利用磁性互连的模块电子搭建系统及其使用方法

利用磁性互连的模块电子搭建系统及其使用方法
【专利摘要】本发明提供了电连接器、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。
【专利说明】利用磁性互连的模块电子搭建系统及其使用方法
[0001]相关申请
[0002]本申请要求2012年11月19日递交的名称为“Modular Electronic BuildingSystems 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 BuildingSystems 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。
【技术领域】
[0003]本发明涉及电子产品领域，更具体地涉及电子搭建块和玩具搭建组。
【背景技术】
[0004]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。
[0005]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
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[0006]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 asmaterial:lUtleBits”,参见 http://do1.acm.0rg/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://do1.acm.0rg/10.1145/1935701.1935781，其 DOI 为 10.1145/1935701.1935781。

【发明内容】
[0007]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。
[0008]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iPod?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。采用本发明的模块系统，人们将能够以直观可触知的方式对交互性进行编程。
[0009]本文的说明书和附图作为对本发明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，在不脱离本发明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。
[0010]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。
[0011]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。
[0012]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O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。
[0013]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，系统可以包括硬件和/或软件平台。此外，在某些示例性实施例中，因为模块不需要被编程并且不需要中央电路对这些模块进行控制，所以系统是独立的并且不需要计算机或中枢(hub)。但是，根据一个示例性实施例，系统可以被连接到诸如计算机、中枢、存储器、或个人电子移动装置(例如，手机、智能电话等)的设备，以产生附加功能或从该设备获取信息或电力。
[0014]在某些方面，模块设计成被连接在一起并且一个接一个级联。模块包括确保电气连接并且可以被扩展和安装在PCB上的磁性连接器。磁性连接器可以是公连接器形式和母连接器形式，并且在某些示例中可以对应于磁体的北极面和南极面。对于标准块，每个块具有安装在其上的两个磁性连接器，一个使得(一个或多个)磁体的北极面面向外，另一个使得(一个或多个)磁体的南极面面向外。一个模块的磁性连接器的南极面对侧连接下一模块的磁性连接器的北极面对侧。这确保正确的连接和适当的极性。排斥的极性防止磁体以不适当的方式连接，从而便于以正确方式连接模块。
[0015]在另一示例性实施例中，磁性连接器包括嵌入在注塑成型塑料体中的两个磁体和三个导体。两个磁体用作极化和锁定元件，而导体通过公连接器和母连接器的匹配而将信号从一个电路板传输至下一电路板。在公连接器形式中，三个导体是弹簧触头。在母连接器形式中，导体可以是弹簧触头或小金属片。无论哪种方式，弹簧触头或金属片与公连接器的弹簧触头接触并且将电信号传输到电路板中。磁性连接器还具有如下特征:以公和母互补的部件形式作为塑料外壳的一部分的互锁系统。在一个示例中，在一个块上包括公突起，在第二个块上包括母凹口。突起和凹口配合以防止块彼此滑动。在另一示例中，每个块上包括公突起和母凹口，相互连接的块上的公突起和母凹口配合以防止块彼此滑动。
