CN106233540A - 具有接口可互换组件的模块化电子系统 - Google Patents

Abstract

接口消费电子设备的模块化系统。该系统包括动力基础中枢和具有接口耦合器的附加模块化组件，该接口耦合器提供模块之间的电连续性。模块之间的数据传递可通过接口耦合器或无线传输。该系统包括用于向基础或无线垫提供电力的电线，但它不需要包括任何额外的电源或数据线或电源线。

Description

具有接口可互换组件的模块化电子系统

相关申请的交叉引用

本申请是在2014年2月14日Yani Deros提交的、标题为“Modular ElectronicsSystem”的美国临时专利申请系列号61/940160的部分的继续，其全部内容在此通过引用的方式并入本文。

技术领域

本发明一般涉及模块化消费电子系统，并且更特别地涉及具有接口可互换电子组件的模块化消费电子系统。

背景技术

消费者使用的电子设备，例如台式电脑、笔记本电脑、平板电脑，智能手机以及各种配件，目前占据相当大的市场。到2014年为止，已经发货了30亿的蓝牙功能设备，在美国平均每个家庭有5个互联网连接设备和24个电子产品。在2013年，美国家庭估计有超过28亿的电子设备。除了计算机、标准的计算机外围设备，例如打印机、外置硬盘驱动器、鼠标等，有越来越多的其它电子设备可与电脑交互，例如智能电话、扬声器、电视机、摄像机、监控设备、烟雾探测器、恒温控制器、照明控制系统和家用电器。

许多这些设备需要至少一个电源或数据线进行操作和/或用于电池充电，以使得无线使用。特别是如果该设备与其它设备一起使用，例如以打印机、外部硬盘驱动器、键盘、显示器等使用的电脑，电源和数据线的增多可导致桌子凌乱，该桌子区域杂乱、电线缠结的堆积。已经使用用于管理这种电缆堆积的设备和方法，但它们并未完全消除了电源线增多的问题。此外，当用户购买电子外围设备时，设计、形状和表面处理是不同的，导致产品在它们的办公桌和工作区域上不匹配。

例如，图1示出了用户与桌面，具有笔记本电脑10、键盘12、显示器14、外部硬盘驱动器16、扬声器18和20、风扇22和灯24，伴随有大量的数据线和电源线26。图2中示出了鼠标28。即使使用便携式设备，例如笔记本电脑10，给系统断电，然后拔掉并将电脑10和选定的外围设备装包是费时的，如图2所示。然后装配和用多根电线重新与设备连接是耗时的。

因此，需要具有各种组件和附件的电子设备系统，其消除或减少了当使用多个设备时一般所发现的凌乱。

进一步需要具有各种组件和附件的电子设备系统，其可方便快捷地装配和容易地拆卸。

额外需要一种系统，其便于与各种各样的电子设备通信。

发明内容

为了实现上述和其它的目的并根据在此广泛描述的本发明的目的，本发明的实施方式包括模块化电子系统。该系统包括适于与高压电源电子通信的基础，该基础具有带第一接口耦合器的第一配合表面。该系统还包括与所述基础可堆叠的至少一个模块并具有第二配合表面，它可与第一配合表面相配合，以及第二接口耦合器与所述第一接口耦合器是可配合的。该模块适于从所述基础无线地接收通信，所述通信选自高压电源、低压直流电源以及它们的组合。所述基础适于提供与所述至少一个模块的高压电子通信以及低压直流电子通信。

在该系统中，第一和第二接口耦合器可相互配合，当第一和第二配合表面彼此接触时在所述基础与模块之间传递选自高压电源、低压电源及其组合的信号。第一和第二接口耦合器可适用于提供无线高压电气和无线低压直流电气连接。模块可选自电子装置基座、电子卡阅读器、硬盘驱动器、灯、电池、扬声器、钟表、电子设备控制器及其组合。当定位为在一系列堆叠的模块中的最后模块时，每个模块可以是可操作的，其中该系列始自于所述基础。该系统可包括多个模块，其中每个模块具有带第一接口耦合器的第一配合表面和带第二接口耦合器的第二配合表面，所述模块是以任何顺序可配置的，一个模块的第一接口耦合器与相邻模块的第二接口耦合器相耦合，并且该模块选自电子卡阅读器、硬盘驱动器、灯、电池、扬声器、时钟及其组合。至少一个模块可选自风扇、卷笔刀，杯架、铅笔夹、订书机、杯子取暖器、证券报价机、显示器、个人电脑、电动订书机、胶带座，铅笔夹、游戏控制器、无线充电器、便利贴分配器、信用卡/借记卡刷卡器、网络摄像头、无线接收器、无线发射器、Blueray/CVD/CD磁盘驱动器、婴儿监视器、空气净化器、移动设备支架、空气离子发生器、电源接口、笔记本扩充口、家居控制、恒温控制器，火灾报警/烟雾/CO探测器、手势界面、数字/计算器垫，扫描仪、眼动追踪设备及其组合。所述基础可与支撑件成整体，该支撑件包括适用于提供高压电源与所述基础无线连接的电源。所述基础和每个模块可在选自水平和垂直的配置中是可堆叠的。所述基础和每个模块可包括选自键控凸起和凹陷、磁铁及其组合的可配合特征。所述基础可进一步包括能够提供与所述至少一个模块WiFi通信的路由器。

