CN108479055A - 一种可监测转动状态的魔方 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有监测转动状态功能的魔方，主体为包括魔方面的立方体，主体内部设有旋转块，旋转块设有六根旋转轴，每个魔方面由若干个魔方块拼接而成，位于魔方面中心的魔方块为中心块，中心块与旋转轴的一端连接，主体设有测量传感器和主控模块，测量传感器和主控模块电连接，测量传感器可设于中心块或旋转轴和旋转块的连接处，在魔方块转动时，中心块和测量传感器同步转动，测量传感器产生相应的电信号发送至主控模块，主控模块根据来自测量传感器的电信号测量中心块与旋转块的相对转动量。本发明具有监测玩家转动魔方的功能，并且结构简单，生产成本低。
Description
技术领域
本发明属于益智玩具技术领域，尤其涉及一种可监测转动状态的魔方。
背景技术
魔方是一直以来非常受欢迎的智力玩具。但是，传统魔方在使用中存在如下缺陷：初学者在不记得公式的情况下，很难复原或变出想要图案,即使知道公式，复杂的变化情况和步骤也难以令初学者记住操作过的步骤。公开号为：CN104874176A的中国专利公开了一种带有步骤提示的智能魔方及其使用方法，该专利的每个魔方块内设有发光装置、电阻和弹性导电触点，由魔方块拼合成的魔方的空间内设有电源和控制芯片，电源通过导线分别连接发光装置、电阻和控制芯片；各个魔方块内的发光装置和电阻都通过信号线连接控制芯片。每一个魔方块都设有电子元件，这会导致企业的制造成本上升巨大。
发明内容
为解决上述的问题，本发明提供一种可监测转动状态的魔方，该魔方能够以低成本及简单的结构测量魔方在每一次转动过程中的相对转动量。
本发明采用如下技术方案实现：
一种可监测转动状态的魔方，主体为包括魔方面的立方体，所述主体内部设有旋转块，每个所述魔方面由若干个魔方块拼接而成，位于所述魔方面中心的所述魔方块为中心块，所述主体设有测量传感器和主控模块，所述测量传感器和所述主控模块电连接，所述主控模块和所述测量传感器用于测量所述魔方块相对所述旋转块的转动量。
进一步地，所述旋转块经旋转轴与所述中心块连接，所述旋转轴一端与所述旋转块转动连接，另一端与中心块固定连接，所述测量传感器设于所述旋转轴与所述旋转块的连接处以检测所述旋转轴连接的所述魔方面相对于所述旋转块的转动量。
进一步地，所述测量传感器包括固定于所述旋转块的第一测量部和固定于所述旋转轴的第二测量部，所述第一测量部和第二测量部相对转动时产生电信号，所述电信号发送至所述主控模块。
进一步地，所述第一测量部为底座，所述底座设置有检测电路，所述检测电路包括滑动电阻，所述第二测量部相对第一测量部转动时改变所述滑动电阻的电阻值，从而产生不同的电信号。
进一步地，所述中心块和所述旋转轴的连接处设有螺母以及限位块，所述螺母通过所述限位块与所述中心块连接为一个可同步转动的整体，所述旋转轴拧紧于所述螺母的中央空心处。
进一步地，所述旋转块经旋转轴与所述中心块连接，所述旋转轴一端与所述中心块转动连接，另一端与所述旋转块固定连接，所述测量传感器设于所述旋转轴与所述中心块的连接处以检测所述旋转轴连接的所述魔方面相对于所述旋转块的转动量。
进一步地，所述中心块设有弹性拆卸片，所述中心块通过所述弹性拆卸片固定于所述魔方面，按压所述中心块令所述中心块与所述弹性拆卸片分离或拼合。
进一步地，所述旋转块内设有通讯模块，所述通讯模块与所述主控模块电连接。
进一步地，所述魔方面的表面设有无线充电圈，所述旋转块内部设有与所述无线充电圈电连接的供电电池。
进一步地，所述旋转轴为空心轴体，所述无线充电圈的导线从所述空心轴体内连接至所述供电电池。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明公开了一种可监测转动状态的魔方，主体设有测量传感器和主控模块，测量传感器和主控模块电连接，主控模块和测量传感器用于测量中心块与旋转块的相对转动量。本发明具有结构简单，生产成本低的特点，能够以低成本及简单的结构测量魔方在每一次转动过程中的相对转动量。
附图说明
图1是本发明的剖面图；
图2是本发明的旋转块和中心快的连接结构图；
图3是本发明的测量传感器和PCB板位置图。
图中：100、魔方面；101、中心块；102、弹性拆卸片；103、无线充电圈；200、旋转块；201、旋转轴；202、螺母；203、限位块；300、测量传感器；301、PCB板；302、供电电池。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