[0016]根据一个示例性实施例，磁性连接器的特征还在于互锁系统，该互锁系统作为塑料外壳的一部分以防止模块的侧向相对于彼此滑动并且确保模块以正确的取向被组装(即，防止倒置连接)。为防止侧向移动，连接器可以包括在公侧或母侧上的突起，该突起对应于相应母侧或公侧上的凹坑。一旦模块被连接，突起进入凹口中并且模块被充分锁定在一起以防止侧向移动。在另一实施例中，连接器可以包括突片特征以抑制侧向移动。例如，如图12所示，连接器最靠近电路板的部分(“基部”)包括从连接器横向突出的圆形突片和与该突片相邻的圆形凹口。对应的连接器将包括如下所述构造的圆形突片和凹口:当两个连接器相连时，第一连接器的圆形突片插入到第二连接器的圆形凹口中，第二连接器的圆形插入到第一连接器的圆形突片中，从而将两个连接器锁定在一起以防止侧向移动。为防止倒置连接，连接器可以包括一个或多个突起。例如，如图12所示，连接器最远离电路板的部分(“顶部”)包括一系列水平突起。当两个模块被用户相连时，两个模块上的水平突起将适当地对准。此外，由于在连接器底部上的圆形突起，例如如图12所示，如果第二连接器被倒置相连，则第二连接器的水平突起将撞到第一连接器的圆形突片并且防止两个连接器被不适当地相连。
[0017]除了前述示例性连接器之外，可以有对连接器的很多修改，这些修改包括但不限于外壳、使用的导体的类型、导体的数量、以及磁体是否用作导体、磁体的数量、磁体的形状、磁体的极性、连接器连接到块的电路板的方式等等。
[0018]为使系统有表现力且能扩展，而不是限制创造性，可用模块的数量需要很多。一般地，在原型处理中仅具有几个螺母和螺栓并不是很有帮助，甚至会成为阻碍性的。本发明允许根据互连和电压标准增加新的模块。例如，从一组一百个模块开始，我们可以想象并设计与现有系统安装和配合以扩展系统的功能的数百或数千附加模块。例如，我们可以可能地搭建模块，例如皮肤电流传感器、砷检测器、微控制器模块等、以及适配器板或其他电子块搭建系统和接口。
[0019]至少一个示例性实施例已经被设计为能够实现通过物理交互编程的复杂行为。该组件的特征在于将编程概念介绍给初学者的逻辑和状态模块。这样的模块的示例是“与(AND)”、“或(0R)”和“非(NOT)”块以及阈值块。这些块使得用户能够对他/她设计的系统的某些行为进行编程，而不需要学习编程语言、在计算机上写代码、或对微控制器电路进行编程。这里的编程通过使用逻辑模块创建决策树来完成。此外，模块具有如下特征:能够实现选择行为模式的控制装置，例如开关、旋钮和按钮。如同搅拌器具有三个按钮并且每个按钮对应于搅拌器电机的特定速度一样，本发明的某些模块允许选择模式或调节它们的行为。例如，接近传感器块可以包括模式开关和电位计。通过操作嵌入的电位计，可以设置阈值电平，确定输入电压电平，超过该电压电平则模块应当输出“高”。此外，通过转动开关，模块可以从正常为高切换为正常为低，实质上将模块对预期阈值的响应逆转。
[0020]所有的块可以在考虑空间限制的情况下被设计，并且可以保持在可能的最小尺寸，以使得块易于与其他材料结合(例如，纸板、塑料、管道清洁器等)。块在它们的外观以及尺寸方面是用户友好的，使得利用这些块玩耍和制造原型对于儿童和成人尽管目的不同但同样地有吸引力。
[0021]可以以单独块或套组的方式提供模块。这些模块的范围可以从标准块部件到专业套组(例如传感器套组、机械套组、生物套组、声音套组等)。此外，用户可以设计和构建他们自己的模块或套组以对库进行扩展。
[0022]在某些方面，提供了一种电连接器，电连接器包括外壳、电导体、磁体、突起和插座，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，其中接合部分适合于接合另一电连接器的另一电导体，磁体由外壳支撑在外壳的侧表面附近，突起从外壳的侧表面延伸，插座被限定在外壳的侧表面中。
[0023]在其他方面，提供了 一种电模块，该电模块包括电路板和电连接器。电连接器包括外壳、电导体、磁体、突起和插座，外壳限定侧表面，电导体由外壳支撑并包括连接部分和接合部分，其中连接部分适合于与电路板接合并电连通，并且其中接合部分位于外壳的侧表面附近，磁体由外壳支撑在外壳的侧表面附近，突起从外壳的侧表面延伸，插座被限定在外壳的侧表面中。