本发明的其它实施方式包括用于模块化电子系统的基础。所述基础包括高压电输入；接口耦合器，适用于无线传递高压电源和低压数据信号；以及路由器，用于传递和接收WiFi信号。

所述基础可进一步包括支撑件，适用于将高压电源无线传递到所述基础。所述基础可与支撑件结合。所述基础可以是与至少一个模块可结合的，该模块在选自水平和垂直的配置中与所述基础是可堆叠的。所述基础可包括选自凸起、凹陷、磁铁及其组合中的至少一个特征，所述特征适用于在至少一个模块中对准并固定到位。

附图简要说明

参照下面的描述、所附的权利要求和附图，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，其中：

图1是示出了用户以及具有各种错配的现有技术的外围电子设备和随之而来混乱的桌面的当前使用场景的图示；

图2是示出了用户装包选自现有技术的外围电子设备前往会议、活动或旅行的示意图；

图3是设备的模块化系统的一个实施方式的可堆叠组件的展开装配；

图4是根据本发明的移动设备支架的一个实施方式的主视图透视图；

图5是根据本发明的移动设备支架的另一个实施方式的主视图透视图；

图6是根据本发明的移动设备支架的又一实施方式的主视图透视图；

图7是根据本发明的堆叠模块的分解主视图；

图8是图7的堆叠模块的分解后视图；

图9是图7的堆叠模块的分解主视图透视图；

图10是图7的堆叠模块的主视图；

图11是图7的堆叠模块的后视图；

图12是图7的堆叠模块的主视图透视图；

图13是根据本发明的动力基础中枢的另一实施方式的主视图透视图；

图14是根据本发明的模块化组件的垂直堆叠的主视图；以及

图15是本发明的又一实施方式的堆叠模块的主视图局部剖面图。

具体实施方式

本发明包括具有用户可选择的电子装置的模块系统，该电子装置可以多个顺序或配置与动力基础中枢相结合而无需多根电源线和数据线。本发明的系统可用来联合电子设备，减少由这样的设备所占用的空间，在外观上产生均匀性和连续性，和/或消除由于与设备互连的多根电源线所造成的杂乱。该系统还提供了用于组件设备的能量和数据存储，并且可另外提供其它功能，例如照明、个人舒适度和设施控制。该系统在若干类型的应用中是有用的，包括娱乐、生产率、控制和监控。它提供了适用于多种环境类型的中央枢纽，例如家庭、办公室、大学宿舍、商务设施、旅游和酒店。该中央枢纽可联接到家用电器、汽车、照明设备和系统、摄像机、家庭、家用器具、宠物，为此的控制器和其它目的，并且它可用于与银行、社交媒体和商业中的系统交互。该系统的多组件实施方式可比单独出售的常规分离组件的同一类型组合的成本更便宜。

如图3所示，系统100可包括动力基础中枢102，具有电源开关104、充电USB端口106以及一个或多个电源输出108，用于连接到交流电源，例如连接到插座的电源线。除了提供交流电源，动力基础中枢102包括AC/DC转换器以为其它低压系统模块供电以及用于处理WiFi传输的路由器。接口耦合器110安装到配合表面112上。设备114具有相对的配合表面，包括配合接口耦合器(未示出)，其可接合动力基础中枢102的相对界面112。附加的接口耦合器116集成到第二表面118中。移动支架120还具有接口表面(未示出)，适用于与接口耦合器例如耦合器110或116的数据和电子连接。移动接口支架120包括用于移动设备的耦合接口122，例如智能手机、平板电脑、平板手机或其它便携设备。支架120可与其它接口支架互换，例如图4中的支架124以及图6中的支架126，用于不同的模型移动或便携式通信设备。

图7、8和9分别是根据本发明的组件模块的另一组件200的主视、后视、和主视图透视图。动力基础中枢102提供了具有在其前面的充电USB端口106的AC/DC转换器。电源输入109，用于通过线连接到AC电源，并且在其后面示出了数据输出端口125。扬声器126具有在其后面的辅助端口128。光模块130沿圆周照亮了组件200的周围区域。固态硬盘驱动132用于数据存储。数据输入/输出设备134包括存储卡读卡器或多种读卡器，具有插槽136用于存储卡和数据端口138。模块化外部电池140具有用于接收和发送直流线路(未示出)的端口142和144以及另一个USB端口146。设备移动基座114容纳设备支架，例如支架124。图10、11和12分别以主视、后视和透视图示出了组装的堆叠模块。

