CN106970539A - 用于构建模型的磁性智能电路模块控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于电子产品技术领域，具体是一种用于构建模型的磁性智能电路模块控制系统。用于构建模型的磁性智能电路模块控制系统，包括智能集成电路板，所述的智能集成电路板上连接有输入模块、输出模块、控制模块和连接模块，所述的智能集成电路板设置有带有吸附功能的磁性端口。所述的磁性端口包括塑料绝缘体，内嵌在所述塑料绝缘体上的永磁体和金属导体上；磁性端口分为输入端口、输出端口。本发明是一种结构简单，功能丰富，扩展功能强，方便拆卸、组装，操作可靠性强的磁性智能电路模块控制系统，可广泛应用在电子模型的搭建和教学教具电子实验平台搭建领域。

Description

用于构建模型的磁性智能电路模块控制系统

技术领域

本发明属于电子产品技术领域，具体是一种用于构建模型的磁性智能电路模块控制系统。

背景技术

随着社会的进步，智能设备越来越多地出现在我们的现实生活中，而智能设备的核心是芯片的处理以及各种传感器的应用。人们对围绕在周围的这些智能设备有一探究竟的渴望。但是，这些智能设备设计精巧，不容易拆卸，只有一些电子专业的人士才能了解其原理。为使创意不只是专业人士的一种特权，我们提出一种可以让全民皆可把玩的磁性互连智能电路模块化输入输出的控制系统，该系统结构简单，功能丰富，可用于电子模型的搭建和教学教具电子实验平台搭建。

目前市场上有类似的各类电子积木，这些产品要么电子元器件陈旧，要么控制逻辑复杂，要么拼装不方便，并且只能拼装初级电路，不能做建模上的电子应用和创意，扩展功能不强。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中的不足，提供一种扩展功能强，方便拆卸、组装，操作可靠性强的磁性智能电路模块控制系统。

用于构建模型的磁性智能电路模块控制系统，包括智能集成电路板，所述的智能集成电路板上连接有输入模块、输出模块、控制模块和连接模块，所述的智能集成电路板设置有带有吸附功能的磁性端口，

优选的，所述的磁性端口包括塑料绝缘体，内嵌在所述塑料绝缘体上的永磁体和金属导体上；磁性端口分为输入端口、输出端口。

优选的，所述的智能集成电路板至少有一个以上外形呈凸形端头，所述呈凸形端头上有金属触点或金属弹性触点，系统通过所述触点供电和传输信号；

在所述呈凸形端头两侧的塑料绝缘体上盖或塑料绝缘体下盖上内嵌有强力永磁体。

所述的磁性输入端口和磁性输出端口通过内嵌强力永磁体相互吸附。

优选的，所述磁性输入端口和磁性输出端口内嵌至少三根金属导体，其中两根用于电源的正极和负极连接，剩余金属导体用于信号传输。

优选的，所述的金属导体呈90度折弯，其中一端是触点，另一端焊接在智能集成电路板上。

优选的，所述的智能集成电路板，有电源功能和可扩展性。

所述的电源功能包括，锂聚合物可充电电池，9V电池，1.5V电池，USB供电；

所述的可扩展性包括控制模块扩展集成单片机或微型电脑，所述单片机或微型电脑包括，Arduino芯片、scratch芯片、Leonardo芯片、Mbed芯片、Raspberry Pi、PCduino、Banana Pi、Orange Pi、Mirco：Bit电脑、ESP8266芯片。