[0024]在其他方面，提供了一种系统，该系统包括多个电模块，多个电模块能够选择性地连接在一起以将电流从一个电模块传输到另一电模块，每个模块具有与该模块相关的至少一个功能并且包括电连接器，该电连接器适合于连接到电模块中的另一电模块的电连接器，其中，利用连接在一起的电连接器，多个电模块中的至少一个电模块的功能依赖于多个电模块中的至少另一个电模块。[0025]在其他方面，提供了一种系统，该系统包括多个电模块，多个电模块适合于选择性地彼此连接，其中多个电模块至少包括第一电模块和第二电模块，第一电模块包括第一电路板和第一电连接器，第一电连接器包括第一外壳、第一电导体、第一磁体、第一突起和第一插座，第一电导体由第一外壳支撑并且包括第一连接部分和第一接合部分，其中第一连接部分适合于与第一电路板接合并电连通，第一磁体由第一外壳支撑，第一突起从第一外壳延伸，第一插座限定在第一外壳中。第二电模块包括第二电路板和第二电连接器，第二电连接器包括第二外壳、第二电导体、第二磁体、第二突起和第二插座，第二电导体由第二外壳支撑并且包括第二连接部分和第二接合部分，其中第二连接部分适合于与第二电路板接合并电连通，第二磁体由第二外壳支撑，第二突起从第二外壳延伸，第二插座限定在第二外壳中，其中，在第一电模块连接到第二电模块时，第一磁体磁性连接到第二磁体，第一接合部分接合第二接合部分，第一突起至少部分地定位在第二插座内，并且第二突起至少部分地定位在第一插座内。
[0026]本发明能够具有各种修改和替换构造，其中某些修改和替换构造在下面的附图中详细说明。但是，应当很清楚，意图不是要将本发明限制为具体实施例或形式，相反本发明应当覆盖作为其范围的一部分的改变、增加和修改。在阅读详细描述和附图之后，本领域技术人员将清楚本发明的独特特征和独特优势。
【专利附图】

【附图说明】
[0027]图1是系统的示例性模块的俯视图；
[0028]图2是图1所示的模块的侧视图；
[0029]图3是三个模块的套组在这三个模块被连接之前的俯视图；
[0030]图4是图3所示的三个模块在连接之后的俯视图，示出了如何使用模块的磁性连接器将模块连接在一起；
[0031]图5是模块的磁性连接器的示例性实施例的立体图；
[0032]图6是图5所示的磁性连接器的俯视图；
[0033]图7是四个模块的示例性构造；
[0034]图8是以控制为特色的系统的示例性模块的俯视图；
[0035]图9是系统的三个模块的示例性套组的立体图，其中包括举例说明通过控制装置进行物理编程的一个模块；
[0036]图10是包括多个示例性模块和用于安装模块的示例性安装板的示例性带包装套装的立体图；
[0037]图11是系统的示例性接线模块的立体图；
[0038]图12是系统的示例性输出模块的俯视立体图；
[0039]图13是系统的另一示例性输出模块的俯视立体图；
[0040]图14是系统的示例性输入模块的俯视立体图；
[0041]图15是系统的另一示例性输入模块的俯视立体图；
[0042]图16是系统的示例性电源输入模块的俯视立体图；
[0043]图17是系统的示例性多模块套装的俯视立体图；
[0044]图18是示例性系统的其他示例性模块和另一示例性安装板的俯视立体图，每个模块包括用于将模块连接在一起的至少一个另一示例性连接器；
[0045]图19是图18中所示的两个连接在一起的模块的底部立体图；
[0046]图20是图18中所示的模块中的一个的俯视分解图；
[0047]图21是图18中所示的连接器中的一个的俯视分解图；
[0048]图22是连接在一起的两个示例性模块和连接到两个连接器的示例性支撑部件的底部立体图；
[0049]图23是图22中所示的支撑部件的俯视立体图；
[0050]图24是连接到玩具搭建块的示例性构造的示例性安装板的俯视立体图；
[0051]图25是图24中所示的安装板和示例性玩具搭建块的底部立体图；
[0052]图26A-图26D各自是模块的不同实施例的俯视图的示意性说明图；
[0053]图27A-图27B各自是模块的不同实施例的俯视图的示意性说明图。
[0054]在详细说明本发明的任意独特特征和实施例之前，应当理解本发明并不是将其应用限制为下面说明书中阐述或在附图中举例示出的构造细节和部件布置。本发明能够有其他实施例并且能够以各种方式实施或实现。此外，应当理解，本文中使用的措辞和术语是出于说明的目的，而不应当认为是限制性的。例如，方向术语(例如“顶”、“底”、“上”、“下”、“前”、“后”等)并不意在进行限制，而是用于在本文中描述那些示例性举例说明的实施例。
【具体实施方式】
[0055]提供示例性电子搭建系统30。电子搭建系统30不仅意味着与预设计的部件和模块34—起使用，还可以允许用户将这些模块34与设计工作室或家庭中的其他常规原型和娱乐项目进行组合。这样的材料可以包括例如纸、纸板、木头、胶水、清管器(pipecleaner)、泡沫体等,从而鼓励个人在创造过程中将电子产品当做材料来对待。
[0056]在某些示例性实施例中，系统30可以包括至少四种不同类型的模块34:电源、输入、输出、和接线；不过，可以有更多类型的模块34。电源模块34向系统30提供电力。输入模块34对数据或其周围环境进行解读并且将该输入提供给系统30。输出模块34基于对系统30的一个或多个输入对其周围环境进行视觉、物理或声音改变。接线模块34规定系统30中的模块34之间的电力和通信线路。
