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。

【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“ModularElectronicBuildingSystemswithMagneticInterconnectionsandMethodsofUsingtheSame”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“ModularElectronicBuildingSystemswithMagneticInterconnectionsandMethodsofUsingtheSame”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(AyahBdeir)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“Electronicsasmaterial：littleBits”，参见http：//doi.acm.org/10.1145/1517664.1517743，其DOI为10.1145/1517664.151774；以及AyahBdeir与TedUllrich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“Electronicsasmaterial：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(wallwart)、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，系统不需要电子产品的现有知识，并且不需要任何硬件或软件平台。在其他示例性实施例中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子搭建系统，所述电子搭建系统包括：多个电模块，所述多个电模块能够选择性地连接在一起，以将电流从所述多个电模块中的第一电模块传输到所述多个电模块中的另一电模块，所述多个电模块中的每个电模块具有与所述电模块相关的至少一个功能，并且包括适合于与所述多个电模块中的另一电模块的连接器连接的连接器；所述第一电模块的第一连接器具有侧表面和第一连接部件、基本垂直于所述侧表面的顶表面、和基本垂直于所述侧表面并且基本平行于所述顶表面的底表面，所述另一电模块的连接器具有侧表面和第二连接部件、基本垂直于所述侧表面的顶表面、和基本垂直于所述侧表面并且基本平行于所述顶表面的底表面，所述第一连接部件和所述第二连接部件共同构造成在所述第一连接器的侧表面和所述另一电模块的连接器的侧表面保持将所述第一连接器连接到所述另一电模块的连接器，当所述第一连接器与所述另一电模块的连接器利用所述第一连接部件与所述第二连接部件连接，以及所述第一连接器的底表面和所述另一电模块的连接器的底表面接触同一平坦支撑表面时，所述第一连接器的侧表面邻接并接触所述另一电模块的连接器的侧表面，并且所述第一连接器的顶表面和所述另一电模块的连接器的顶表面基本在相同平面中对齐设置；和安装板，所述多个电模块适合于连接到所述安装板，当所述连接器连接在一起时，所述多个电模块中的至少一个电模块的功能依赖于所述多个电模块中的至少另一个电模块。...

【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系统，所述电子搭建系统包括：多个电模块，所述多个电模块能够选择性地连接在一起，以将电流从所述多个电模块中的第一电模块传输到所述多个电模块中的另一电模块，所述多个电模块中的每个电模块具有与所述电模块相关的至少一个功能，并且包括适合于与所述多个电模块中的另一电模块的连接器连接的连接器；所述第一电模块的第一连接器具有侧表面和第一连接部件、基本垂直于所述侧表面的顶表面、和基本垂直于所述侧表面并且基本平行于所述顶表面的底表面，所述另一电模块的连接器具有侧表面和第二连接部件、基本垂直于所述侧表面的顶表面、和基本垂直于所述侧表面并且基本平行于所述顶表面的底表面，所述第一连接部件和所述第二连接部件共同构造成在所述第一连接器的侧表面和所述另一电模块的连接器的侧表面保持将所述第一连接器连接到所述另一电模块的连接器，当所述第一连接器与所述另一电模块的连接器利用所述第一连接部件与所述第二连接部件连接，以及所述第一连接器的底表面和所述另一电模块的连接器的底表面接触同一平坦支撑表面时，所述第一连接器的侧表面邻接并接触所述另一电模块的连接器的侧表面，并且所述第一连接器的顶表面和所述另一电模块的连接器的顶表面基本在相同平面中对齐设置；和安装板，所述多个电模块适合于连接到所述安装板，当所述连接器连接在一起时，所述多个电模块中的至少一个电模块的功能依赖于所述多个电模块中的至少另一个电模块。2.根据权利要求1所述的电子搭建系统，其中，所述安装板包括限定在所述安装板中的多个插座，所述多个插座适合于容纳所述多个电模块的每个电模块的一部分，以用于将所述电模块连接到所述安装板。3.根据权利要求2所述的电子搭建系统，其中，所述系统为第一系统，所述多个插座被限定在所述安装板的第一表面中，所述安装板具有适合于连接到与所述第一系统不同的第二系统的第二表面。4.根据权利要求3所述的电子搭建系统，其中，所述第二系统为玩具搭建块系统。5.根据权利要求1所述的电子搭建系统，其中，所述第一连接部件是磁体并且所述第二连接部件是磁体。6.根据权利要求1所述的电子搭建系统，其中，所述多个电模块中的每个电模块包括电路板，所述连接器包括固定地安装到所述电路板的外壳。7.根据权利要求1所述的电子搭建系统，其中，所述多个电模块中的每个电模块包括电路板和至少一个导体，所述连接器安装在所述电路板上，所述至少一个导体从所述连接器的外表面向外延伸并且被构造成与所述多个电模块中的另一电模块的连接器的导体接合。8.根据权利要求7所述的电子搭建系统，其中，所述多个电模块中的每个电模块的所述至少一个导体具有(1)被构造成与另一连接器的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与所述电模块的所述电路板电接合的连接部分。9.根据权利要求1所述的电子搭建系统，其中，所述多个电模块中的每个电模块包括电路板并且包括第一外壳部分和连接到所述第一外壳部分的第二外壳部分，所述连接器包括安装到所述电路板的外壳。10.一种电子搭建系统，所述电子搭建系统包括：多个电模块，所述多个电模块能够选择性地连接在一起，以将电流从所述多个电模块中的第一电模块传输到所述多个电模块中的另一电模块，所述多个电模块中的每个电模块具有与所述电模块相关的至少一个功能，并且包括适合于与所述多个电模块中的另一电模块的连接器连接的连接器，所述第一电模块的第一连接器具有侧表面和第一连接部件、基本垂直于所述侧表面的顶表面、和基...

【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