利用磁性互连的模块电子搭建系统及其使用方法技术方案

本发明专利技术涉及利用磁性互连的模块电子搭建系统及其使用方法。本发明专利技术提供了电连接器、电模块和系统。在一个方面，电连接器包括外壳和电导体，外壳限定侧表面，电导体由外壳支撑并包括位于外壳的侧表面附近的接合部分。接合部分适合于接合另一电连接器的另一电导体。连接器还包括由外壳支撑在外壳的侧表面附近的磁体、从外壳的侧表面延伸的突起、和限定在外壳的侧表面中的插座。在其他方面，电模块包括至少一个这样的电连接器。在其他方面，系统包括多个这样的模块，模块能够选择性地连接在一起。

Modular electronic building system using magnetic interconnection and method of use thereof

The invention relates to a modular electronic building system and a method thereof. The present invention provides an electrical connector, an electrical module and a system. In one aspect, the electrical connector includes a housing and an electrical conductor, the housing defining a side surface, the electrical conductor being supported by the housing and including an engaging portion near the side surface of the housing. The joint part is suitable for joining another conductor of the other electrical connector. The connector further includes a magnet that is supported by the housing near the side surface of the housing, a protrusion extending from the side surface of the housing, and a receptacle defined in the side surface of the housing. In other aspects, the electrical module includes at least one such electrical connector. In other aspects, the system comprises a plurality of modules, which can be selectively connected together.

【技术实现步骤摘要】
分案申请说明本申请是申请日为2013年08月26日、申请号为201380004224.3、题为“利用磁性互连的模块电子搭建系统及其使用方法”的中国专利技术专利申请的分案申请。相关申请本申请要求2012年11月19日递交的名称为“Modular Electronic Building Systems with Magnetic Interconnections and Methods of Using the Same”的美国临时申请61/728,103的优先权，并且是要求2011年8月26日递交的美国临时专利申请61/527,860的优先权的、于2012年8月24日递交的名称为“Modular Electronic Building Systems with Magnetic Interconnections and Methods of Using the Same”的美国专利申请13/593,891的部分接续申请；这些专利申请中的每一份都通过引用整体结合于本文中。
本专利技术涉及电子产品领域，更具体地涉及电子搭建块和玩具搭建组。
技术介绍