[0057]根据一个不例性实施例，当第一模块34连接到第二模块34时，电源信号从第一模块34被传送到第二模块34。相应地，第二模块34完全由第一模块34供电。如果按钮模块34、传感器模块34或其他模块34被放置在第一模块34和第二模块34之间的某处，则电流会受到按钮模块34或传感器模块34的动作的影响。例如，除非按钮模块34上的按钮被按下或者传感器模块34上的传感器被激励，否则电流不会从第一模块34传到第二模块34 (或可替换地，电流会从第一模块34连续地传到第二模块34)。类似地，如果传感器模块34仅部分地被激励，则仅部分电流从第一模块34被传送到第二模块34。
[0058]每个类别中可能有很多不同类型的模块34，包括但不限于如下所述:(i)电源模块:壁式电源模块、电池电源模块、太阳能电源模块、放电保护电路；Qi)输入模块:脉冲模块、压力传感器模块、接近模块、输入记录模块、电位计模块、按钮模块、温度模块、加速度计模块、存储器模块、计时器模块；(iii)输出模块:运动模块、振动电机模块、风扇模块、RGBLED模块、LED模块、条形光柱(bar graph)模块、扬声器模块；和(iv)接线模块:各种长度的接线模块、扩展器模块、分离器模块和电致发光接线模块。任何已知类型的电路或电子部件或部件组合可以用于生成模块34，并因此形成使用这些部件构造的系统30的一部分。
[0059]本文描述的模块系统30可重复使用，规模可从小的简单电路到大的复杂电路，并且足够精细到允许通过(使用逻辑和状态模块34)操作可触知对象来进行复杂行为编程。附加地，正如编程者使用软件模块和库来创建更大更复杂的软件程序一样，模块34被转变成可以用于创建更大更复杂的部件或系统的电子部件库。事实上，用户可以几乎无限地扩展模块库，将他们想要使用的任意新部件增加到他们的模块储藏库。
[0060]用户甚至可以创建他们自己的模块34，并且将这些模块增加到库的剩余部分。例如，根据一个示例性实施例，可以向用户提供模块34的部件(例如公磁性连接器38A和母磁性连接器38B，公磁性连接器38A和母磁性连接器38B能够卡扣到或以其他方式连接到小电路板、传感器或其他电子部件以使得连接器38A/38B将电流从一个模块34传送到另一模块)，用户可以使用这些部件来由他们已经构建或从另一来源收集的电路板、传感器或输出机构构建他们自己的可互连模块34。
[0061]根据另一示例性实施例，包括数个模块34的系统30可以被商品化为单个套装或套组。套装可以包括一个或多个不同的模块34(电源、输入、输出和/或接线)，可以包括一种或多种不同类型的各模块34、存放模块34的容器、在上面放置或连接模块的安装板或基板，可以包括学习材料、附件、说明书、或各种其他部件。例如，套装可以包括少量的模块34，这些模块34可以几乎无限数量的组合进行连接以执行很多不同的输入和输出功能(参见图10和图17)。在其他示例性实施例中，套装还可以包括有限数量的模块34，这些模块34意图用于组装成有限数量的组合(包括单一组合)以执行有限数量的功能。例如，为构成可以用来构造在功能系统中的套装，套装可以包括多达数十或数百甚至更多的模块34，或者套装可以包括仅两个模块34(电源模块和输出模块)。可替换地，套装可以旨在扩充现有模块库，例如，在这种情况下套装可以包括仅一种类型的模块34，例如仅接线模块34或仅输出模块34的套装。套装还可以针对一定年龄组，例如，其中针对小学阶段的套装比为高中阶段设计的套装包括更少和/或较不复杂的模块34。在一个示例性实施例中，套装可以包括向用户告知模块34的一个或多个可能组合的指南、视频或其他介质。例如，指南可以指示用户如何将模块34组装成电池供电的运动传感器，该运动传感器在检测到运动后发出声音报警。
[0062]示例性套装、系统和模块的一个可能方面可以是将模块平台的概念扩展到更复杂的组件。根据一个示例性实施例，系统30适合于允许通过例如简单的三线模拟接口接入复杂的装置。示例性的复杂装置可以包括但不限于LCD显示装置、OLED屏幕、计时器、加速度计、逻辑门及更多的装置。这可以通过预先工程制造所有的模块34并且提供到装置中的“进入点”来实现。进入点例如是允许用户调节脉冲的强度或频率、翻转操作模式、设置阈值、作出决定或记住构造、以及很多其他操作的旋钮或开关。这些可以被认为是“进入点”，因为它们基于人们根据他们的日常生活知道如何使用的类似装置。本文描述的示例性模块系统可以从消费电子产品(例如，搅拌器、DVD播放器、闹钟、游戏机)获取经验和图示，并将其应用于这些半原始的电子模块34。这意味着使用模块系统30和利用模块系统30进行创造的学习曲线非常低，用户从操作他们自己的消费电子产品获取的先前存在的知识可以被用来使得用户能够通过交互而编制出新的对象。[0063]示例性进入点可以包括OLED屏幕模块34，该OLED屏幕模块34需要SD卡槽，用户可以将预先装有图像和视频的SD卡插入该SD卡槽中。OLED屏幕模块34还可以包括板载微控制器，利用固件预先对该微控制器进行编程以访问和显示图像。还集成在OLED屏幕模块34中的可以是拨动开关和旋钮，其中拨动开关在固定图像/视频或循环播放之间进行选择，旋钮调节循环播放速度。在上述示例中，即使电路板和固件自身可能是复杂的，但是最终结果将是具有儿童和无经验用户等易理解的象征意义的易于使用的OLED屏幕模块34。例如，示例性系统30可以允许并且包括类似于OLED屏幕示例的众多其他复杂模块34的预先工程制造和设计。
