CN208891101U - 用于积木电子化的电路板装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于积木电子化的电路板装置。该装置包括通过设置连接板体以及固定设于所述连接板体上的电子控制单元；连接板体上设有一个或多个用于与乐高积木或类乐高积木进行连接的连接孔，其中，所述连接孔的形状及相邻连接孔之间的距离分别与所述乐高积木或类乐高积木中的凸粒形状及相邻两个凸粒之间距离相适配。达到了不需其它连接件即可将所述电子元器件与所述乐高积木或类乐高积木进行稳固连接的目的，从而实现了模块化拼搭，便于教学积木方便快捷拼搭的技术效果，进而解决了由于相关技术中需要其它配件进行造成的造成学生的学习成本增加，且即使成功安装上之后也会导致整体乐高积木或类乐高积木结构庞杂臃肿，整体稳定性差的技术问题。

Description

用于积木电子化的电路板装置

技术领域

本申请涉及教学电子设计技术领域，具体而言，涉及一种用于积木电子化的电路板装置。

背景技术

在教学产品中，快捷、方便、简单已成为当今教学产品的发展主题，现有的电子产品中，未曾出现可以直接结合乐高积木或类乐高积木产品进行拼搭并进行课程开发与教学的电子元器件，传统的电子元器件模块不能直接有效的与乐高积木或类乐高积木产品结合。由于电子产品形状不一，与乐高积木或类乐高积木组装拼搭麻烦；以及结构复杂，难以实现模块化标准化生产；多需要中间转接模块连接，造成学生的学习成本增加，且即使成功安装上之后也会导致整体乐高积木或类乐高积木结构庞杂臃肿，整体稳定性差；因此相关技术中的与乐高积木或类乐高积木产品结合的电子元器件在课程开发与教学中存在诸多的不便。

针对相关技术中存在的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本申请的主要目的在于提供一种用于积木电子化的电路板装置，以解决相关技术中需要中间转接模块连接造成学生的学习成本增加，且即使成功安装上之后也会导致整体乐高积木或类乐高积木结构庞杂臃肿，整体稳定性差问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种用于积木电子化的电路板装置。

根据本申请的用于积木电子化的电路板装置包括：连接板体以及固定设于所述连接板体上的电子控制单元；所述连接板体上设有一个或多个用于与乐高积木或类乐高积木进行连接的连接孔，其中，所述连接孔的形状及相邻连接孔之间的距离分别与所述乐高积木或类乐高积木中的凸粒形状及相邻两个凸粒之间距离相适配。

进一步的，如前述的用于积木电子化的电路板装置，所述连接板体包括：主控连接板体和辅助连接板体；所述电子控制单元包括：固定设于所述主控连接板体的主控电路单元，以及设于所述辅助连接板体上的功能模块电路单元；所述辅助连接板体和功能模块电路单元设有一组或多组。

进一步的，如前述的用于积木电子化的电路板装置，所述主控连接板体一面的中央部分设有所述主控电路单元；所述主控连接板体边缘均匀设有所述连接孔。

进一步的，如前述的用于积木电子化的电路板装置，所述连接孔为贯通设于所述连接板体上的圆孔，且所述连接孔用于接入乐高积木或类乐高积木中的凸粒的一端设有外扩的圆锥面状边缘；所述连接孔还用于与所述乐高积木或类乐高积木的轴和销进行连接。

进一步的，如前述的用于积木电子化的电路板装置，所述主控电路单元包括：微处理模块、供电模块、电机开关以及针脚接口模块；所述微处理模块分别与所述供电模块、电机开关以及针脚接口模块电连接；所述供电模块还与所述电机开关以及针脚接口模块电连接。

进一步的，如前述的用于积木电子化的电路板装置，所述微处理模块采用型号为ATmega328P的系列芯片，所述针脚接口模块中的每个针脚接口分别与所述ATmega328P的系列芯片的每个I/O引脚一一对应连接。

进一步的，如前述的用于积木电子化的电路板装置，所述功能模块电路单元包括：LED灯模块、蜂鸣器模块、旋钮电位器模块、微触开关模块、声控模块和红外传感器；所述LED灯模块、蜂鸣器模块、旋钮电位器模块、微触开关模块、声控模块和红外传感器分别单独固定或组合固定设于一个所述辅助连接板体上。

进一步的，如前述的用于积木电子化的电路板装置，所述连接孔的内直径为4.80mm至4.90mm；相邻两个所述连接孔之间的中心距离为7.5mm 至8.5mm的N倍，其中N为大于等于1的整数。

