CN105513474A - 一种电子积木模组以及电子积木教具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及教学领域，提供了一种电子积木模组以及电子积木教具。电子积木模组包括：电路板、第一连接块和第二连接块。电路板连接于第一连接块和第二连接块之间。第一连接块的外侧壁设置有数据导入接头，第二连接块的外侧壁设置有数据导出接头。第一连接块和第二连接块的外侧壁分别固定有第一磁性块和第二磁性块。第一磁性块和第二磁性块的N极朝相同的方向设置。本发明的电子积木教具由多个电子积木模组拼接而成。每个电子积木模块依靠磁性拼接，由于磁性相反时无法连接，所以可以防止拼错，非常容易拼接。无论是八岁以上的孩子，还是成年人都能从电子积木教具中获取基本的电子知识，培养逻辑思维能力，开发创造性思维。

Description

一种电子积木模组以及电子积木教具

技术领域

本发明涉及教学领域，具体而言，涉及一种电子积木模组及电子积木教具。

背景技术

目前供孩子使用的积木教具有很多种，但是多数是机械式的，很少有电子式的，机械和电子结合的更少。一般的机械式积木教具，如乐高积木教具，采用高级塑料做成积木块，积木块之间通过连接机构连接组成不同的形状，既能提高孩子的兴趣，又能开发孩子的创造性思维。典型的积木连接机构是在积木块的一端设置凸起，并在另一端设置凹槽，通过凸起和凹槽之间的配合，来实现两个积木之间的连接。通过将积木设计成多种形状、多种颜色，可以拼接处不同的造型。

通常这些机械积木的功能单一，一般都是按照说明书来进行拼接，在完成说明书的拼接后，孩子基本就对该积木失去了兴趣。而有的机械积木拼接难度大，容易拼错。更重要的是，孩子通过机械积木学到的知识少。

近年来出现的电子积木不仅功能丰富、能够引起孩子的兴趣，而且在使用电子积木的过程中可以学到基本的电路知识。此外电子积木的拼接过程中会涉及到一些简单的逻辑关系，可以培养孩子的逻辑思维能力。由于掌握的知识越多，拼出的电子积木教具功能更丰富，可玩性更强，进而刺激孩子的学习欲望。

现有的电子积木模组采用插头配合插孔的方式进行电连接，将两个电子积木模组连接时，插头插入插孔内实现两个电子积木模组之间的电流或者信号的传输。但是在拼接这种电子积木模组时，容易接反，导致最终拼接的电子积木教具无法实现应有的功能，孩子也很难检查出其中的问题，进而容易使孩子失去信心和兴趣，更谈不上从中获取知识。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种电子积木模组，这种电子积木模组具有拼接方便、防止拼错等优点。

本发明的第二目的在于提供一种电子积木教具，这种电子积木教具具有拼接方便、功能丰富等优点。

本发明是这样实现的：

一种电子积木模组，包括电路板、第一连接块和第二连接块，电路板连接于第一连接块和第二连接块之间，第一连接块的外侧壁设置有数据导入接头，第二连接块的外侧壁设置有数据导出接头，第一连接块和第二连接块的外侧壁分别固定有第一磁性块和第二磁性块，第一磁性块和第二磁性块的N极朝相同的方向设置。

作为优选，第一连接块的顶部和底部分别设置有第一凸起和第一凹槽，第二连接块的顶部和底部分别设置有第二凸起和第二凹槽。

作为优选，第一凸起和第二凸起的横截面均为圆形，第一凹槽和第二凹槽的横截面均为矩形。

作为优选，数据导入接头具有分别与正电源线路、负电源线路和数据信号线路连接的三个导电端子，导电端子包括导向套、金属销和复位弹簧，金属销滑动嵌设于导向套内，复位弹簧的一端与金属销连接并用于推动金属销，电路导出接头具有与三个导电端子一一对应的三个金属片。

作为优选，第一连接块的外侧壁设置有第一定位柱和第一定位孔，第二连接块的外侧壁设置有第二定位柱的第二定位孔；第一定位柱和第二定位孔位置对应且形状互补，第二定位柱和第一定位孔位置对应且形状互补。

本发明提供的一种电子积木教具包括以上所述的电子积木模组。

作为优选，电路板设置有用于连接电源的电源连线、用于指示电量的电源指示灯和用于导通或者断开电源的电源开关。

作为优选，电路板设置有信号输入模块，信号输入模块为按压开关、拨动开关、压力传感开关、滚轮开关、声控开关、延时开关、电位器、滑动变阻器、运动感应器、温度开关和磁敏开关中的至少一种。