目前，人们每天在科技设备上花费很多时间，但是大部分人并不知道这些科技设备如何工作或者如何制造他们自己的科技设备。对于这些设备的全部交互性，人们束缚于被动消费。此外，玩耍、创造或集成电子产品于项目、玩具和产品中是令人生畏和耗时的，且需要专门技能组合以及专业化的硬件/软件平台。人们害怕将电子物体以错误方式进行连接，或者害怕他们自己会遭受电击。这导致具有光、声音、按钮和其他电子部件的搭建物体对于儿童、青年学生、设计者、非工程人员和其他缺乏必要经验的人士来说非常困难且负担不起。但是随着技术小型化进步的发展，电子产品需要以具有成本效益的方式变得使非专业人士更易接受。因此，很明显存在制造出简单、易于使用、易接受但仍然能够创造出复杂且相互依赖系统的电子搭建块平台的机会和需求。这样的平台将有助于学习，能够实现21世纪的实验，并促进创新。此外，还需要这样的系统，其在创作过程中表现得像附加材料，并且使得儿童和成年人能够将该系统或其部件与其他常规材料(例如纸、纸板和螺钉)进行组合和结合。下列参考文献提供背景信息并从而通过引用整体被结合于本文：阿亚·贝迪尔(Ayah Bdeir)的收录于2009年在美国纽约州纽约市由ACM举办的第三届关于可触知嵌入式交互的国际会议(TEI‘09)的论文集第397-400页的论文“Electronics as material：littleBits”，参见http：//doi.acm.org/10.1145/1517664.1517743，其DOI为10.1145/1517664.151774；以及Ayah Bdeir与Ted Ullrich的收录于2010年在美国纽约州纽约市由ACM举办的第五届关于可触知嵌入式具身交互的国际会议(TEI‘11)的论文集第341-344页的论文“Electronics as material：littleBits”，参见http：//doi.acm.org/10.1145/1935701.1935781，其DOI为10.1145/1935701.1935781。
技术实现思路
在某些示例性方面，提供了电子教育玩具或搭建系统，其训练编程和电路搭建的逻辑，而不需要在这两者中任一方面具有专业知识。模块搭建系统包括通过小磁体互连的预组装印刷电路板(PCB)。每个块执行一个或多个独立的功能(例如，LED、按钮、具有阈值的光传感器等)，并且块可以被组合以产生更大的电路。某些块响应于外部事件，例如机械力、触摸、接近、射频信号、环境条件等。还有其他的块被预编程，例如合成器、振荡器等。还有其他的块简单地通过电流，例如接线块。还有其他的块提供电流，例如电源块/模块。在某些方面，系统包括具有模块之间的交互方式不同的模块。模块之间的交互，而非模块自身，可以形成创新平台的搭建块。在过去的电子套件中，电子部件可以处于操作的中心位置：电阻器、电容器、电池等。通过操作那些套件中的模块，儿童学会电力如何流动、如何设计电路、或如何辨别部件。但是，这种知识是专用的并且是单个电路的特征。这与例如iPodTM的触摸感应轮如何工作、或夜灯如何工作、或手机如何振动、或电话如何能够检测到旋转并响应于该旋转而自动地旋转屏幕上的图像、或者如何制造自己的具有交互性的物件几乎没有或完全没有关联。尽管我们是沉迷于越来越复杂的电子设备(例如，DVD播放器、MP3播放器、手机、烟雾报警器)的社会，但是目前市场上的学习工具仅传授电子学和电工学的非常基础的知识，例如使得我们能够打开灯或者观察电流流动。在向普通美国人传授的内容与美国人所使用和消费的事物之间存在越来越大的差距。这也是为什么大部分电子套装和玩具寿命非常短，原因在于这样的套装和玩具与用户的日常生活没有关联。至今，还没有使得儿童或成人能够在不需要编程或学习很多与先进电子产品有关的很多复杂内容的情况下利用定制设计的交互行为来创造他们自己的创新物件的方法。采用本专利技术的模块系统，人们将能够以直观可触知的方式对交互性进行编程。本文的说明书和附图作为对本专利技术的一个或多个示例性实施例的举例说明，但是不应当理解为限制性或限缩性的。由此，在不脱离本专利技术的精神和范围的情况下存在多种方式的修改。在下文中，词语块和模块可以互换地使用以表示模块电路板。模块可以被分成与它们的功能相对应的类别。类别的示例包括但不限于：电源模块、输入模块、输出模块、接线模块等。电源模块例如从电池、墙插(wall wart)、或其他电源获得电流并将其转变成馈送给系统的其他部件的电流。在模块的任意工作搭建中，至少有一个电源模块。输入模块包括但不限于：按钮、开关、传感器、逻辑块等。输出模块包括但不限于：LED、显示装置、声音模块等。接线模块不执行具体功能，而是作为接线延伸部分、构造变换器，并且在某些情况下作为逻辑和状态模块。在一个示例性实施例中，提供了独立的块，其可以使得几乎没有或完全没有电子或编程经验的用户能够搭建基本和复杂的传感器、以及基于交互的模拟和数字电路。