进一步的，如前述的用于积木电子化的电路板装置，主控连接板体设有8至30个所述连接孔；所述辅助连接板体上设有2至8个所述连接孔。

进一步的，如前述的用于积木电子化的电路板装置，所述主控连接板体上设有24个所述连接孔；所述主控连接板体宽度为60mm至70mm，长度为 70mm至80mm；所述辅助连接板体中部设有2个所述连接孔；所述辅助连接板体宽度为16mm至18mm，长度为30mm至40mm。

在本申请实施例中，采用通过将电子元器件主板设置于所述乐高积木或类乐高积木的凸粒适配的连接孔的方式，通过设置连接板体以及固定设于所述连接板体上的电子控制单元；所述连接板体上设有一个或多个用于与乐高积木或类乐高积木进行连接的连接孔，其中，所述连接孔的形状及相邻连接孔之间的距离分别与所述乐高积木或类乐高积木中的凸粒形状及相邻两个凸粒之间距离相适配。达到了不需其它连接件即可将所述电子元器件与所述乐高积木或类乐高积木进行稳固连接的目的，从而实现了模块化拼搭，便于教学积木方便快捷的拼搭，构成简单，连接简单，组装容易的技术效果，进而解决了由于相关技术中需要其它配件进行造成的造成学生的学习成本增加，且即使成功安装上之后也会导致整体乐高积木或类乐高积木结构庞杂臃肿，整体稳定性差的技术问题。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请一种实施例的装置结构示意图；

图2是根据本申请一种实施例的主控连接板体的结构示意图；

图3是根据本申请一种实施例的辅助连接板体的结构示意图；以及

图4是根据本申请一种实施例的微处理模块的电路结构示意图；

图5是根据本申请一种实施例的DC电源模块的电路结构示意图；

图6是根据本申请一种实施例的电机针脚接口与电机驱动电路的电路结构示意图；

图7根据本申请一种实施例的IIC通信针脚接口的电路结构示意图；

图8是根据本申请一种实施例的电源扩展接口的电路结构示意图；

图9是根据本申请一种实施例的模拟输入扩展针脚接口的电路结构示意图；

图10是根据本申请一种实施例的数字输入输出扩展针脚接口的电路结构示意图；

图11是根据本申请一种实施例的UART及SPI通信针脚接口的电路结构示意图；以及

图12是根据本申请一种实施例的超声波模块针脚接口的电路结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1所示，本申请提供一种用于积木电子化的电路板装置，包括：连接板体1以及固定设于所述连接板体1上的电子控制单元3；所述连接板体1上设有一个或多个用于与乐高积木或类乐高积木进行连接的连接孔2，其中，所述连接孔2的形状及相邻连接孔之间的距离分别与所述乐高积木或类乐高积木中的凸粒形状及相邻两个凸粒之间距离相适配。具体的所述乐高积木及类乐高积木为所有与乐高积木形状及结构类似的积木类型。

具体的，为了便于将所述连接孔2与所述乐高积木或类乐高积木的凸粒相连接，可以使所述连接板体1中设有所述连接孔2的部分板体加厚设置，且凸出方向与所述连接孔2用于与所述凸粒相连接的一侧，可以有效防止因为连接板体1中其它没有设置所述连接孔2的位置与所述凸粒无法适配安装导致的整个所述连接板体无法与所述乐高积木或类乐高积木进行有效拼接。

达到了不需其它连接件即可将所述电子元器件与所述乐高积木或类乐高积木进行稳固连接的目的，从而实现了模块化拼搭，便于教学积木方便快捷的拼搭，构成简单，连接简单，组装容易的技术效果，进而解决了由于相关技术中需要其它配件进行造成的造成学生的学习成本增加，且即使成功安装上之后也会导致整体乐高积木或类乐高积木结构庞杂臃肿，整体稳定性差的技术问题。

如图1至图3所示，在一些实施例中，如前述的用于积木电子化的电路板装置，所述连接板体1包括：主控连接板体11和辅助连接板体12；所述电子控制单元3包括：固定设于所述主控连接板体11的主控电路单元31，以及设于所述辅助连接板体12上的功能模块电路单元32；所述辅助连接板体12和功能模块电路单元32设有一组或多组。具体的，所述功能模块电路单元32 包括若干个独立的功能模块电路，一般的，用于搭载各类传感器元件，每个所述功能模块电路都固定设于一个所述辅助连接板体12上；且所述辅助连接板体12可根据具体采用的元件类型适配合适的方式连至所述主控连接板体上的所述主控电路单元31.