[0064]现在参考图1和图2，举例示出电子搭建系统30的示例性模块或块34 (图3、图4、图7、图9和图10示出的示例性系统30)。示出的块34是触动开关模块34或按钮，并且举例说明分立的电子部件如何被变成块34。按钮部件42连接(例如焊接)到具有两个接口(输入接口和输出接口)的印刷电路板46上。磁性连接器安装在两个接口中的每一个上。在某些示例性实施例中，磁性连接器可以是相同类型的连接器。在其他示例性实施例中，连接器可以包括位于输入接口侧的公连接器38A和位于输出接口侧的母连接器38B。
[0065]图1中触动开关模块34的输入接口被设计为与前一模块34的输出接口连接，并且图示的模块34的输出接口被设计为与下一模块34的输入接口连接。模块34具有如下特征:被设计为完成两个接合接口之间的用于电力线和接地线的完整连接的电迹线。信号线通过按钮42，按钮42接通或断开回路，并因此将进行改变的信号线传送到与模块功能相对应的输出接口。在示出的示例性实施例中，磁性连接器38A/38B借助于表面安装盘连接(例如焊接)到PCB46。上述附图还示出系统30的模块设计以及制造系统30的连接和通信标准。
[0066]电子搭建系统30的示例性构造在图3和图4中示出，并且包括图1和图2所示的示例性触动开关模块。在这些附图以及以后的附图中，不同的模块将用共同的附图标记“34”和与每个不同模块相关的字母(例如34C、34D、34E等)来标识。类似地，模块之间的类似部件将用类似的附图标记和与模块相关的字母相对应的字母(例如模块34F、连接器38F、电路板46F等)标识。
[0067]在图3和图4中，示例性触动开关模块34A被显示为在壁式电源模块34B和发光二极管(LED)模块34C之间的中间。通过下文详细描述的磁性连接器，触动开关模块34A上的公连接器38A被吸引到壁式电源模块34B上的母连接器38B。相同的连接方式应用于触动开关模块34A和LED模块34C，LED模块34C包括连接到(例如焊接到)PCB46C的双列直插式封装LED部件50。当三个示出的模块34中的磁性连接器如图4中一样连接在一起，并且用户按下开关模块34A的触动开关42时，实现回路并且LED50发光。电源模块34B具有将DC电压传送到电源模块34B的电源适配连接器54。电源模块34B中预集成的电路然后将电压降低到期望电压，例如在本示例中为5伏。应注意，如果将触动开关模块34A从两个其他模块之间移除，则LED模块34C将被吸引到电源模块34B并且LED50将始终保持发光。在上述方案中，存在一个电源块(壁式电源)、一个输入块(开关)和一个输出块(LED)。应当理解，示例性块34可以由具有其他功能的其他块34替代。例如，LED块34C可以由蜂鸣器块代替，当按钮被按下时，蜂鸣器发出可听见的声音。利用全部都可以形成不同回路的具不同功能的不同块、元件的立即响应性，可以在不需要编程、焊接或电路组装的情况下，可以得到数百种其他组合。
[0068]现在参考图5和图6,示出磁性连接器的示例性实施例。在图示的示例性实施例中，连接器是公磁性连接器38A。除了母连接器可以具有从连接器较少地突伸的弹簧触头66之外，母磁性连接器可以类似于公连接器。在某些示例性实施例中，一对磁性连接器38A/B电连接到PCB46以提供模块34。可替换地，任意数量(包括一个)的磁性连接器可以电连接到PCB46，并且在本发明的预期精神和范围内。图示的示例性磁性连接器38A (这里是公连接器)包括外壳58,在外壳58中，两个磁体62被模制成型并且暴露出表面磁极，用作模块34之间的极化和锁定元件。在某些示例性实施例中，外壳58可以由非导电材料(例如塑料)制成。嵌入在外壳58中的是负责传送从一个模块34到下一模块34的电流的三个电导体或弹簧触头66。此外并且为额外支撑，磁性连接器38A通过连接器38A两侧上的安装突片70被安装在PCB46上。上述公连接器与看起来类似的母连接器配合，但是母连接器中的弹簧触头66可以用金属片来代替，并且磁性暴露表面与公连接器相对。在其他示例实施例中，除了比公连接器中的弹簧触头66较少地从连接器外壳58突伸之外，母连接器中的弹簧触头66可以类似于公连接器中的弹簧触头66。还应注意，每个连接器(公连接器和母连接器两者)在外壳58中包括突起部71和凹口或插座72。当连接器被连接在一起时，突出部71适合于插入并配合其他连接器中的凹口 72。突出部71和凹口 72之间的这种接合抑制块34相对于彼此滑动。这种设计确保块34连接在一起，从而抑制块34之间的滑动，并且还便于以正确的方式连接块34。用户在使用其他电子部件时经常会存在犯错或作出危险电连接的困难情形。这使得本发明的电子搭建系统30对于儿童、非技术人员、和对电子产品经验很少或没有经验的用户来说易使用且友好。