在另一示例性实施例中，系统的一般电学操作如下。所有模块可以包括标准接口并且在连接时自动地连通。每个模块包括三个电力线路，这样的线路在所有模块之间和所有模块中间互连。这些线路包括电源、信号和接地。在电源模块，电源线路和信号线路处于5伏，系统是低功率，所有的模块共用电源线路和接地线路。在其他示例性实施例中，电源可以不是5伏，例如3V、9V、12V、15V、交流电(AC)等。输入模块带有输入控制信号线路，并且根据模块的功能对该线路进行操作，并且输出修改得到的信号电压。例如，在压力传感器连接到电源的情况下，传感器模块使5伏进入信号线路，并且根据施加到传感器的压力量输出在0到5伏之间的电压。输出模块通过以光、声音、显示或其他形式使电压“可视化”而响应信号线路。所有模块被预组装、预设计并且包括使部件易于使用所需要的逻辑和电路。例如，LED模块包括与其电流额定值相对应的电阻器、作为电路剩余部分中的缓冲器的运算放大器(OpAmp)、和包括放电保护电路的钮扣电池模块。在某些示例性实施例中，系统不需要电子产本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子搭建装置，所述电子搭建装置包括：第一电路板，所述第一电路板具有长度、沿所述长度的第一最外部侧表面和沿所述长度的在所述第一电路板的相对侧的第二最外部侧表面；第一连接器，所述第一连接器包括侧表面和与所述第一连接器的侧表面不同的外表面，所述第一连接器安装到所述第一电路板，使得所述第一电路板的所述第一最外部侧表面和所述第二最外部侧表面中的一个基本在相同平面中与所述第一连接器的外表面对齐，所述第一连接器具有从所述第一连接器的侧表面向外延伸的第一导体；第二电路板，所述第二电路板具有长度、沿所述长度的第一最外部侧表面和沿所述长度的在所述第二电路板的相对侧的第二最外部侧表面；和第二连接器，所述第二连接器包括侧表面和与所述第二连接器的侧表面不同的外表面，所述第二连接器安装到所述第二电路板，使得所述第二电路板的所述第一最外部侧表面和所述第二最外部侧表面中的一个基本在相同平面中与所述第二连接器的外表面对齐，所述第二连接器具有从所述第二连接器的侧表面向外延伸并且被构造成与所述第一连接器上的所述第一导体接触的第二导体。

【技术特征摘要】
2012.08.24 US 13/593,891;2012.11.19 US 61/728,1031.一种电子搭建装置，所述电子搭建装置包括：第一电路板，所述第一电路板具有长度、沿所述长度的第一最外部侧表面和沿所述长度的在所述第一电路板的相对侧的第二最外部侧表面；第一连接器，所述第一连接器包括侧表面和与所述第一连接器的侧表面不同的外表面，所述第一连接器安装到所述第一电路板，使得所述第一电路板的所述第一最外部侧表面和所述第二最外部侧表面中的一个基本在相同平面中与所述第一连接器的外表面对齐，所述第一连接器具有从所述第一连接器的侧表面向外延伸的第一导体；第二电路板，所述第二电路板具有长度、沿所述长度的第一最外部侧表面和沿所述长度的在所述第二电路板的相对侧的第二最外部侧表面；和第二连接器，所述第二连接器包括侧表面和与所述第二连接器的侧表面不同的外表面，所述第二连接器安装到所述第二电路板，使得所述第二电路板的所述第一最外部侧表面和所述第二最外部侧表面中的一个基本在相同平面中与所述第二连接器的外表面对齐，所述第二连接器具有从所述第二连接器的侧表面向外延伸并且被构造成与所述第一连接器上的所述第一导体接触的第二导体。2.根据权利要求1所述的电子搭建装置，其中，所述第一连接器的侧表面和所述第二连接器的侧表面各自均包括沿竖直方向延伸的第一延伸部分和沿水平方向延伸的第二延伸部分，当所述第一连接器连接到所述第二连接器时，所述第一连接器的第一延伸部分被构造成接触所述第二连接器的第一延伸部分，所述第一连接器的第二延伸部分被构造成接触所述第二连接器的第二延伸部分。3.根据权利要求1所述的电子搭建装置，还包括：安装板，所述安装板具有限定多个开口的第一侧和包括多个突起的第二侧，所述第一连接器和所述第二连接器各自均被构造成以能够移除的方式连接到所述安装板的第一侧，所述安装板的第二侧被构造成以能够移除的方式连接到具有突起并来自模块系统的至少一个块。4.根据权利要求1所述的电子搭建装置，其中，所述第一连接器包括被构造成能够容纳在安装板中限定的多个开口中的第一开口内的第一安装部分和被构造成能够容纳在所述安装板中限定的所述多个开口中的第二开口内的第二安装部分，以将所述第一电路板以能够移除的方式连接到所述安装板，所述第二连接器包括被构造成能够容纳在所述安装板中的所述第一开口内的第一安装部分和被构造成能够容纳在所述安装板中的所述第二开口内的第二安装部分，以将所述第二电路板以能够移除的方式连接到所述安装板。