1.2.2），LED灯（1.3），USB线（1.4.1），USB接口（1.4.2），USB插槽（1.4.3），MicroUSB线（1.5.1），MicroUSB接口（1.5.2），MicroUSB插槽（1.5.3），Lightning接口凹槽（1.6），模块插槽（3），安卓设备转苹果设备接口（3.1），安卓设备转苹果设备接口槽（3.2），凸起导轨（4.3.1）,卡片卡槽（1.7），按键（1.8.1），按键插槽（1.8.2），LED指示灯（1.9），背板接口触点（5.1），列出所述模块（2）进一步包括：标准模块（2）模块接口触点（2.1），模块指示灯（2.2）模块固定接口（2.3），凹陷导轨槽（4.3.2），卡片型背板模块（6），背板模块触点（6.1），背板模块扬声器（6.2），半高型模块（7.1），双倍型模块（7.2）。

本发明设计的一种便携的模块化电子设备结构，主要由基板、功能模块两大部分构成。

基板可由较为坚固的塑料、金属材质构成，其内部有用于传输电能和数据的印刷线路。在基板的顶端设计有USB连接线以及接口，在基板的底端设计有MicroUSB线路以及接口，平时USB接口以及MicroUSB接口收于下部以及侧面的固定槽中，在需要使用的时候可以将其拔出后，用于移动设备与电脑设备数据连接通信或充电的作用。

在基板的侧面设计有标准3.5mm耳机接口，其接口对应包括美标：从最前头开始数第1、2、3、4节，分别是左声道/右声道/地线/MIC，国标：从最前头开始数第1、2、3、4节，分别是左声道/右声道/MIC/地线。该接口允许用户用过耳机来接收音频数据，也可以通过3.5mm耳机接口，连接3.5mm接口的按钮。也可以连接如智键（360公司3.5mm耳机接口按键设备）或米键（小米公司的3.5mm耳机接口按键设备）的按键设备，来实现对按钮的功能。

在基板的顶端，设计有LED发光二级管，在连接电源模块后，通过按键操作，可以实现如手电照明的功能。在基板的正面上方设计有小型LED指示型发光二极管，其作用是指示功能模块的工作状态。

在基板的右上角和左下角，各设计有一个可以连接钥匙环的连接孔，该连接孔可以通过钥匙环与钥匙进行连接。

在基板的底部，设计有一个凹槽，其内部可以放置一个MicroUSB接口转接Lightning接口（苹果设备接口）的转接头。该凹槽采用内部较小，外部敞开口较大的方式，这种设计方式起到既能合适卡住接头，又能方便将接头取出的作用。

在基板的正面设计有模块凹槽，用于容纳和连接功能模块。在凹槽的内部顶端设计有多个金属触点，金属触点分为上下两部分，其作用是用户电力和数据的传输连接。上下两排金属触点间的距离小于功能模块金属上下触点的厚度，且具有弹性，该设计可以使功能模块的金属触点与基板的金属触点紧密连接。

在基板正面的凹槽内部两侧，有用于固定模块的卡扣设计。卡扣的设计可以为四种方式。

方式一：按压式卡扣设计，如图（8）方式一。在基板（1）的模块插槽内部设计有半圆形固定凸起（4.1.1），在模块（2）的左右两侧设计有半圆形凹槽（4.1.2），在外力作用下，上述的半圆形凸起与凹槽可以紧密的扣合在一起，从而起到在基板（1）上固定模块（2）的作用。

方式二：弹珠式卡扣设计，如图（8）方式二。在模块（2）的左右两侧设计有被弹簧顶起的钢珠结构（4.2.2），钢珠的部分球面露在模块左右两侧外面，在基板（1）的模块插槽内设计有半圆形凹槽（4.2.1），在外力作用下，上述的模块（2）侧面的钢珠球面与基板（1）的凹槽扣合在一起，从而起到在基板（1）上固定模块（2）的作用。

方式三：抽拉式卡扣设计，如图（8）方式三。在基板（1）的模块插槽内部设计有可以进行推拉的凸起导轨槽（4.3.1），在模块（2）的两侧设计有可以进行推拉的凹陷导轨槽（4.3.2），当需要在基板（1）上固定模块（2）的时候，将模块（2）与基板（1）上的导轨槽对准后推入，即可起到在基板（1）上固定模块（2）的作用。相反，需要使基板（1）与模块（2）进行分离的时候，可以反方向将导轨槽向外推出，即可分离基板（1）与模块。

方式四：电控永磁铁吸合式，如图（8）方式四。在模块（2）的底部设计有电控永磁铁（4.4.2）,通过电控系统对其内部磁路的分布进行控制和转换。在基板（1）的插槽内部设计有如导磁钢铁的磁力吸附的材料（4.4.1）。当释放到电控永磁铁的工作磁极面，对外表征为充磁夹紧状态，即吸料状态时，基板（1）与模块（2）可以紧密的吸合在一起。当使永磁磁场在系统内部自身平衡时，对外表征为消磁放松状态，即不吸料状态时，基板（1）与模块（2）可以分开。