如图1所示，在一些实施例中，如前述的用于积木电子化的电路板装置，所述主控连接板体11一面的中央部分设有所述主控电路单元31；所述主控连接板体11边缘均匀设有所述连接孔2。一般的，为了防止在将本申请装置安装在所述乐高积木或类乐高积木上的时候对所述电子元器件发生挤压造成损坏，将本申请装置中的所述主控连接板体11分为安装面以及主控电路单元固定面；所述安装面在固定时朝向所述乐高积木或类乐高积木进行安装。

如图1至图3所示，在一些实施例中，如前述的用于积木电子化的电路板装置，所述连接孔2为贯通设于所述连接板体1上的圆孔，且所述连接孔2 用于接入乐高积木或类乐高积木中的凸粒的一端设有外扩的圆锥面状边缘；所述连接孔还用于与所述乐高积木或类乐高积木的轴和销进行连接。采用该设置可以清楚的看清本申请装置与所述乐高积木或类乐高积木是够以最稳固的方式进行固定；且采用外扩的圆锥面状边缘设置，可以在将本申请的装置中的所述连接孔2与所述乐高积木或类乐高积木的凸粒进行安装时更容易沿着所述外扩的圆锥面状边缘滑入所述连接孔2的中空部为进而相互定位套接，更方便操作安装。

在一些实施例中，如前述的用于积木电子化的电路板装置，所述主控电路单元31包括：微处理模块、供电模块、电机开关以及针脚接口模块；所述微处理模块分别与所述供电模块、电机开关以及针脚接口模块电连接；所述供电模块还与所述电机开关以及针脚接口模块电连接。具体的，所述针脚接口模块包括：电机1针脚接口、电机2针脚接口、SPI通信针脚接口、数字针脚接口、串口通信针脚接口、IIC通信针脚接口、电源针脚接口和模拟针脚接口；并进而达到将微处理模块相应芯片中的所有I/O引脚都全部引出。这种设计方便插入传感器的接口，方便连接多个传感器。所述供电模块包括DC电源模块和电源扩展接口，分别如图5及图8所示。其中所述电机1针脚接口、电机2 针脚接口与电机驱动电路的电路结构示意图如图6所示；IIC通信针脚接口的电路结构示意图如图7所示；所述模拟针脚接口包括模拟输入扩展针脚接口和数字输入输出扩展针脚接口，分别如图9及图10所示；优选的，还包括UART 通信针脚接口，且所述UART通信针脚接口及SPI通信针脚接口的电路结构示意图如图11所示；进一步的，还包括超声波模块针脚接口，电路结构示意图如图12所示。

如图4所示，在一些实施例中，如前述的用于积木电子化的电路板装置，所述微处理模块采用型号为ATmega328P的系列芯片，所述针脚接口模块中的每个针脚接口分别与所述ATmega328P的系列芯片的每个I/O引脚一一对应连接。该型号ATmega328P的系列芯片，具有稳定性好、使用寿命长且运算处理能力好的优点，更适应于本申请的乐高积木或类乐高积木电子拓展板的使用，且价格低廉，进而降低整体产品的生产成本，更易于广泛推广使用。

在一些实施例中，如前述的用于积木电子化的电路板装置，所述功能模块电路单元32包括：LED灯模块、蜂鸣器模块、旋钮电位器模块、微触开关模块、声控模块和红外传感器；所述LED灯模块、蜂鸣器模块、旋钮电位器模块、微触开关模块、声控模块和红外传感器分别单独固定或组合设于一个所述辅助连接板体12上。

如图2及图3所示，在一些实施例中，如前述的用于积木电子化的电路板装置，所述连接孔2的内直径l为4.80mm至4.90mm；相邻两个所述连接孔2 之间的中心距离L为7.5mm至8.5mm的N倍，其中N为大于等于1的整数。采用该设置可以适配乐高积木或类乐高积木的凸粒，且能够达到较好的固定效果。

在一些实施例中，如前述的用于积木电子化的电路板装置，主控连接板体 11设有8至30个所述连接孔2；所述辅助连接板体12上设有2至8个所述连接孔2。所述连接孔2可置于主控连接板体11的内侧或边缘。所述主控连接板体11采用该数量设置可以稳定将所述电子控制单元3固定在所述乐高积木或类乐高积木上，且所述辅助连接板体12上设有2至4个所述连接孔2在保证了稳定将所述主控电路单元31固定在所述乐高积木或类乐高积木上的同时，也可以方便拆卸更换。