5.根据权利要求1所述的电子搭建装置，其中，所述第一连接器具有第一高度并且包括第一安装部分和第二安装部分，所述第一安装部分和所述第二安装部分各自均被构造成能够容纳在安装板中限定的不同开口内，所述装置还包括：第一适配器，所述第一适配器被构造成能够连接到所述第一安装部分的底表面；和第二适配器，所述第二适配器被构造成能够连接到所述第二安装部分的底表面，当所述第一适配器和所述第二适配器连接到所述第一连接器时，所述第一连接器具有第二高度，所述第二高度大于所述第一高度。6.根据权利要求1所述的电子搭建装置，其中：所述第一连接器包括被构造成能够容纳在支撑部件中限定的第一开口内的第一安装部分和被构造成能够容纳在所述支撑部件中限定的第二开口内的第二安装部分，所述第二连接器包括被构造成能够容纳在所述支撑部件的第一开口内的第一安装部分和被构造成能够容纳在所述支撑部件的第二开口内的第二安装部分，所述支撑部件被构造成保持将所述第一连接器连接到所述第二连接器。7.根据权利要求1所述的电子搭建装置，其中：所述第一连接器固定地安装到所述第一电路板；并且所述第二连接器固定地安装到所述第二电路板。8.根据权利要求1所述的电子搭建装置，其中，所述第二连接器被构造成以能够移除的方式连接到所述第一连接器，使得所述第一连接器的外表面和所述第二连接器的外表面基本在相同平面中对齐。9.根据权利要求1所述的电子搭建装置，其中，所述第一连接器的所述第一导体具有(1)被构造成接合所述第二连接器上的所述第二导体的接合部分，和(2)与所述接合部分一体形成并且被构造成电接合所述第一电路板的连接部分。10.根据权利要求1所述的电子搭建装置，其中：所述第一连接器包括第一外壳部分和连接到所述第一连接器的第一外壳部分的第二外壳部分，所述第二连接器包括第一外壳部分和连接到所述第二连接器的第一外壳部分的第二外壳部分。11.根据权利要求1所述的电子搭建装置，其中：所述第一连接器包括被构造成将所述第一连接器以能够移除的方式连接到安装板的第一安装部分，所述第二连接器包括被构造成将所述第二连接器以能够移除的方式连接到所述安装板的第二安装部分。12.根据权利要求1所述的电子搭建装置，其中：所述第一连接器包括被构造成分别与安装板的第一部分和所述安装板的第二部分互补地配合的第一安装部分和第二安装部分，所述第二连接器包括被构造成分别与所述安装板的第三部分和所述安装板的第四部分互补地配合的第三安装部分和第四安装部分。13.根据权利要求1所述的电子搭建装置，其中：所述第一连接器包括被构造成将所述第一连接器以能够移除的方式连接到模块搭建块系统的组件的第一安装部分，所述第二连接器包括被构造成将所述第二连接器以能够移除的方式连接到模块搭建块系统的组件的第二安装部分。14.一种电子搭建装置，所述电子搭建装置包括：第一电路板，所述第一电路板具有第一端和第二端、第一最外侧表面和第二最外侧表面，所述第一最外侧表面和所述第二最外侧表面的每一者均不同于所述第一端和所述第二端两者，所述第一电路板的长度限定在所述第一端与所述第二端之间并且宽度限定在所述第一最外侧表面与所述第二最外侧表面之间；第一连接器，所述第一连接器具有第一外壳，所述第一外壳固定地安装到所述第一电路板的第一端；和第二连接器，所述第二连接器具有与所述第一外壳分开的第二外壳，所述第二外壳固定地安装到所述第一电路板的第二端，所述第一连接器包括从所述第一外壳的外部向外延伸并且被构造成与连接到第二电路板的第三连接器上的第二导体接触的至少一个第一导体，所述第一连接器包括被构造成将所述第一连接器连接到安装板的第一安装部分和被构造成将所述第一连接器连接到所述安装板的第二安装部分，所述第二连接器包括被构造成将所述第二连接器连接到所述安装板的第一安装部分和被构造成将所述第二连接器连接到所述安装板的第二安装部分。15.根据权利要求14所述的电子搭建装置，其中，所述第二连接器包括被构造成与连接到第三电路板的第四连接器上的第四导体接合的第三导体。16.根据权利要求14所述的电子搭建装置，其中，所述至少一个第一导体包括(1)被构造成与所述第二连接器上的所述第二导体接合的接合部分，和(2)与所述接合部分一体形成并且被构造成电接合所述第一电路板的连接部分。17.