在基板的背面，设计有两排数据传输触点，可以用于连接如屏幕、或者NFC、RFID天线。在背部的两侧设计有其固定作用的卡槽设计，其卡槽可以固定如公交卡或者其他类型卡片，卡槽内部长度为85mm，宽度为55mm。

功能模块设计为四种形式，如图（10）。包含有：标准模块（2），卡片型背板模块（6），半高型模块（7.1），双倍型模块（7.2）。这四种模块与基板的四种模块插槽相对应，其中双倍型模块会占用2个标准型模块的高槽。

在功能模块的顶端设计有上下两排金属触点，在功能模块与基板接插完毕后，模块上下两排触点会分别与基板内部的上下两排触点紧密连接上，从而进行有效的数据传输和电力供应。

本发明与现有固定功能的电子设备相比，具备低成本、功能灵活、易于使用、便于升级与维修、小巧便携的特点。

本发明设计的连接方式为，正面由多个不同功能的模块，通过基板可靠的固定在一起，可以随时插拔更换不同功能的模块。背面可以连接扩展屏幕，也可以用于放置如交通卡或者身份证类的卡片。需要指出，如果在背板上加装NFC或者RFID类模块，需要在这里模块中增加屏蔽层材料，以避免信号相关干扰。在基板的右上角和左下角，设计有用于连接钥匙环的钥匙孔设计。

本发明的附图包含有：图1是本发明的正视图，主要体现本发明的正面结构、各个模块与基板之间的连接关系。图2是本发明的左视图，主要体现本发明左侧的基板与模块的连接关系和结构。图3是本发明的右视图，主要体现本发明右侧的基板与模块的连接关系和结构。图4是本发明的俯视图，主要是体现本发明顶部的结构以及顶部USB线的放置位置和方法。图5是本发明的顶视图，主要是体现本发明底部结构，以及底部USB线缆放置位置、安卓设备转苹果设备接口槽的位置关系。图6是本发明的接插图，主要是体现本发明的基板与模块的连接盒对应关系。图7是本发明的展开图，主要是体现本发明USB线缆展开以及智健与耳机插孔的对应关系。图8是本发明的模块连接图，主要是体现本发明的基板与模块之间的四种固定方式。图9是本发明的基板背面图，主要是体现本发明基板背面的卡槽以及接口触电的位置关系。图10是本发明的模块样式图，主要是体现本发明的四种形状的模块特性。

实例1，利用本发明设计的一种便携的模块化电子设备，可以应用于如下简单模块化工作方式。

通常情况下，可以以基板为基础，通过添加不同的功能模块，从而实现一种或多种功能的电子设备。

例如，可以在基板正面插槽上，通过添加供电模块、蓝牙模块、计步模块、FM模块，从而使本设备具备电子计步器和FM调频收音的功能。

又如，可以在基板正面插槽上，通过添加供电模块、录音模块、存储模块，在基板的背面插上公共交通卡，就可以使设备具备录音、优盘存储和公交刷卡的功能。

再如，也可以在基板正面插槽上，通过添加多块供电模块，通过基板附带的USB和MicroUSB数据连接线，实现充电宝（移动充电器）和照明的功能。

综上例子，以基板为基础，通过插拔不同功能的模块，用户方便的定制模块化电子设备的功能。

实例2，利用本发明设计的一种便携的模块化电子设备，可以应用于如下手机模块化工作方式。手机模块化的工作方式是以基板为基础，在基板正面的插槽上添加接收模块、相机模块、无线连接模块、USB插口模块、调制解调器模块、处理器模块、扬声器模块、电池模块；在基板的背面插槽上添加了集成LCD屏、总成以及距离感应和耳机插孔的显示模块。通过这种连接方式，以基本的功能模块构成手机硬件的连接方式。再通过手机操作系统如Android（谷歌公司移动设备操作系统）、Windows Mobile（微软公司的移动设备操作系统）或其他开源Linux系统，对本设备的多种模块进行协调和管理，从而实现手机操作和通讯的功能。

实例3，利用本发明设计的一种便携的模块化电子设备，可以应用于如下计算机模块化工作方式。计算机模块化的工作方式是以基板为基础，在基板正面的插槽上添加总成模块,CPU模块,GPU模块,接口模块,电源模块,存储模块,网络模块,总线模块, 在基板的背面插槽上添加了集成LCD屏和开关显示模块。通过如Debian操作系统（Linux内核的开元自由操作系统）对上述模块进行管理和操作，使之成为一个低成本的计算机系统。由此构成的计算机系统具备小巧便携、成本低的特点，可以应用在随身电子计算、电子教学、智能家居、物联网设备、以及可穿戴电子设备的设计和应用上。

本发明可应用于如以下智能模块设计：数据线模块、照明模块、智键和耳机模块、紫外线检测模块、录音模块、摄像和拍照模块、读卡器模块、NFC和RFID模块、显示模块、红外学习和控制模块、汽车遥控模块、USB插口模块、调制解调器模块、处理器模块、扬声器模块、存储模块、接收模块、供电模块、运动充电模块、主控模块、计步模块、显示模块、随身WiFi模块、GPS模块、蓝牙防丢失模块、FM收音模块、通讯模块、智能家居控制模块。本发明也可应用于如下非智能模块设计：卡片夹、应急药盒、钥匙扣，扩展钱夹，扩展卡片夹。