实施例一
本实施例公开了一种可监测转动状态的魔方，以社会上最普遍的三阶魔方为例，如图1、图2和图3所示，本实施例的主体为六面立方体，该六面立方体包括六个魔方面100和旋转块200，每个魔方面100由若干个魔方块拼接而成，6个魔方面100由8个角块，12个棱块以及6个中心块101。每个角块包括3种颜色，每个棱块包括2种颜色，位于魔方面100中心的魔方块为中心块101，每个中心块101包括1种颜色。旋转块200设有六根旋转轴201，每个魔方面100的所对应的中心块101与旋转块200的其中一根旋转轴201连接。
在魔方面100转动时，传统魔方内的轴是不会跟随中心块101转动的。本实施例中，采用魔方面100在转动时带动旋转轴201一起同步旋转，通过测出旋转轴201与旋转块200的相对转动量来获取魔方的转动状态。因此，旋转轴201和中心块101连接处设有限位机构，限位机构包括螺母202以及限位块203，螺母202通过限位块203与中心块101连接为一个可同步转动的整体，旋转轴201拧紧于螺母202的中央空心处，当中心块101受力转动时，通过螺母202的同步转动以带动旋转轴201跟随中心块101一起转动。旋转轴201的轴体底部设有测量传感器300，旋转块200内部设有PCB板301，PCB板301包括主控模块，测量传感器300与PCB板301的主控模块电连接。当魔方面100转动时，设于中心块101内的限位块203与螺母202相互抵紧，从而带动螺母202同步转动。螺母202转动的同时一并带动与其相互拧紧的旋转轴201同步转动。测量传感器300包括固定于旋转块200的第一测量部和固定于旋转轴201的第二测量部，第一测量部和第二测量部相对转动时产生电信号，电信号发送至主控模块。第一测量部为底座，底座设置有检测电路，检测电路包括滑动电阻，第二测量部相对第一测量部转动时改变滑动电阻的电阻值，从而产生不同的电信号。底座固定于旋转块200，滑动电阻与旋转轴201的底部连接，当中心块101受力转动时，旋转轴201跟随中心块101同步转动。滑动电阻在转动时电阻值会持续产生变化，并且发出不同的电信号至主控模块，主控模块根据滑动电阻的电阻变化电信号测量中心块101相对于旋转块200的转动量。因此，魔方面100被转动时，中心块101、螺母202、旋转轴201和测量传感器300的滑动电阻这四个部件同时受力一起转动，从而保证测量传感器300能够准确地测量魔方面100被转动的角度。
本实施例的魔方在转动的时候其中一个中心块101必然会被转动，中心块101的转动有两种情况，一种是以旋转轴201为转动轴在一个魔方面100内进行转动，另一种是以旋转块200为转动轴进行转动。当中心块101沿着旋转轴201被转动时，测量传感器300的滑动电阻随着旋转轴201的转动而滑动并产生不同电阻值的电信号，这些电信号经底座的检测电路发送至主控模块，主控模块根据该变化的电信号测出中心块101相对于旋转块200转动量。
当中心块101沿着旋转块200旋转时，其中4个中心块101沿着旋转块200进行转动，另外两个中心块101位置不变化。位置不变化的两个中心块101所对应的测量传感器300的底座在旋转块200的带动下跟随另外4个转动的中心块101一同转动。底座转动能够导致滑动电阻的电阻值产生变化从而产生不同的电信号，位置不变化的两个中心块101所对应的测量传感器300将这些由不同阻值所产生的电信号发送至主控模块，主控模块根据该变化电信号测出这两个位置不变的中心块101和旋转块200两者之间的相对转动量。旋转块200内的PCB板301设有通讯模块，通讯模块与主控模块电连接。主控模块根据接收到的相对转动量模拟魔方被旋转后的状态，之后通过通讯模块将魔方被旋转后的状态发送至外界的电脑或者移动设备。用户可以在电脑或者移动设备上监测魔方的转动状态并且能够回滚至玩家之前所转动过的状态。
本实施例中，魔方面100的表面设有无线充电圈103，旋转块200内部设有供电电池302，供电电池302对测量传感器300和PCB板301进行供电，旋转轴201为空心轴体，无线充电圈103的导线从空心轴体内连接至供电电池302。当供电电池302电量不足时，主控模块使能通讯模块向用户的电脑发送电量不足的提示。将带有无线充电圈103的魔方面100放置在无线充电器上，即可对供电电池302进行充电。