根据权利要求14所述的电子搭建装置，其中：所述第一连接器的第一外壳包括第一外壳部分和连接到所述第一连接器的第一外壳部分的第二外壳部分，所述第二连接器的第二外壳包括第一外壳部分和连接到所述第二连接器的第一外壳部分的第二外壳部分。18.根据权利要求14所述的电子搭建装置，还包括：所述安装板，所述安装板具有限定多个开口的第一侧和包括多个突起的第二侧，所述第一连接器和所述第二连接器各自均构造成以能够移除的方式连接到所述安装板的第一侧，所述安装板的第二侧被构造成以能够移除的方式连接到具有突起并且来自模块系统的至少一个块。19.根据权利要求14所述的电子搭建装置，还包括：所述安装板，所述安装板包括多个开口，所述第一连接器的第一安装部分和第二安装部分以及所述第二连接器的第一安装部分和第二安装部分各自均被构造成容纳在所述安装板的所述多个开口中的不同开口内，以将所述第一电路板以能够移除的方式连接到所述安装板。20.根据权利要求14所述的电子搭建装置，其中，所述第一连接器具有第一高度并且所述第二连接器的第二高度与所述第一高度基本相同，所述装置还包括：第一适配器，所述第一适配器被构造成连接到所述第一连接器的第一安装部分和第二安装部分的底表面；和第二适配器，所述第二适配器被构造成连接到所述第二连接器的第一安装部分和第二安装部分的底表面，当所述第一适配器连接到所述第一连接器时，所述第一连接器具有第二高度，当所述第二适配器连接到所述第二连接器时，所述第二连接器具有第二高度，所述第一连接器的第二高度大于所述第一连接器的第一高度，所述第二连接器的第二高度与所述第一连接器的第二高度基本相同。21.根据权利要求14所述的电子搭建装置，还包括：所述第三连接器连接到所述第二电路板，所述第三连接器包括第一安装部分和第二安装部分，所述第一连接器的第一安装部分和所述第三连接器的第一安装部分各自均被构造成能够容纳在由支撑部件限定的第一开口内，所述第一连接器的第二安装部分和所述第三连接器的第二安装部分各自均被构造成能够容纳在由所述支撑部件限定的第二开口内，所述支撑部件被构造成保持将所述第一连接器连接到所述第三连接器。22.根据权利要求14所述的电子搭建装置，还包括：至少一个电子部件，所述至少一个电子部件设置在所述第一电路板的顶表面上并且位于所述第一连接器与所述第二连接器之间，使得所述电子部件在所述装置的使用期间能够以视觉和物理的方式供用户访问。23.根据权利要求14所述的电子搭建装置，其中：所述第一连接器的第一安装部分设置在位于所述第一电路板的所述第一最外侧部与第一端之间的所述第一电路板的第一拐角处，所述第一连接器的第二安装部分设置在位于所述第一电路板的所述第二最外侧部与第一端之间的所述第一电路板的第二拐角处，所述第二连接器的第一安装部分设置在位于所述第一电路板的所述第一最外侧部与第二端之间的所述第一电路板的第三拐角处，并且所述第二连接器的第二安装部分设置在位于所述第一电路板的所述第二最外侧部与第二端之间的所述第一电路板的第四拐角处。24.根据权利要求14所述的电子搭建装置，其中：所述第一电路板具有位于所述第一电路板的所述第一最外侧部与第一端之间的第一拐角处的第一切口部、位于所述电路板的所述第二最外侧部与第一端之间的第二拐角处的第二切口部、位于所述第一电路板的所述第一最外侧部与第二端之间的第三拐角处的第三切口部、和位于所述第一电路板的所述第二最外侧部与第二端之间的第四拐角处的第四切口部，所述第一连接器的第一安装部分至少部分设置在所述第一切口部内，所述第一连接器的第二安装部分至少部分设置在所述第二切口部内，所述第二连接器的第一安装部分至少部分设置在所述第三切口部内，并且所述第二连接器的第二安装部分至少部分设置在所述第四切口部内。25.一种电子搭建装置，所述电子搭建装置包括：电路板，所述电路板具有顶表面和与所述顶表面相对的底表面、第一端和与所述第一端相对的第二端，所述顶表面和所述底表面各自均不同于并且不包括所述第一端和所述第二端中的每一者；第一连接器，所述第一连接器具有第一外壳、第一安装部分和第二安装部分，所述第一外壳固定地安装到所述电路板的第一端，使得所述第一安装部分和所述第二安装部分各自均延伸到所述电路板的底表面下方，所述第一安装部分和所述第二安装部分各自均被构造成能够连接到安装板；和第二连接器，所述第二连接器具有第二外壳、第三安装部分和第四安装部分，所述第二外壳固定地安装到所述电路板的第二端，使得所述第三安装部分和所述第四安装部分各自均延伸到所...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿亚·贝迪尔，
申请(专利权)人：小部件电子公司，
类型：发明
国别省市：美国;US