[0069]尽管图5和图6中所示的连接器38A包括三个弹簧触头66，但是可以使用任意数量的弹簧触头66 (包括仅一个或者多于三个)来适应从一个模块34到下一模块34的电流和/或通信。例如，连接器38A可以包括四个、五个、六个或更多个电线路。此外，本领域技术人员将领会，可以使用除弹簧触头之外的很多装置来传输从一个模块34到另一模块34的电流和/或通信。在每个系统中，母连接器38B可以被构造为适当地容纳来自公连接器38A的弹簧触头66或者其他电流传输装置，以使得电流在连接器38A/B和模块34之间被适当地传输。在其他示例性实施例中，连接器可以不包括母连接器和公连接器，而是相反地可以包括两个类似构造的连接器，该类似构造的连接器配合并且便于传输从一个模块34到另一模块34的电流和/或电通信。
[0070]参考图7，示出模块或块34的另一示例性构造，该示例性构造提供压力传感器模块34D。在示出的示例性实施例中，电源模块是电池块34E，例如钮扣电池块。在该块34E中，钮扣电池82输出略高于3伏，并通过示例性电路升压至5伏。电路还包括放电保护电路，该放电保护电路展示出电子搭建系统30如何可以被设计为使得系统更易于使用并且对用户安全的示例。电路还可以包括嵌入式开关，该嵌入式开关使得用户能够打开或关闭电池块34E从而不浪费电池电力。连接到电池块34E的下一个块是压力传感器模块34D，压力传感器模块34D读取施加到压力传感器部件86的压力量并且根据施加的压力量输出O至5伏范围的电压。施加到压力传感器部件86的压力越大，将越高的电压传输到下一模块。在本示例中，下一模块包括振动电机块34F和LED块34G，振动电机块34F和LED块34G分别随着施加的压力增大而更大程度地振动和更亮地发光。图3、图4和图7等示出电子搭建系统30如何成为独立系统并且不需要连接到硬件平台或计算机。例如，想要建造他/她自己的狂欢节力量测试仪的儿童可以使用上述示例性系统。随着通过手指或锤子施加的的力量越大，玩具更大程度地振动并且LED98变得更亮。
[0071]在某些示例性实施例中，每个模块34可以包括控制和保护电路，从而有助于对模块34的安全和方便操作。此外，每个模块34可以包括在缓冲器构造中使用的运算放大部件，以减少在连接的模块34的整个系统30上的整体电流消耗量。这帮助促进多个模块34在没有显著功率损耗下的级联，以及根据需要调整系统30的尺度。在其他示例性实施例中，系统30可以在连接的模块34的整个系统中包括升压器模块，以增大经过电源线的电流和/或电压并且确保系统30中所有模块34适当地起作用。
[0072]除了能够通过级联模块34产生离散行为之外，电子搭建系统30能够通过控制装置实现对模块34的某些行为和审美进行编程。在图8中，示出示例性红绿蓝(RGB)LED块34H。在该模块34H中，RGB LED102的输出颜色由设置在模块34H中的三个电位计或旋钮106的组合的值来控制。通过使用螺丝刀110或其他装置改变每个电位计的值，(一个用于红色，一个用于绿色，一个用于蓝色)，用户能够将LED102调节到期望的颜色。在其他示例性实施例中，该块34H的电位计106可以被设置成离开电路板自身，并且可以在外部改变RGB LED102的颜色。在其他示例性实施例中，电位计可以包括旋钮或其他手动可调节装置，从而不需要用工具来执行调节。
[0073]在图9中示出通过控制装置对电子搭建系统30中的行为进行编程的另一示例。同样地，用户能够通过操作物理元件对电路的行为进行编程，而不需要编写代码。在示出的示例性实施例中，9伏电池114被示出并且是电源模块341的一部分，电源模块341连接到包括阈值部件的温度传感器模块34J，之后再连接着的是音频模块34K。在本示例中，温度传感器模块34J可以比传统传感器模块更先进。块34J具有如下特征:电位计118，其可以经调节以设置温度阈值。如果由温度传感器122检测的温度高于设置的阈值，则模块34J输出高读数。这是将逻辑块与更简单的模拟块集成以实现复杂电路构造的示例。在本示例中，来自温度传感器模块34J的高读数输出将使得音频模块34K受到激励并且使得扬声器126播放与高读数相关连的预先录制消息。例如，希望听到报警来打开空调的人可以使用该示例性电路。当温度超过预设阈值温度时，音频模块34K将回放消息“应该打开空调了 ！”。此外，音频模块34K可以由风扇模块替代，风扇模块可以在从温度传感器模块34J接收到高温度读数信号时被激励。
