CN108879148A - 一种智能模块化可编程电子搭建系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能模块化可编程电子搭建系统，涉及信号传输技术领域；包括多个三向磁吸式连接器，磁吸式连接器包括外壳、磁体、电导体以及内壳；所述外壳的顶面、侧面以及底面上均设置有通孔；电导体由多个并排的导电端子构成，且每一个导电端子上均设置有多个导电触点，导电触点用于从外壳顶面的通孔、外壳侧面的通孔以及外壳底面的通孔中穿过；内壳上设置有插口，PCB板插入后与所述的导电触点相导通；电导体的两端分别设置有一磁体，且两个磁体同一方向的磁极相反；本发明的有益效果是：实现横向及竖向的磁性互连，且不分方向、不分顺序，实现智能的即插即用功能，降低上手难度。

Description

一种智能模块化可编程电子搭建系统
【技术领域】
本发明涉及信号传输技术领域，更具体的说，本发明涉及一种智能模块化可编程电子搭建系统。
【背景技术】
在教育领域中，孩子(用户)学习电子学科类知识以及编程的门槛一直很高。孩子要想掌握对应的学科知识，往往需要先零散的购买电路搭建过程中常用的各类电子元器件，然后自己设计、搭建电路，而这又要求他们需要事先掌握焊接、搭线等技术，再以复杂的接线方式来完成电路的搭建。这样的方式本身就具有了一定的入门门槛，且伴随的一定的危险性，对于高中，甚至是大学以下的学生并不适用。然而，在小学及初中，学生就已经开始了电子学科类知识的学习。目前，一些产品将不同功能的电子元器件模块化来降低孩子搭建电路的学习成本。
现有产品中，从电路的搭建方式(即模块间的互相连接)上来说，大同小异，搭建方式为以下的其中一种：1、各个电子模块以固定的规则或顺序，通过磁性横向串联式连接；2、各个电子模块以固定的规则或顺序，通过磁性垂直叠加连接；3、(各个电子模块较为普遍)以固定的规则或顺序，用线串联。
1、横向串联式的磁性连接，按照指定的规则或顺序搭建出来后，会是长长的一条电路，如图1。
2、垂直叠加的磁性连接，按照指定的规则或顺序搭建出来后则是如图2所示。
3、用线串联的方式，从易用性及用户体验上来说会比磁性连接差很多，但优点是用户可以较大的自由度，如图3所示。
不论是哪种连接方式，都限定了孩子(用户)在使用过程中，需要按照指定的规则或顺序去搭建电路；这样的规定不仅限制了电路搭建出来时的形态，还容易因为孩子(用户)在初次使用的过程中强制反接电子模块造成短路而损坏电子模块。
另一方面，现有电子模块大部分自成体系，无法兼容其他电子硬件平台，更无法随着学习的深入，供用户进行改造，并且，所述的电子模块通常都需要用户对其主控(及控制板)编程后方可使用。这样的方式无疑有着一定入门的门槛，对于毫无编程经验的儿童，学生，甚至是老师来说都显得尤其困难。对于学校而言，学生在学习过程中会接触到各种电子硬件平台，自成体系的产品对于学校而言意味着更高的教育成本与学习成本，会为师资培训，教师教学带来一定的阻碍。
【发明内容】
本发明的目的在于有效克服上述技术的不足，提供一种智能模块化可编程电子搭建系统，该系统通过三向磁吸式连接器同时实现横向及竖向的磁性互连，且不分方向、不分顺序，实现智能的即插即用功能，极大降低上手难度。
本发明的技术方案是这样实现的：一种智能模块化可编程电子搭建系统，其改进之处在于：包括多个三向磁吸式连接器，磁吸式连接器包括外壳、磁体、电导体以及内壳；
所述的外壳与内壳相扣合，且外壳与内壳之间形成用于装入磁体和电导体的容置空腔；所述外壳的顶面、侧面以及底面上均设置有与容置空腔相连通的通孔；
所述的电导体由多个并排的导电端子构成，且每一个导电端子上均设置有多个导电触点，导电触点用于从外壳顶面的通孔、外壳侧面的通孔以及外壳底面的通孔中穿过，并凸出于所述外壳的外表面；所述内壳上设置有插口，PCB板插入后与所述的导电触点相导通；
所述电导体的两端分别设置有一磁体，且两个磁体同一方向的磁极相反；多个三向磁吸式连接器通过磁体实现横向或竖向的磁吸连接，相邻两个三向磁吸式连接器之间的导电触点实现电接触。
在上述的结构中，所述三向磁吸式连接器还包括一对夹持片，夹持片位于容置空腔内，且两个夹持片分别位于所述电导体的两端，该夹持片用于夹紧与电导体电连接的PCB板。
在上述的结构中，所述的夹持片包括连接部以及位于连接部两端并呈V字形的弹性部，两个弹性部上设置有相对凸出的凸块，PCB板卡在弹性部的两个凸块之间。
在上述的结构中，所述的外壳上设置有卡孔，所述的内壳上对应的设置有卡块，该卡块用于卡入所述的卡孔内。