本发明系统结构简单，功能丰富，可用于电子模型的搭建和教学教具电子实验平台搭建。是一种扩展功能强，方便拆卸、组装，操作可靠性强的磁性智能电路模块控制系统。

附图说明

图1是本发明一种可用于模型构建的磁性互连智能电路模块化输入输出控制系统实施方案1示意图；

图2是本发明一种可用于模型构建的磁性互连智能电路模块化输入输出控制系统实施方案2示意图；

图3是本发明一种可用于模型构建的磁性互连智能电路模块化输入输出控制系统实施方案3示意图；

图4是本发明一种可用于模型构建的磁性互连智能电路模块化输入输出控制系统实施方案1的爆炸图；

图5是本发明一种可用于模型构建的磁性互连智能电路模块化输入输出控制系统实施方案2的爆炸图；

图6是本发明一种可用于模型构建的磁性互连智能电路模块化输入输出控制系统实施方案3的爆炸图；

图7是以实施方案1为例的一种实施方案示意图；

图8是以实施方案1为例的一种实施方案示意图；

图9是实施方案1中的控制模块；

图10是实施方案1中的控制模块示意图；

图11是实施方案1中的控制模块爆炸图；

图12是实施方案1中的输入模块；

图13是实施方案1中的输入模块爆炸图；

图14是实施方案1中的一种连接模块；

图15是实施方案1中的一种连接模块及爆炸图；

图16是实施方案1中的一种3个磁性端口的扩展控制模块；

图17是实施方案1中的一种8个磁性端口的扩展控制模块；

图18是实施方案1中的一种8个磁性端口的控制模块和输入模块，输出模块以及连接模块的方案实例；

图19是实施方案2中的一种只有一个磁性端头支撑的输入模块；

图20是实施方案3中的输入模块爆炸图；

图21是实施方案3中的输入模块另一角度爆炸图；

图22是实施方案3中的一种连接模块；

图23是实施方案3中的一种控制模块；

图24是实施方案3中的一种控制模块另一角度视图；

图25是实施方案3中的一种控制模块的爆炸图；

图26是实施方案3中的一种多个磁性端口连接模块；

图27是实施方案3中的输出模块爆炸图；

图28是实施方案3中的输出模块另一视图的爆炸图；

图29是实施方案3中的一种8个磁性端口的控制模块；

图30是实施方案3中的一种8个磁性端口的控制模块的爆炸图；

图31是实施方案3中的一种8个磁性端口的控制模块和输入模块，输出模块以及连接模块的方案实例。

具体实施方式

下面将对本发明进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。

为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须作出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。

为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面对本发明的具体实施方式作进一步的说明。

图1是可用于模型构建的磁性互连智能电路模块化输入输出控制系统及示例图，包括：有电源功能的控制模块1和通过磁性互连吸附在控制模块1上的具有各种电子或电路功能的输入模块3和输出模块2；连接模块4和连接模块5通过磁性吸附连接在输入模块和控制模块之间或是连接在输出模块和控制模块之间。

图2是可用于模型构建的磁性互连智能电路模块化输入输出控制系统及其使用方法的整体实施方案2的示例图，该实施方同样包括：有电源功能的控制模块1和通过磁性互连吸附在控制模块1上的具有各种电子或电路功能的输入模块7和输出模块6；连接模块4和连接模块5通过磁性吸附连接在输入模块和控制模块之间或是连接在输出模块和控制模块之间。

与实施方案1相较相同之处在于控制模块和连接模块完全一样，电路功能也一样，不同之处在于输入模块和输出模块只有单头的磁性接头，没有另一头支撑脚。

实施方案1和实施方案2互有优势，实施方案1增加了成本，但多一个支撑脚拼装会更平稳牢固；实施方案2降低了成本，但由另一端是悬空的，在有对模块进行模块时可能会有不稳固的情况。所以实际实施方案中可以将方案1和方案2优点结合起来，根据模块的特点来决定是否加支撑脚。

图3是本发明一种可用于模型构建的磁性互连智能电路模块化输入输出控制系统及其使用方法的整体实施方案3的示例图，该实施方案同样包括：有电源功能的控制模块10和通过磁性互连吸附在控制模块10上的具有各种电子或电路功能的输入模块8和输出模块12；连接模块9和连接模块11通过磁性吸附连接在输入模块和控制模块之间或是连接在输出模块和控制模块之间。该实施方案的磁性吸附面在水平面上，而实施方案1和实施方案2的磁性吸附面在垂直面上。该实施方案对模块上的电子线路板进行了半包裹封装，将电子元器件几乎都放置在上下两个盖子里。实施方案1和实施方案2同样也可以通过加盖子的方式将电子元器件包裹起来。