如图所示，每个模块102,130,132,134和140具有带接口耦合器108的接口表面，并具有在相邻的模块化设备上与相对的接口耦合器交互的能力。每个模块126,130,132,134,140和114具有在相对的接口表面上的互补接口耦合。接口耦合器的可选择组合可用于模块或与其集成在一起。当彼此交互时这些特征保持连接和对准模块。模块126,130,132,134和140可以任何顺序在基础102和移动设备基座114之间进行堆叠。

该系统仅需要一条电源线，是从交流电源例如墙上的插座向电源输入端口109提供电力的电线，或动力基础可硬连线到建筑物的电力线中。可替代地，无线垫可用于无线地向系统传输电力。所述接口耦合器提供了在相邻模块之间的电连续性。任选地，额外的电子设备可通过设置在几个模块或扬声器126的辅助端口128中的单一或一系列电线端口而连接到模块上。

动力基础中枢300的另一实施方式示于图13中。基础300包括电线302、电源开关304、接口耦合器308和在基础300的上表面上的凹陷310，其可与成形的凸起相配合，该凸起在来自相邻模块(未示出)的相对平面上对准，所述相邻模块可放置为靠着基础300。在又一实施方式400中，示于图14，具有接口灯基础404的灯402包括系统模块。可替代地，灯402可用任何各种桌面配件，例如风扇、显示器、个人计算机、卷笔刀、杯架、铅笔夹、电动订书机等代替，无论是电动的或被动的。

参照图15，本发明的另一实施方式500包括动力基础中枢502，其集成到支撑件504中，它可以是桌子、书桌、柜台或其它支撑件。支撑件504包括第一接口耦合器506，其无线地向支撑件504和动力基础中枢502之上堆叠的模块提供电源。支撑件504和/或动力基础中枢502可包括交流/直流转换器、一个或多个充电USB端口(未示出)、电源开关(未示出)和/或电源插座(未示出)，用于容纳标准高压电源线以向不是本发明部分的外部设备提供电源。扬声器模块510、光模块512、固态驱动器模块514、数据输入/输出模块516、电池模块518、设备基座模块520和支架522依次堆叠在另一个之上。模块510,512,514,516和518可以不同于图15和16中所示的顺序堆叠。

如图所示，基础502和各模块510,512,514,516和518在其上表面具有第一接口耦合器506，并且每个模块510,512,514,516,518和520在其下表面具有第二接口耦合器508。当如图所示的堆叠时，每一个第一接口耦合器506联接到相邻模块的第二接口耦合器508上，从而允许在第一和第二接口耦合器506和508之间的无线高压电力传输，显示为闪电530，以及无线低压直流电力传输，显示为虚线圆圈532。

可使用附加组件，无论是接口组件或相邻组件，例如闪存驱动器、无线垫/触笔；无线鼠标、无线键盘、无线充电站、网络摄像机、无线接收器、无线发射器、电池电源、IO面板/仪表插座、备用插头插座(类似于电源板)、无线耳机发射器、辅助接口或无线屏幕/显示器、信用卡/借记卡刷卡器、显示器、个人电脑、Blueray/CVD/CD/磁盘驱动器，婴儿监视器、空气净化器、移动设备支架、空气离子发生器、电源接口UI、笔记本扩充口、家庭控制、恒温控制器、火灾报警/烟雾/CO探测器、手势接口、数字/计算器垫、扫描仪、眼动追踪装置等。模块可包括方便在桌面上找到的项目附加类型，例如灯具、杯子取暖器、证券报价机、电动订书机、电动削笔刀、胶带座、铅笔夹、手持式游戏控制器、无线充电器、便利贴分配器等。

应当注意的是，在以下描述中表示空间定向的术语用于清楚地描述在附图中所示的实施方式，并且不意味着限制本发明的方向。根据本发明的设备彼此交互，但不必在向上的垂直阵列中交互，如图3和7-12所示。例如，所述基础可以这样的方式支撑，即允许从动力基础中枢向下交互，或组件的阵列可水平交互。组件的堆叠可搁置在桌面或其它水平工作面、滚动落地支架、天花板吊架或墙壁吊架上，或者它们也可安装在墙壁上。在任何情况下，接口连接器用如模块之间需要的无线数据通信来提供相邻模块之间的电连续性。因此，消除了多根电缆和电线的需要。在一些实施方式中，除了动力基础中枢的每个模块可具有“终端”功能，也就是说它可以是组件堆叠中的最终单元，使得组件堆叠的顺序无关紧要，除了用户的便利和偏爱。因此，该堆叠可拆卸，并且可选择任何数目的所需组件用于任何顺序的重新组装，例如如果用户通过仅有选定的组件来旅行。