在上述的结构中，所述外壳上的卡孔和内壳上的卡块均呈三角形。
在上述的结构中，所述智能模块化可编程电子搭建系统包括至少一个PCB板，PCB板的两个侧边均设置有电连接点，且PCB板两侧边分别插入两个三向磁吸式连接器的插口内，PCB板的电连接点与导电端子的导电触点相导通。
在上述的结构中，所述的一个PCB板与两个三向磁吸式连接器形成了单个的电子模块，多个电子模块可以实现横向以及竖向的电连接。
在上述的结构中，所述的外壳的侧面上设置有中心对称的卡榫，所述的内壳上对应卡榫的位置设置有对位卡点。
在上述的结构中，所述的电导体由十一个并排的导电端子构成，且每一个导电端子上均设置有四个导电触点。
本发明的有益效果在于：本发明的智能模块化可编程电子搭建系统可以通过三向磁吸式连接器同时实现横向及竖向的磁性互连，且不分方向、不分顺序，实现智能的即插即用功能，极大降低上手难度，让用户更容易接受和学习；当三向磁吸式连接器被取下时，模块之间依然可以使用电线或焊接等方式，不分顺序，不分方向的进行互相连接。
【附图说明】
图1至图3为现有技术中电路的搭建方式的结构示意图。
图4为本发明的一种智能模块化可编程电子搭建系统的三向磁吸式连接器的结构示意图。
图5为本发明的三向磁吸式连接器的爆炸结构示意图。
图6为本发明的一种智能模块化可编程电子搭建系统的第一具体实施例图。
图7、图8为本发明的一种智能模块化可编程电子搭建系统的PCB板的结构示意图。
图9为本发明的一种智能模块化可编程电子搭建系统的第二具体实施例图。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
本发明揭示的一种智能模块化可编程电子搭建系统，具体的，该系统包括多个三向磁吸式连接器100，在本实施例中，如图4、图5所示，对于所述的三向磁吸式连接器100，本发明提供了一具体实施例，所述三向磁吸式连接器100包括外壳1、磁体4、电导体2以及内壳5，所述的外壳1与内壳5相扣合，且外壳1与内壳5之间形成用于装入磁体4和电导体2的容置空腔，在本实施例中，所述的外壳1上设置有三角形的卡孔11，所述的内壳5上对应的设置有三角形的卡块51，该卡块51用于卡入所述的卡孔11内，实现了外壳1与内壳5的连接。所述外壳1的顶面、侧面以及底面上均设置有与容置空腔相连通的通孔，所述的电导体2由多个并排的导电端子构成，且每一个导电端子上均设置有多个导电触点21，导电触点 21用于从外壳1顶面的通孔、外壳1侧面的通孔以及外壳1底面的通孔中穿过，并凸出于所述外壳1的外表面，所述外壳1的顶面上通孔的数量、侧面上通孔的数量以及底面上通孔的数量均相等，且与导电端子的数量相同；本实施例中，所述的电导体2由十一个并排的导电端子构成，且每一个导电端子上均设置有四个导电触点21。
进一步的，所述内壳5上设置有插口，PCB板插入后与所述的导电触点21相导通，因此，PCB板上每一个引脚上的信号，则可以对应的传递至导电端子的其他三个导电触点21上。在上述的实施例中，所述电导体2的两端分别设置有一磁体4，且两个磁体4同一方向的磁极相反，例如，在图5中，位于图中左侧磁体4的S极朝向，N极朝下，图中右侧磁铁的S极朝下，N极朝上，通过这种结构的设计，当两个以上的三向磁吸式连接器100要实现连接时，通过对磁极的控制，在实现三向磁吸式连接器100磁吸时无需区分正反方向；并且多个三向磁吸式连接器100通过磁体4实现横向或竖向的磁吸连接，相邻两个三向磁吸式连接器100之间的导电触点21实现电接触。
另外，如图5所示，所述三向磁吸式连接器100还包括一对夹持片3，夹持片3位于容置空腔内，且两个夹持片3分别位于所述电导体2的两端，该夹持片3用于夹紧与电导体2电连接的PCB板，更为具体的，所述的夹持片3包括连接部以及位于连接部两端并呈V字形的弹性部，两个弹性部上设置有相对凸出的凸块，PCB板卡在弹性部的两个凸块之间。
并且，在上述的实施例中，所述的外壳1的侧面上设置有中心对称的卡榫，所述的内壳5上对应卡榫的位置设置有对位卡点，当三向磁吸式连接器100进行横向的互连时，通过卡榫与对位卡点的配合，实现定位。