图4图5和图6是实施方案1实施方案2和实施方案3中各种模块未磁性吸附前的状态。

图7是以实施方案1为例的本发明中一种最简单的应用方法：只有一个控制模块和一个输出模块，此时控制模块的功能为输出模块提供电源或执行控制模块预设的程序来控制输出模块；此例同样适用实施方案2和实施方案3；

图8是以实施方案1为例的本发明的标准应用方法：一个输入模块，一个控制模块，一个输出模块；输入模块提供输入信号，控制模块将输入信号处理后再输出给输出模块，从而达到控制输出模块的目的，控制模块上的电源功能为整个电路提供电源；

图9图10是实施方案1中一种具有两个磁性接头的控制模块，如图所示，该控制模块具有1.1和1.2两个磁性接头，控制模块上还有开关1.3和usb接口1.19；开关1.3控制电源的开关；usb接口1.19用于充电和传输数据；

图11是实施方案1中一种具有两个磁性接头的控制模块的爆炸图，该图详细地说明了控制模块的结构：塑料绝缘体1.4和1.16具有完全相同的结构，外表呈倒U形，上表面下面表具有兼容积木圆台和凹槽；1.5和1.15是金属导体，呈90度折弯，穿出塑料绝缘体1.4和1.16到垂直磁体相互吸附的表面上，金属导体1.5穿出表面的这端具有弹性伸缩，而金属导体1.15穿出表面的这端是没有伸缩的平面；塑料绝缘体1.4和1.16的磁体相互吸附的表面上具有防呆结构；1.6和1.14是截面呈圆形的磁体，磁体嵌在塑料绝缘体1.4和1.16内，不穿出相互吸附的表面；后盖1.7和1.13通过卡扣盖在塑料绝缘体1.4和1.16相互吸附表面的对面端面上，将金属导体1.5和1.15，以及磁体1.6和1.14盖住。1.2和1.12是两块转接电路板，金属导体1.5和1.15的另一端焊接在1.2和1.12转接电路板上。1.11是控制模块的核心板，核心板上具有电源功能和控制功能的电路，1.19上核心板上的usb接口，充电和传输数据用到这个接口，1.10是核心板上的开关，可以打开或是切断控制模块的电源；1.9是锂聚合物可充电电池；1.8是塑料绝缘体上盖；1.18是塑料绝缘体下盖；塑料绝缘体上盖1.8和塑料绝缘体下盖1.18以及塑料绝缘体1.4和1.16将整个控制模块包裹起来；塑料绝缘体上盖1.8和塑料绝缘体下盖1.18通过四个金属螺丝1.17紧固，也可以采用卡扣或是超声波焊接方式进行紧固；

图12是实施方案1中输出模块2示意图，其中2.1是塑料绝缘体支撑脚，2.2是输出模块的电子线路板，2.3是带有弹性金属导体的输入磁性接头。

输入模块3与输出模块2外形上的区别就是磁性接头2.3，输出模块2的磁性接头是带有弹性的金属导体，而输入模块化3的磁性接头是不带有弹性的金属导体，实际方案实施时可根据需要调换成：出模块2的磁性接头是不带有弹性的金属导体，而输入模块化3的磁性接头是带有弹性的金属导体；此外，还可以将输入模块3与输出模块2都采用不带有弹性的金属导体，而控制模块1上每个磁性接头1.1和1.2都是带有弹性的金属导体，此种方案在方案实施3中采用；最后还可以将输入模块3与输出模块2都采用带有弹性的金属导体，而控制模块1上每个磁性接头1.1和1.2都是不带有弹性的金属导体；

图13是实施方案1中输出模块2的爆炸图，其中2.4是上下表面具有积木特征的塑料绝缘体支撑脚，输出模块的电子线路板2.2两头具有“凸”形，“凸”形的一端插进塑料绝缘体支撑脚2.4里，塑料绝缘体紧固件2.9同时穿过输出模块的电子线路板2.2和塑料绝缘体支撑脚2.4将两者牢牢栓紧；2.5，2.6，2.7，2.8与前述图11所示1.4，1.5，1.6，1.7一致；