作为优选，电路板由两部分组成，而且该两部分电路板由柔性导线连接，电路板设置有逻辑电路。

作为优选，电路板设置有执行模块，执行模块为LED灯、振动器、风扇、蜂鸣器、直流马达、舵机、红外反射电机中的至少一种。

本发明实现的有益效果：本发明的电子积木模组两端对应的第一磁性块和第二磁性块的N极朝相同的方向设置，将整个电子积木模组作为一个整体时，电子积木模组的两端分别为N极和S极。由于磁性块之间具有异极相吸、同极相斥的特点，一个电子积木模组的N极只能和另一个电子积木模组的S极连接。两个电子积木模组的位置确定时，两个电子积木模组之间只有唯一的一种连接方式，进而可以避免将电子积木模组拼错。

本发明的电子积木教具由多个以上所述的电子积木模组拼接而成，以上所述的电子积木模组可以进一步拓展出具有不同功能的电子积木模组，例如电源模组、输入模组、连接模组和输出模组。本发明的电子积木教具功能丰富，通过在电子积木模组的电路板设置不同的电子元件或者逻辑电路等，可以使孩子学到基本的电子电路知识，还可以培养孩子的逻辑思维能力。由于采用不同数量和具有不同功能的电子积木模组可以拼接出不同的电子积木教具，拼接完成后可以发声、发光等，进而可以验证是否拼接成功，所以孩子在探索的过程中，不断地尝试并不断地验证结果，孩子的积极性强。孩子使用电子积木教具时，创造性思维不断得得到开发。

附图说明

图1示出了本发明实施例1的一种电子积木模组的立体图；

图2示出了本发明实施例1的一种电子积木模组的侧视图；

图3示出了图2的俯视图；

图4示出了本发明实施例1的两个电子积木模组靠近时的局部剖视图；

图5示出了本发明实施例1的两个电子积木模组拼接后的局部剖视图；

图6示出了本发明实施例1的第一种电子积木教具的示意图；

图7示出了本发明实施例1的第一种电子积木教具的示意图；

图8示出了本发明实施例1的第二种电子积木教具的示意图；

图9示出了本发明实施例1的第三种电子积木教具的示意图；

图10示出了本发明实施例2的一种电子积木模组的立体图；

图11示出了本发明实施例2的一种电子积木模组的俯视图；

图12示出了本发明实施例2的一种电子积木教具的示意图。

其中，图1～图12的附图标记为：

电子积木模组100、600；电路板110；第一连接块120、620；第二连接块130、630；第一凸起121；第一凹槽122；第一安装槽123；第一磁性块124；数据导入接头125；导电端子126；导向套127；金属销128；复位弹簧129；第二凸起131；数据导出接头135；金属片136；电子积木教具200、300、400、500、700；电源模组140；电源连线141；电源指示灯142；电源开关143；输入模组150；按压开关151；连接模组160；柔性导线161；输出模组170；LED灯171；输入模组650；滑动变阻器651；输出模组670；蜂鸣器671；第一定位柱601；第一定位孔602602；第二定位柱603。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

此外，术语“第一”和“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

实施例1，参见图1～图9。

本实施例提供了一种电子积木模组100。如图1和图2所示，这种电子积木模组100包括：电路板110、第一连接块120和第二连接块130。电路板110连接于第一连接块120和第二连接块130之间。电路板110内设置有电路，电路板110可以添加一些功能模块、电子元件或者逻辑电路等实现不同的功能。

如图1～3所示，第一连接块120的顶部设置有第一凸起121，第一连接块120的底部设置有第一凹槽122。第二连接块130的顶部设置有第二凸起131，第二连接块130的底部分别设置有第二凹槽(图中未示出)。第一凸起121和第二凸起131的横截面均为圆形，第一凹槽122和第二凹槽的横截面均为矩形。

设置第一凸起121、第一凹槽122、第二凸起131和第二凹槽的目的是为了便于电子积木模组100之间相互重叠连接。例如将两个电子积木模组100重叠时，可以将下方的电子积木模组100的第一凸起121嵌入上方的电子积木模组100的第一凹槽122内，并将下方的电子积木模组100的第二凸起131嵌入上方的电子积木模组100的第二凹槽内。当然两个电子积木模组100上下颠倒时也可以进行连接。此外，可以将多个电子积木模组100组合成一些复杂的形状，并不限于上下重叠。

如图1所示，第一连接块120的外侧壁设置有向内凹陷的第一安装槽123，第一安装槽123内嵌设有第一磁性块124。第二连接块130的外侧壁设置有向内凹陷的第二安装槽(图中未示出)，第二安装槽内嵌设有第二磁性块。第一磁性块124和第二磁性块的N极朝相同的方向设置。一个磁体无论多么小都有两个磁极，可以在水平面内自由转动的磁体，静止时总是一个磁极指向南方，另一个磁极指向北方，指向南的叫做南极(S极)，指向北的叫做北极(N极)。第一磁性块124和第二磁性块可以永磁铁或者人造磁铁。