如图6、图7以及图8所示，对于所述的智能模块化可编程电子搭建系统，本发明提供了一具体实施例，所述智能模块化可编程电子搭建系统包括至少一个PCB板6，PCB板6的两个侧边均设置有电连接点，且PCB板6两侧边分别插入两个三向磁吸式连接器100的插口内，PCB板6的电连接点与导电端子的导电触点21相导通。该实施例中，PCB板6的两侧边具有边缘连接器61，在图8中，边缘连接器61包括6个信号引脚，依次是GND引脚、SCL引脚、SDA引脚、VIN引脚、RX引脚、TX引脚，因此，以镜像的方式来设置了11pin的引脚定义，当安装了三向磁吸式连接器100时，无论三向磁吸式连接器100之间以任何方向和顺序磁吸互连，电路均可导通并正常工作；另外，PCB板6上还具有LED指示灯62和图标63。
如图9所示，所述的一个PCB板6与两个三向磁吸式连接器100形成了单个的电子模块200，多个电子模块200可以实现横向以及竖向的电连接；图9中，序号A表示多个电子模块200之间实现竖向的电连接，序号B表示多个电子模块200之间实现横梁的电连接。
本发明的智能模块化可编程电子搭建系统可以通过三向磁吸式连接器100同时实现横向及竖向的磁性互连，且不分方向、不分顺序，实现智能的即插即用功能，极大降低上手难度，让用户更容易接受和学习；当三向磁吸式连接器100被取下时，模块之间依然可以使用电线或焊接等方式，不分顺序，不分方向的进行互相连接。另外，每个电子模块200都有独立的设备ID能被其接入的设备如计算机，中枢，智能硬件平台能识别，根据各个模块功能和使用方式的不同，对其自身板载的MCU进行预编程，将其常见的功能或使用方式进行预设值，如对于按键模块，预设的功能会有单击，双击，长按等；以增强其平台兼容性，降低使用难度，编程难度；这样的设计也让系统中的电子模块200能够够容易的被开发者兼容到各类主流硬件电子平台去，如micro:bit,Arduino,树莓派等。
以上所描述的仅为本发明的较佳实施例，上述具体实施例不是对本发明的限制。在本发明的技术思想范畴内，可以出现各种变形及修改，凡本领域的普通技术人员根据以上描述所做的润饰、修改或等同替换，均属于本发明所保护的范围。

Claims (9)

1.一种智能模块化可编程电子搭建系统，其特征在于：包括多个三向磁吸式连接器，磁吸式连接器包括外壳、磁体、电导体以及内壳；
所述的外壳与内壳相扣合，且外壳与内壳之间形成用于装入磁体和电导体的容置空腔；所述外壳的顶面、侧面以及底面上均设置有与容置空腔相连通的通孔；
所述的电导体由多个并排的导电端子构成，且每一个导电端子上均设置有多个导电触点，导电触点用于从外壳顶面的通孔、外壳侧面的通孔以及外壳底面的通孔中穿过，并凸出于所述外壳的外表面；所述内壳上设置有插口，PCB板插入后与所述的导电触点相导通；
所述电导体的两端分别设置有一磁体，且两个磁体同一方向的磁极相反；多个三向磁吸式连接器通过磁体实现横向或竖向的磁吸连接，相邻两个三向磁吸式连接器之间的导电触点实现电接触。
2.根据权利要求1所述的一种智能模块化可编程电子搭建系统，其特征在于：所述三向磁吸式连接器还包括一对夹持片，夹持片位于容置空腔内，且两个夹持片分别位于所述电导体的两端，该夹持片用于夹紧与电导体电连接的PCB板。
3.根据权利要求2所述的一种智能模块化可编程电子搭建系统，其特征在于：所述的夹持片包括连接部以及位于连接部两端并呈V字形的弹性部，两个弹性部上设置有相对凸出的凸块，PCB板卡在弹性部的两个凸块之间。
4.根据权利要求1所述的一种智能模块化可编程电子搭建系统，其特征在于：所述的外壳上设置有卡孔，所述的内壳上对应的设置有卡块，该卡块用于卡入所述的卡孔内。
5.根据权利要求1所述的一种智能模块化可编程电子搭建系统，其特征在于：所述外壳上的卡孔和内壳上的卡块均呈三角形。
6.根据权利要求1所述的一种智能模块化可编程电子搭建系统，其特征在于：所述智能模块化可编程电子搭建系统包括至少一个PCB板，PCB板的两个侧边均设置有电连接点，且PCB板两侧边分别插入两个三向磁吸式连接器的插口内，PCB板的电连接点与导电端子的导电触点相导通。
7.根据权利要求6所述的一种智能模块化可编程电子搭建系统，其特征在于：所述的一个PCB板与两个三向磁吸式连接器形成了单个的电子模块，多个电子模块可以实现横向以及竖向的电连接。
8.根据权利要求1所述的一种智能模块化可编程电子搭建系统，其特征在于：所述的外壳的侧面上设置有中心对称的卡榫，所述的内壳上对应卡榫的位置设置有对位卡点。
9.根据权利要求1所述的一种智能模块化可编程电子搭建系统，其特征在于：所述的电导体由十一个并排的导电端子构成，且每一个导电端子上均设置有四个导电触点。
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