本实施例中，中心块101的设有弹性拆卸片102，弹性拆卸片102设于中心块101与旋转轴201的连接处，按压中心块101令弹性拆卸片102受力并与旋转轴201扣合，令中心块101与旋转轴201紧密连接。再次按压中心块101，弹性拆卸片102与旋转轴201分开，令中心块101从魔方面100脱落。弹性拆卸片102有助于本发明发生故障时对其进行拆解以及维修。
实施例二
针对另一种魔方的内部结构，该内部结构的旋转块经旋转轴与中心块连接。与实施例一不同之处在于：旋转轴一端与中心块转动连接，另一端与旋转块固定连接，测量传感器设于旋转轴与中心块的连接处以检测旋转轴连接的魔方面相对于旋转块的转动量。
对于旋转轴和旋转块固定连接的情况下，测量传感器包括基于自身旋转角度变化电阻大小的滑动电阻以及底座，滑动电阻根据自身电阻值发出相应的电信号，滑动电阻设于底座，底座固定于中心块与旋转轴的连接处,滑动电阻与中心块连接。本实施例的魔方在转动的时候其中一个中心块必然会被转动，中心块的转动有两种情况，一种是以中心块的中点在一个魔方面内进行转动，另一种是以旋转块为转动轴进行转动。当中心块沿着自身中点旋转时时，滑动电阻和中心块同时转动，测量传感器根据滑动电阻的电阻变化量产生不同的电信号发送至主控模块，主控模块根据这些电信号测量中心块与旋转块的相对转动量。当中心块沿着旋转块旋转时，其中4个中心块沿着旋转块进行转动，另外两个中心块位置不变化。因为旋转轴和旋转块固定连接为一体，位置不变化的两个中心块所对应的测量传感器的底座在旋转轴的带动下跟随另外4个转动的中心块一同转动。位置不变化的两个中心块所对应的测量传感器根据滑动电阻的电阻变化值产生不同的电信号发送至主控模块，主控模块根据这些电信号测出位置不变化的两个中心块与旋转块的相对转动量。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种可监测转动状态的魔方，主体为包括魔方面的立方体，所述主体内部设有旋转块，每个所述魔方面由若干个魔方块拼接而成，位于所述魔方面中心的所述魔方块为中心块，其特征在于：所述主体设有测量传感器和主控模块，所述测量传感器和所述主控模块电连接，所述主控模块和所述测量传感器用于测量所述魔方块相对所述旋转块的转动量。
2.如权利要求1所述的可监测转动状态的魔方，其特征在于：所述旋转块经旋转轴与所述中心块连接，所述旋转轴一端与所述旋转块转动连接，另一端与中心块固定连接，所述测量传感器设于所述旋转轴与所述旋转块的连接处以检测所述旋转轴连接的所述魔方面相对于所述旋转块的转动量。
3.如权利要求2所述的可监测转动状态的魔方，其特征在于：所述测量传感器包括固定于所述旋转块的第一测量部和固定于所述旋转轴的第二测量部，所述第一测量部和第二测量部相对转动时产生电信号，所述电信号发送至所述主控模块。
4.如权利要求3所述的可监测转动状态的魔方，其特征在于：所述第一测量部为底座，所述底座设置有检测电路，所述检测电路包括滑动电阻，所述第二测量部相对第一测量部转动时改变所述滑动电阻的电阻值，从而产生不同的电信号。
5.如权利要求2所述的可监测转动状态的魔方，其特征在于：所述中心块和所述旋转轴的连接处设有螺母以及限位块，所述螺母通过所述限位块与所述中心块连接为一个可同步转动的整体，所述旋转轴拧紧于所述螺母的中央空心处。
6.如权利要求1所述的可监测转动状态的魔方，其特征在于：所述旋转块经旋转轴与所述中心块连接，所述旋转轴一端与所述中心块转动连接，另一端与所述旋转块固定连接，所述测量传感器设于所述旋转轴与所述中心块的连接处以检测所述旋转轴连接的所述魔方面相对于所述旋转块的转动量。
7.如权利要求1所述的可监测转动状态的魔方，其特征在于：所述中心块设有弹性拆卸片，所述中心块通过所述弹性拆卸片固定于所述魔方面，按压所述中心块令所述中心块与所述弹性拆卸片分离或拼合。
8.如权利要求1所述的可监测转动状态的魔方，其特征在于：所述旋转块内设有通讯模块，所述通讯模块与所述主控模块电连接。
9.如权利要求2或6所述的可监测转动状态的魔方，其特征在于：所述魔方面的表面设有无线充电圈，所述旋转块内部设有与所述无线充电圈电连接的供电电池。
10.如权利要求9所述的可监测转动状态的魔方，其特征在于：所述旋转轴为空心轴体，所述无线充电圈的导线从所述空心轴体内连接至所述供电电池。
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