通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在可读取的存储介质中，如计算机的软盘，硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，移动计算通讯设备，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述的方法。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种便携的模块化电子设备结构，其特征包括：基板（1），模块（2）构成，所述基板（1）进一步包括：基板接口触点（1.1）上部钥匙环孔（1.2.1），下部钥匙环孔（1.2.2），LED灯（1.3），USB线（1.4.1），USB接口（1.4.2），USB插槽（1.4.3），MicroUSB线（1.5.1），MicroUSB接口（1.5.2），MicroUSB插槽（1.5.3），Lightning接口凹槽（1.6），模块插槽（3），安卓设备转苹果设备接口（3.1），安卓设备转苹果设备接口槽（3.2），凸起导轨（4.3.1）,卡片卡槽（1.7），按键（1.8.1），按键插槽（1.8.2），LED指示灯（1.9），背板接口触点（5.1），列出所述模块（2）进一步包括：标准模块（2）模块接口触点（2.1），模块指示灯（2.2）模块固定接口（2.3），凹陷导轨槽（4.3.2），卡片型背板模块（6），背板模块触点（6.1），背板模块扬声器（6.2），半高型模块（7.1），双倍型模块（7.2）。

2.如权利要求1所述的一种便携的模块化电子设备结构，其特征在于所述的基板可由较为坚固的塑料、金属材质构成，其内部有用于传输电能和数据的印刷线路，在顶端设计有USB连接线以及接口，在底端设计有MicroUSB线路以及接口，在右上角和左下角，设计有用于连接钥匙环的钥匙孔设计，在顶端，设计有LED发光二级管，在基板的正面上方设计有多个小型LED指示型发光二极管，在底部，设计有一个凹槽，其内部可以放置一个MicroUSB接口转接Lightning接口（苹果设备接口）的转接头，该凹槽采用内部较小，外部敞开口较大的方式。

3.如权利要求1所述的一种便携的模块化电子设备结构，其特征在于所述的在基板的侧面设计有标准3.5mm耳机接口，其接口对应包括美标：从最前头开始数第1、2、3、4节，分别是左声道/右声道/地线/MIC，国标：从最前头开始数第1、2、3、4节，分别是左声道/右声道/MIC/地线，该接口允许用户通过耳机来接收音频数据，也可以通过3.5mm耳机接口，连接3.5mm接口的按钮。

4.如权利要求1所述的一种便携的模块化电子设备结构，其特征在于所述的在基板的正面设计有模块凹槽，在凹槽的内部顶端设计有多个金属触点，金属触点分为上下两部分,上下两排金属触点间的距离小于功能模块金属上下触点的厚度，且具有弹性，在凹槽内部两侧，有用于固定模块的卡扣设计，卡扣的设计可以为四种方式：按压式卡扣设计，弹珠式卡扣设计，抽拉式卡扣设计，电控永磁铁吸合式。

5.如权利要求1所述的一种便携的模块化电子设备结构，其特征在于所述的在基板的背面，设计有两排数据传输触点，在背部的两侧设计有其固定作用的卡槽设计，卡槽内部长度为85mm，宽度为55mm。

6.如权利要求1所述的一种便携的模块化电子设备结构，其特征在于所述的功能模块设计为四种形式，包含有：标准模块（2），卡片型背板模块（6），半高型模块（7.1），双倍型模块（7.2），这四种模块与基板的四种模块插槽相对应，其中双倍型模块会占用2个标准型模块的高槽。

7.如权利要求1所述的一种便携的模块化电子设备结构，其特征在于所述的在功能模块的顶端设计有上下两排金属触点，在功能模块与基板接插完毕后，模块上下两排触点会分别与基板插槽内部的上下两排触点紧密连接上，从而进行有效的数据传输和电力供应。

8.如权利要求1所述的一种便携的模块化电子设备结构，其特征在于所述的连接方式为：正面由多个不同功能和形状的模块，通过基板可靠的固定在一起，背面卡片型的模块，通过基板可靠的固定在一起。

9.如权利要求1所述的一种便携的模块化电子设备结构，其特征在于所述的智能模块为：数据线模块、照明模块、智键和耳机模块、紫外线检测模块、录音模块、摄像和拍照模块、读卡器模块、NFC和RFID模块、显示模块、红外学习和控制模块、汽车遥控模块、USB插口模块、GPS模块、调制解调器模块、处理器模块、扬声器模块、存储模块、接收模块、供电模块、运动充电模块、主控模块、计步模块、显示模块、随身WiFi模块、蓝牙防丢失模块、FM收音模块、通讯模块、智能家居控制模块，本发明也可应用于如下非智能模块设计：卡片夹、应急药盒、钥匙扣，扩展钱夹，扩展卡片夹。

10.如权利要求1所述的一种便携的模块化电子设备结构，该模块化的电子设备可以应用于下列组中的多种设备中的一种：随身电子设备，电子计算机，电子教学模型，智能家居，物联网设备，以及可穿戴电子设备。