[0074]在某些示例性实施例中，温度传感器模块可以包括模式转换装置130，该模式转换装置130可以将块34J的行为从“正常为低”转换成“正常为高”。与先前解释的构造(即正常为低)相反，“正常为高”设置将使得模块34J除在温度超过阈值时之外都输出高读数。这意味着音频模块34K将循环地播放，直到室温达到更温暖为止，这时音频模块34K将停止输出音频。除了预编程的块、逻辑块和状态块之外，这些控制装置将使得系统30能够实现复杂的原型和电路，而不需要编程或电子产品知识。
[0075]现在参考图10，示出示例性套装132。在示出的示例性实施例中，套装132可以包括多个模块或块34以及基板或安装板134，其中模块34可以被放置、支撑和/或连接在该基板或安装板134上。安装板134可以具有任意尺寸并且可以由任意材料制成。在某些示例性实施例中，安装板134由非导电材料制成。此外，套装132可以包括容器138，其中模块34在不使用时可以被存放在容器138中。多个块34和基板134可能是用户通过创造或获取新模块和套装来扩充套装或库的开端，所有的模块和套装都装配在一起作为电子搭建系统30的一部分。上面的描述和附图旨在用作由系统实现的构造和模块的示例。这些描述和附图决不是限制性或限定性的，本领域技术人员将理解并领会本文的实施例、方法和示例存在变形、组合和等同形式。
[0076]参考图11至图16，模块34L、34M、34N、34P、34Q和34R可以被独特地构造以向用户提供每个模块的功能的快捷视觉指示。模块可以根据任意方式被独特地构造并且具有任意特性以标识模块的功能。此外，模块34的任意部分可以被独特地构造并且具有任意特性以呈现独特构造特征。例如，模块可以具有通过颜色编码、图案化来独特地标识模块的特性，或者可以包括独特的结构，例如形状、外壳、互连或连接等。示出的示例性实施例展示出对连接器38的颜色编码，作为独特地构造模块以提供针对模块功能的视觉指示物的示例性方式。但是，应当理解该示例性示出的颜色编码连接器38的实施例不是限制性的，并且模块可以根据任意方式被独特地构造且仍落在本发明的精神和范围内。由独特构造和特性所标识的模块的功能可以是任意类型或层级的功能。例如，独特构造可以表示模块是输入模块、电源模块、接线模块、输出模块等。在其他实施例中，模块的独特构造可以更具体，例如为LED模块、9伏电池模块、单体电池模块、电位计模块、开关模块、压力传感器模块、脉冲模块、按钮模块、振动电机模块、接线模块等。
[0077]在示出的示例性实施例中，颜色编码向用户提供对于模块类型、模块功能的快捷视觉确认，并且使得用户能够知道哪些颜色组合是可行的。为表示图11至图16中具有各种颜色的连接器38，连接器38以不同的方式用阴影绘制。以不同的方式用阴影绘制连接器38来示出各种颜色，是表示各种颜色的示例性方式，但不是限制性的。表示不同颜色的其他方式也可考虑，并且所有这些方式都在本发明的精神和范围内。此外，连接器38能够具有任意颜色并且不限于附图中包括的示例性颜色和相关阴影。
[0078]根据图11所示的一个示例性实施例，接线模块34L可以包括橙色连接器38L。在阅读指南手册、收到在线指南之后或者通过试错，根据用户试图构造的系统30，用户将知道橙色连接器38L可以连接到其他橙色连接器38L，连接到输出模块的绿色连接器38M、38N(图12示出条形光柱34M，图13示出振动电机34N)，和/或连接到输入模块的粉色连接器38P、38Q(图14示出脉冲模块34P，图15示出压力传感器34Q)。每个系统30将类似地需要电源模块(图16示出壁式电源模块34R)，根据一个示例性实施例电源模块将包括蓝色颜色编码的连接器38R。在该示出的示例性实施例中并且参照示出与示例性系统相关的套装132的图17，套装132可以包括蓝色电源模块34R，一个或多个橙色接线模块34L，多个粉色输入模块34P、34Q、34S、34T，和多个绿色输出模块34M、34N、34U、34V。其他示例性套装可以包括任意数量的具有任意可能的功能的模块34，并且在本发明的预期精神和范围内。
[0079]现在参照图18，示出另一示例性系统30，该系统30包括多个示例性模块34W、34X和34Y和安装板或基板148，在该安装板或基板148上连接和支撑这些模块。图18中示出的系统30能够包括本文描述的任意类型模块或者具有任意类型功能的任意其他类型模块。因此，这里结合图18示出和描述的示例性模块不是限制性的。安装板148可以具有任意尺寸，并且可以由任意材料制成。在某些示例性实施例中，安装板148可以是4英寸乘12英寸。在其他示例性实施例中，安装板148可以由任意非导电材料制成。在其他示例性实施例中，安装板148可以被分解成或以其他方式分成更小的部分，达到适合于期望应用的期望尺寸。在这样的实施例中，安装板148可以由能够实现将安装板148分解成或分离成更小部分的材料制成或者具有能够实现将安装板148分解成或分离成更小部分的构造，或者安装板148可以包括穿孔、厚度减小区域、或者提供促进易于将安装板148分解或分离成更小部分的预定位置的其他结构特征。