将整个电子积木模组100作为一个整体时，电子积木模组100的两端分别为N极和S极。由于磁性块之间具有异极相吸、同极相斥的特点，所以一个电子积木模组100的N极只能和另一个电子积木模组100的S极连接。两个电子积木模组100的位置确定时，两个电子积木模组100之间只有唯一的一种连接方式，进而可以避免将电子积木模组100拼错。

如图1和4所示，第一连接块120的外侧壁设置有数据导入接头125，第二连接块130的外侧壁设置有数据导出接头135。数据导入接头125具有三个导电端子126，三个导电端子126分别与正电源线路、负电源线路和数据信号线路连接。导电端子126包括导向套127、金属销128和复位弹簧129，金属销128滑动嵌设于导向套127内，复位弹簧129的一端与金属销128连接并用于推动金属销128，电路导出接头具有与三个导电端子126一一对应的三个金属片136。由于设置有复位弹簧129，导电端子126可以紧贴于金属片136。

导向套127由金属制成，金属销128和导向套127之间能够导电。如图4所示，导向套127与第一连接块120固定连接。当两个电子积木模组100没有接触时，在复位弹簧129的作用下，导电端子126向外伸出导向套127。如图5所示，当两个电子积木模组100接触时，金属销128受到金属片136的挤压并缩回导向套127内，同时金属销128和金属片136紧密贴合实现导通。

本实施例还提供了一种电子积木教具200，如图6所示，这种电子积木教具200由电源模组140、输入模组150、连接模组160和输出模组170依次拼接而成。电源模组140、输入模组150、连接模组160和输出模组170均属于电子积木模组100。电源模组140、输入模组150、连接模组160和输出模组170的区别主要在电路板110上安装的功能模块不同。

这种电子积木教具200由多个电子积木模组100拼接而成，电子积木模组100之间不仅有物理连接还有电连接和数据连接。电源模组140的数据导出接头135与输入模组150的数据导入接头125连接，输入模组150的数据导出接头135与连接模组160的数据导入接头125连接，连接模组160的数据导出接头135与输出模组170的数据导入接头125连接。电源模组140、输入模组150、连接模组160和输出模组170均为电子积木模组100，结构类似而功能不同。从图6可以看到，各个模组的电路板110顶面均设置有箭头，该箭头表示电流的流向。

为了便于区分模组，不同功能的模组可以采用不同的外观颜色，例如：电源模组140的外观设置成紫色，输入模组150的外观设置成粉色，连接模组160的外观设置成橙色，输出模组170的外观设置成绿色。当然也可以将电源模组140的外观设置成红色，输入模组150的外观设置成紫色，连接模组160的外观设置成绿色，输出模组170的外观设置成蓝色。

电源模组140的电路板110设置有用于连接电源的电源连线141、用于指示电量的电源指示灯142和用于导通或者断开电源的电源开关143。电源连线141连接上电后，打开电源开关143，电源指示灯142点亮，如果电源指示灯142变得昏暗，则说明电源的电量不足，需要更换电源或者充电。

输入模组150的电路板110设置有按压开关151，按压开关151可以替换为拨动开关、压力传感开关、滚轮开关、声控开关、延时开关、电位器、滑动变阻器、运动感应器、温度开关和磁敏开关中的至少一种。按压开关151的功能主要是通过按压来实现电路的导通和断开，例如按一次按压开关151，电路导通，再按一次按压开关151，电路断开。电位器主要用于调节信号的强弱，通过旋转电位器可以调节信号的电位，也即是说可以调节信号强弱。压力传感开关可以通过触摸挤压来控制信号的强弱，例如挤压力大时，压力传感开关输出的信号强，挤压力小时，压力传感器开关输出的信号弱。拨动开关是通过拨动实现开关的通断。滚轮开关是指通过滚轮的推入和释放实现电路的导通和断开的开关。声控开关是指对声音敏感的开关，并且可以根据接收到的声音强弱输出不同强度的信号。声控开关可以电位器组合使用，通过电位器调节声控开关的敏感度。延时开关可以对输入信号进行延时后输出。延时开关也可以和电位器组合使用，通过电位器调节延时开关延迟的时间长短。滑动变阻器也是用于调节信号的大小，通过滑动滑动变阻器的滑杆即可改变信号的电位。运动感应器可以感应它周围的细微运动，当有运动物体经过时，运动感应器启动并将电路导通。温度开关是能够感知温度的开关，类似于热水器的原理，当外界的温度小于设定值时，温度开关处于关闭状态，当外界温度大于设定值时，温度开关处于打开状态。磁敏开关是指能够感知磁场的开关，当有磁体接近时，开关导通，当有磁体原理时，开关断开。