如图3所示，在一些实施例中，如前述的用于积木电子化的电路板装置，所述主控连接板体11上设有24个所述连接孔；所述主控连接板体11宽度为 60mm至70mm，长度为70mm至80mm；所述辅助连接板体12中部设有2个所述连接孔2；所述辅助连接板体12宽度W为16mm至18mm，长度H为30mm 至40mm。所述辅助连接板体12上设有2个所述连接孔2，且宽度W为16mm 至18mm，长度H为30mm至40mm在保证了可以适配且稳定地将所述主控电路单元31固定在各种乐高积木或类乐高积木上的同时，也可以方便拆卸更换。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本实用新型的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本实用新型不限制于任何特定的硬件和软件结合。

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

Claims (10)

1.一种用于积木电子化的电路板装置，其特征在于，包括：连接板体(1)以及固定设于所述连接板体(1)上的电子控制单元(3)；所述连接板体(1)上设有一个或多个用于与乐高积木或类乐高积木进行连接的连接孔(2)，其中，所述连接孔(2)的形状及相邻连接孔之间的距离分别与所述乐高积木或类乐高积木中的凸粒形状及相邻两个凸粒之间距离相适配。

2.根据权利要求1所述的用于积木电子化的电路板装置，其特征在于，所述连接板体(1)包括：主控连接板体(11)和辅助连接板体(12)；所述电子控制单元(3)包括：固定设于所述主控连接板体(11)的主控电路单元(31)，以及设于所述辅助连接板体(12)上的功能模块电路单元(32)；所述辅助连接板体(12)和功能模块电路单元(32)设有一组或多组。

3.根据权利要求2所述的用于积木电子化的电路板装置，其特征在于，所述主控连接板体(11)一面的中央部分设有所述主控电路单元(31)；所述主控连接板体(11)边缘均匀设有所述连接孔(2)。

4.根据权利要求1所述的用于积木电子化的电路板装置，其特征在于，所述连接孔(2)为贯通设于所述连接板体(1)上的圆孔，且所述连接孔(2)用于接入乐高积木或类乐高积木中的凸粒的一端设有外扩的圆锥面状边缘；所述连接孔(2)还用于与所述乐高积木或类乐高积木的轴和销进行连接。

5.根据权利要求2所述的用于积木电子化的电路板装置，其特征在于，所述主控电路单元(31)包括：微处理模块、供电模块、电机开关以及针脚接口模块；所述微处理模块分别与所述供电模块、电机开关以及针脚接口模块电连接；所述供电模块还与所述电机开关以及针脚接口模块电连接。

6.根据权利要求5所述的用于积木电子化的电路板装置，其特征在于，所述微处理模块采用型号为ATmega328P的系列芯片，所述针脚接口模块中的每个针脚接口分别与所述ATmega328P的系列芯片的每个I/O引脚一一对应连接。

7.根据权利要求2所述的用于积木电子化的电路板装置，其特征在于，所述功能模块电路单元(32)包括：LED灯模块、蜂鸣器模块、旋钮电位器模块、微触开关模块、声控模块和红外传感器；所述LED灯模块、蜂鸣器模块、旋钮电位器模块、微触开关模块、声控模块和红外传感器分别单独固定或组合固定设于一个所述辅助连接板体(12)上。

8.根据权利要求4所述的用于积木电子化的电路板装置，其特征在于，所述连接孔(2)的内直径为4.80mm至4.90mm；相邻两个所述连接孔(2)之间的中心距离为7.5mm至8.5mm的N倍，其中N为大于等于1的整数。

9.根据权利要求2所述的用于积木电子化的电路板装置，其特征在于，主控连接板体(11)设有8至30个所述连接孔(2)；所述辅助连接板体(12)上设有2至8个所述连接孔(2)。

10.根据权利要求9所述的用于积木电子化的电路板装置，其特征在于，所述主控连接板体(11)上设有24个所述连接孔(2)；所述主控连接板体(11)宽度为60mm至70mm，长度为70mm至80mm；所述辅助连接板体(12)中部设有2个所述连接孔(2)；所述辅助连接板体(12)宽度为16mm至18mm，长度为30mm至40mm。