还应当指出，虽然示出模块具有圆柱形，但它们可具有任何形状和任何尺寸，并且它们不必都具有相同的形状或相同的尺寸。另外，虽然示出接口耦合器具有圆形轮廓，但它们可具有任何形状。任何形状的一个或多个凹陷和一个或多个凸起可用来对准模块，用以与动力基础中枢结合。此外，该接口耦合器可具有键控或可配对特征，以确保组件用于对齐连接。在其它实施方式中，动力基础中枢和可堆叠模块可包括嵌入磁铁，用于对齐和保持模块牢固地就位。

前面的描述被认为仅仅是说明本发明的原理。此外，由于许多修改和变化将由本领域技术人员容易想到，因此不希望将本发明限制到具体结构以及上述示出和描述的方法。因此，所有适当的修改和等同物可诉诸落入本发明的范围之内。

Claims (16)

1.一种模块化电子系统，包括：

适于与高压电源电子通信的基础，所述基础具有带第一接口耦合器的第一配合表面；以及

与所述基础可堆叠的至少一个模块，并具有第二配合表面，它可与第一配合表面相配合，以及第二接口耦合器、与所述第一接口耦合器是可配合的，所述模块适于从所述基础无线地接收通信，所述通信选自高压电源、低压直流电源以及它们的组合；

其中所述基础适于提供与所述至少一个模块的高压电子通信以及低压直流电子通信。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一和第二接口耦合器可相互配合，以便当所述第一和第二配合表面彼此接触时在所述基础与所述模块之间传递选自高压电源、低压电源及其组合的信号。

3.根据权利要求1所述的系统，其中：

所述第一和第二接口耦合器适用于提供无线高压电气连接和无线低压直流电气连接。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述模块可选自电子装置基座、电子卡阅读器、硬盘驱动器、灯、电池、扬声器、钟表、电子设备控制器及其组合。

5.根据权利要求4所述的系统，其中当定位为在一系列堆叠的模块中的最后模块时，每个所述模块可以是可操作的，所述系列源自所述基础。

6.根据权利要求1所述的系统，包括多个模块，其中：

每个模块具有带第一接口耦合器的第一配合表面和带第二接口耦合器的第二配合表面；

所述模块是以任何顺序可配置的，一个模块的第一接口耦合器与相邻模块的第二接口耦合器相耦合；并且

每个所述模块选自电子卡阅读器、硬盘驱动器、灯、电池、扬声器、时钟及其组合。

7.根据权利要求1所述的系统，其中至少一个所述模块选自风扇、卷笔刀、杯架、铅笔夹、订书机、杯子取暖器、证券报价机、电动订书机、胶带座、铅笔夹、游戏控制器、无线充电器、便利贴分配器、信用卡/借记卡刷卡器、网络摄像头、无线接收器、无线发射器、显示器、个人计算机、Blueray/CVD/CD磁盘驱动器、婴儿监视器、空气净化器、移动设备支架、空气离子发生器、电源接口、笔记本扩充口、家居控制、恒温控制器、火灾报警/烟雾/CO探测器、手势界面、数字/计算器垫，扫描仪、眼动追踪设备及其组合。

8.根据权利要求1所述的系统，其中所述基础与支撑件成整体，所述支撑件包括适用于无线提供高压电源至所述基础的电源。

9.根据权利要求1所述的系统，其中所述基础和每个所述模块在选自水平和垂直的配置中是可堆叠的。

10.根据权利要求1所述的系统，其中所述基础和每个所述模块包括选自键控凸起和凹陷；磁铁及其组合的可配合特征。

11.根据权利要求1所述的系统，其中所述基础进一步包括能够提供与所述至少一个模块WiFi通信的路由器。

12.一种用于模块化电子系统的基础，包括：

高压电源输入；

接口耦合器，适用于无线传递高压电源和低压数据信号；以及

路由器，用于传递和接收WiFi信号。

13.根据权利要求12所述的基础，进一步包括支撑件，适用于将高压电源无线传递到所述基础。

14.根据权利要求13所述的基础，其中所述基础与支撑件结合。

15.根据权利要求12所述的基础，其中所述基础是与至少一个模块可结合的，所述模块在选自水平和垂直的配置中与所述基础是可堆叠的。

16.根据权利要求15所述的基础，其中所述基础包括选自凸起、凹陷、磁铁及其组合中的至少一个特征，所述特征适用于在至少一个模块中对准并固定到位。