图14是实施方案1中连接模块的一种，其中4.1是磁性输入接头，4.7是磁性输出接头，4.2和4.5是标准接插件插座；4.4是电线，长短根据需要可定制，电线两头是标准接插件插头；4.3和4.6是连接模块电子线路板；

图15也是实施方案1中连接模块的一种，具有一个磁性输入接头和三个磁性输出接头，可以将信号一分为三以便连接更多的输出模块；

方案实施1和方案实施2采用完全一致的连接模块和控制模块；

图16是具有三个磁性接头的扩展控制模块示例图，可用于稍复杂的逻辑电路上，可根据需要具体采用几个磁性输入接头或是几个磁性输出接头；

图17是方案实施1中具有八个磁性接头的控制模块示例图，可用于更复杂的单片机、编程等电路上，可根据需要具体采用几个磁性输入接头或是几个磁性输出接头；

图18是具有八个磁性接头的控制模块，输入模块，输出模块以及连接模块共同组成一个系统的拼装示例图；

图19是实施方案2中的一种只有一个磁性端头支撑的输入模块，该模块一头是磁性接头，另一头悬空，不影响模块的电路功能；

图20，21是实施方案3中的一种输入模块的爆炸图，该实施方案利用塑料绝缘体上盖8.2和塑料绝缘体下盖8.7将电子线路板8.5包裹，所述上盖的上表面和下盖的下表面具有积木特征以方便兼容积木；塑料绝缘体上盖8.2的上表面或是侧面有孔或槽8.1以适应一些传感器收集外界信号；磁体8.3内嵌在塑料绝缘体上盖8.2里，下盖8.7有四个柱来定位电子线路板8.5；上盖8.2有深槽8.10以容纳电子元器件；下盖8.7也有深槽8.8以容纳电子元器件，如8.4；电子线路板8.5一头呈“凸”形，“凸”形的“凸”头部分被上盖8.2半包裹封装起来，露出部分的表面有金属触点8.9；金触点8.9通过内嵌在上盖8.2的永磁体8.3与图23所示的控制模块相互吸附连接，连接后如图3所示；上盖8.2和下盖8.7采用超声波焊接、卡扣或螺丝等方式将模块的电子线路板8.5半包裹封装起来；永磁体8.3的磁性极性被设置成只能吸附连接在图23控制模块上的磁性输入端使金触点8.9和弹性触点10.1相互导通连接，而无法与另一端的磁性输出端的弹性触点10.5相互导通连接；

图22是实施方案3中的一种连接模块，包括输出磁性端头9.1，，电线9.5和输出磁性端头9.7组成，电线9.5长短根据需要可定制，电线两头是标准接插件插头9.4和9.6；具有弹性触点的电子线路板9.2；输出磁性端头9.7上的电子线路板上的触点不具有弹性；塑料绝缘体9.3，9.8，9.9，9.10具有积木特征并采用超声波焊接、卡扣或螺丝等方式将模块的两个磁性端头半包裹封装起来；

图23和图24是实施方案3中的一种具有两个磁性端头的控制模块，该模块的两个磁性端头根据磁体10.2和磁体10.4设置为一个为磁性输入端头，一个为磁性输出端头，两个磁性端头上的金属触点10.1和10.5都是弹性的金属触点；塑料绝缘体上盖10.3和塑料绝缘体下盖10.7具有积木特征并采用超声波焊接、卡扣或螺丝等方式将如图25所示的控制模块的电子线路板10.10和两块转接电路板10.11以及锂聚合物可充电电池10.9半包裹封装起来；控制模块上还有开关10.8和usb接口10.6；开关10.8控制电源的开关；usb接口10.6用于充电和传输数据；

如图25是实施方案3中的一种具有两个磁性端头的控制模块的爆炸图，该实施方案与图11所示的实施方案1原理基本类似，实施方案1采用磁性端头独立出来的形式，而实施方案3采用的是磁性10.13直接嵌入塑料绝缘体下盖10.7的方式，相互吸附端面为水平面；下盖10.7上有4个定位柱10.14用于定位电子线路板10.10和两块转接电路板10.11；两块转接电路板10.11上集成有弹性触点10.12来传输信号和提供电源；