连接模组160的电路板110由两部分组成，而且该两部分电路板110由柔性导线161连接，连接模组160的电路板110设置有逻辑电路。

输出模组170的电路板110设置有执行模块，执行模块为LED灯。LED灯还可以替换成振动器、风扇、蜂鸣器、直流马达、舵机、红外反射电机中的至少一种。

此外，本实施例还提供了三种比较复杂的电子积木教具。

如图7所示为本实施例提供的电子积木教具300，这种电子积木教具300是由电子积木模组100拼成的简易电风扇，输出模组170设置有风扇作为执行模块。

如图8所示为本实施例提供的电子积木教具400，这种电子积木教具400是由电子积木模组100拼成的简易教具车，输出模块设置有直流马达作为执行模块。直流马达通电后可以驱动教具车前进。

如图9所示为本实施例提供的电子积木教具500，这种电子积木教具500是由电子积木模组100拼成的简易恐龙，输出模块设置有舵机，舵机通电后可以驱动恐龙的脚发生摆动，进而使恐龙行走。

实施例2，参见图10～图12。

本实施例提供了一种电子积木模组600和一种电子积木教具700，本实施例与实施例1的区别仅在于第一连接块620、第二连接块630、输入模组650、输出模组670的不同，本实施例中未提到的结构请参见实施例1的描述。

本实施例提供了一种电子积木模组600，这种电子积木模组600的第一连接块620和第一连接块630在实施例1的基础上进一步改进，改进后，电子积木模组600之间不易错位，进而保证数据输入接头和数据输出接头之间有效连通。

如图10和图11所示，第一连接块620的外侧壁设置有第一定位柱601和第一定位孔602，第一连接块630的外侧壁设置有第二定位柱603和第二定位孔(图中未示出)；第一定位柱601和第二定位孔位置对应且形状互补，第二定位柱603和第一定位孔602位置对应且形状互补。

如图12所示，输入模组650设置有滑动变阻器651，输出模组670设置有蜂鸣器671。拼接完成后，将电源模组740连接至电源，可以通过移动滑动变阻器651的滑杆调节蜂鸣器671所发出的声音大小，使用时配合适当的讲解，可以让孩子明白为什么滑动变阻器651可以调节蜂鸣器671所发出的声音大小。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电子积木模组，其特征在于，包括电路板、第一连接块和第二连接块，所述电路板连接于所述第一连接块和所述第二连接块之间，所述第一连接块的外侧壁设置有数据导入接头，所述第二连接块的外侧壁设置有数据导出接头，所述第一连接块和所述第二连接块的外侧壁分别固定有第一磁性块和第二磁性块，所述第一磁性块和第二磁性块的N极朝相同的方向设置。

2.根据权利要求1所述的电子积木模组，其特征在于，所述第一连接块的顶部和底部分别设置有第一凸起和第一凹槽，所述第二连接块的顶部和底部分别设置有第二凸起和第二凹槽。

3.根据权利要求2所述的电子积木模组，其特征在于，所述第一凸起和所述第二凸起的横截面均为圆形，所述第一凹槽和所述第二凹槽的横截面均为矩形。

4.根据权利要求1所述的电子积木模组，其特征在于，所述数据导入接头具有分别与正电源线路、负电源线路和数据信号线路连接的三个导电端子，所述导电端子包括导向套、金属销和复位弹簧，所述金属销滑动嵌设于所述导向套内，所述复位弹簧的一端与所述金属销连接并用于推动所述金属销，所述电路导出接头具有与所述三个导电端子一一对应的三个金属片。

5.根据权利要求1所述的电子积木模组，其特征在于，所述第一连接块的所述外侧壁设置有第一定位柱和第一定位孔，所述第二连接块的所述外侧壁设置有第二定位柱和第二定位孔；所述第一定位柱和所述第二定位孔位置对应且形状互补，所述第二定位柱和所述第一定位孔位置对应且形状互补。

6.一种电子积木教具，其特征在于，包括如权利要求1-5任一项所述的电子积木模组。

7.根据权利要求6所述的电子积木教具，其特征在于，所述电路板设置有用于连接电源的电源连线、用于指示电量的电源指示灯和用于导通或者断开电源的电源开关。

8.根据权利要求6所述的电子积木教具，其特征在于，所述电路板设置有信号输入模块，所述信号输入模块为按压开关、拨动开关、压力传感开关、滚轮开关、声控开关、延时开关、电位器、滑动变阻器、运动感应器、温度开关和磁敏开关中的至少一种。

9.根据权利要求6所述的电子积木教具，其特征在于，所述电路板由两部分组成，而且该两部分电路板由柔性导线连接，所述电路板设置有逻辑电路。

10.根据权利要求6所述的电子积木教具，其特征在于，所述电路板设置有执行模块，所述执行模块为LED灯、振动器、风扇、蜂鸣器、直流马达、舵机和红外反射电机中的至少一种。