图26是实施方案3中的一种连接模块，具有一个磁性输入端头和三个磁性输出端头，可以将信号一分为三以便连接更多的输出模块；

图27图28是实施方案3中的一种输出模块，该模块由主要由塑料绝缘体上盖12.1和塑料绝缘体下盖12.2以及电子线路板12.3组成；磁体12.5嵌在上盖12.1上，磁体设置成可以吸附在如图23和图29的磁性输出端头上；“凸”形端头上的导电触点12.6不具有弹性；下盖12.2上有四个定位柱12.8来定位电子线路板12.3；上盖12.1下盖12.2各有深槽12.4和12.9以容纳电子元器件；上盖12.1的上表面和侧面根据电子元器件的需要开有圆孔和槽，如12.7；上盖12.1和下盖12.2具有积木特征并采用超声波焊接、卡扣或螺丝等方式将电子线路板12.3半包裹封装起来；

图29是实施方案3中具有八个磁性接头的控制模块示例图，可用于更复杂的单片机、编程等电路上，可根据需要具体采用几个磁性输入接头或是几个磁性输出接头；图30是该模块的爆炸图，塑料绝缘体上盖13.2和塑料绝缘体下盖13.4将具有电源功能和集成芯片的集成电路板13.3通过声波焊接、卡扣或螺丝等方式半包裹封装起来；电路板13.3不仅包含有锂聚合物的可充电电池，还可以扩展各式各样的标准接口可以方便地连接更多的外部设备；

图31是实施方案3中具有八个磁性端头的控制模块，输入模块，输出模块以及连接模块共同组成一个系统的拼装示例图；

对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明实施例的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明实施例将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

以上仅为本发明实施例的较佳实施例而已，并不用以限制本发明实施例，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。

Claims (8)

1.用于构建模型的磁性智能电路模块控制系统，包括智能集成电路板，其特征在于所述的智能集成电路板上连接有输入模块、输出模块、控制模块和连接模块，所述的智能集成电路板设置有带有吸附功能的磁性端口。

2.根据权利要求1所述的用于构建模型的磁性智能电路模块控制系统，其特征在于所述的磁性端口包括塑料绝缘体，内嵌在所述塑料绝缘体上的永磁体和金属导体上；磁性端口分为输入端口、输出端口。

3.根据权利要求2所述的用于构建模型的磁性智能电路模块控制系统，其特征在于所述的智能集成电路板至少有一个以上外形呈凸形端头，所述呈凸形端头上有金属触点或金属弹性触点，系统通过所述触点供电和传输信号；

在所述呈凸形端头两侧的塑料绝缘体上盖或塑料绝缘体下盖上内嵌有强力永磁体。

4.根据权利要求3所述的用于构建模型的磁性智能电路模块控制系统，其特征在于所述的磁性输入端口和磁性输出端口通过内嵌强力永磁体相互吸附。

5.根据权利要求4所述的用于构建模型的磁性智能电路模块控制系统，其特征在于所述磁性输入端口和磁性输出端口内嵌至少三根金属导体，其中两根用于电源的正极和负极连接，剩余金属导体用于信号传输。

6.根据权利要求5所述的用于构建模型的磁性智能电路模块控制系统，其特征在于所述的金属导体呈90度折弯，其中一端是触点，另一端焊接在智能集成电路板上。

7.根据权利要求1所述的用于构建模型的磁性智能电路模块控制系统，其特征在于所述的智能集成电路板，有电源功能和可扩展性。

8.根据权利要求7所述的用于构建模型的磁性智能电路模块控制系统，其特征在于所述的电源功能包括，锂聚合物可充电电池，9V电池，1.5V电池，USB供电；

所述的可扩展性包括控制模块扩展集成单片机或微型电脑，所述单片机或微型电脑包括，Arduino芯片、scratch芯片、Leonardo芯片、Mbed芯片、Raspberry Pi、PCduino、Banana Pi、Orange Pi、Mirco：Bit电脑、ESP8266芯片。