[0080] 如上所述，模块适合于具有各种不同类型的功能，并且包括适合的连接器、电路板、和连接到电路板的相关电子部件以执行期望功能。示出的示例性实施例中所示的模块是出于举例和说明目的，而不是限制性的。示例性示出的模块包括壁式电源模块34W(电源)、条形光柱模块34X (输入)和LED模块34Y (输出)。
[0081 ] 现在参考图19至图21，模块34X和34Y中每一个被示出并且各自包括一对连接器152和适合于期望模块功能的电路板156。模块可以包括适合的电子部件以执行期望的模块功能。每个连接器152包括由连接在一起的两部分160'、160"(参见图21)组成的外壳160、一对磁体164、和多个电导体168。外壳160的两个部分可以通过各种方式(例如热熔、超声波焊接、粘结、压配合、摩擦配合、过盈配合、卡扣配合、或其他强制锁止方式等)连接在一起，并且可以由各种不同的材料(例如塑料(例如ABS塑料)或其他非导电材料)制成。外壳的第一部分160'限定腔体172，腔体172用于在其内容纳外壳的第二部分160"。腔体172与第二部分160〃互补地成型，以确保当两个部分160'、160〃被连接在一起时，第二部分160"的顶表面176与第一部分16(V的顶表面180基本平齐(参见图20和图21)，并且第二部分160〃的侧表面184与第一部分160'的侧表面188平齐。
[0082]外壳的第一部分160'还在其侧表面196中限定一对磁体孔192 (参见图21),磁体164被支撑在该磁体孔192中。在示出的实施例中，磁体164是圆柱形形状，从而提供沿着与磁体164的纵向范围垂直的平面取得的圆形横截面。因此，在外壳的第一部分160'中限定的磁体孔192是圆形形状。应当理解，磁体164可以具有任意形状，磁体孔192可以类似地具有与磁体164的形状互补的任意形状。例如，如果磁体的横截面形状是方形，则外壳的第一部分中的磁体孔可以是方形。在其他示例性实施例中，磁体孔可以具有不与磁体的形状互补的形状。在这样的实施例中，磁体孔可以具有抑制磁体穿过磁体孔并脱离连接器的外壳160的任意形状。例如，磁体可以是圆柱形形状，从而提供圆形横截面，而磁体孔可以是方形，以使得方形的尺寸足够小从而抑制磁体穿过该孔。
[0083]此外,夕卜壳的第一部分160'在其侧表面196中限定电导体孔200,以容纳和支撑电导体168的一部分(下文将更详细地描述)。在示出的示例性实施例中，电导体孔200的形状是圆形并且与在该电导体孔200中容纳的电导体168的一部分的形状互补。与磁体孔192类似，电导体孔200可以具有任意形状并且与在该电导体孔200中容纳的电导体168的一部分的形状互补。
[0084]外壳的第一部分160'在其底表面208中限定多个导体槽204(参见图21)，以当外壳160被组装时在该导体槽204中容纳导体168。每个导体槽204包括具有第一尺寸的上端212、具有第二尺寸的下端216、和渐变侧表面220，其中第二尺寸小于第一尺寸，侧表面220从上端212到下端216逐渐从大变小。导体槽204的形状与电导体168的形状互补，以在外壳160被组装时提供对电导体168的足够支撑。
[0085]此外，外壳的第一部分160'包括一对突出部224，该突出部224从第一部分160'的底表面208向下延伸以用于将连接器152连接到模块34的电路板156。在示出的示例性实施例中，突起224是圆柱形形状，并且可以插入到在电路板156中限定的孔228 (参见图20)中。在将突出部224插入电路板孔228中之后，可以使突出部224变形以抑制突出部从电路板156的孔228脱出。突出部224可以根据各种不同方式变形，例如熔化或加热突出部224、弯曲、压平、或足以使突出部224变形以抑制突出部从电路板156中的孔228脱出的任意其他方式。
[0086]外壳160在其侧表面中还限定插座232,并且包括从侧表面延伸并且定位成与插座232相邻的突出部236。这样的插座232和突出部236被包括在每个连接器外壳160中，并且对将模块34正确地对准并连接在一起提供辅助。插座232被成型为与突出部236的形状互补，以使得当突出部236被容纳在插座232中时，突出部236基本上填充插座232。当将两个模块34 (例如模块34X和34Y)连接在一起时，连接器152被对准，其中每个连接器152上的突出部236基本上对准另一连接器152上的插座232，并且模块34X和34Y被一起移动，直到两个连接器152上的四个磁体164的磁性力足以将连接器152拉到一起为止，从而使得突出部236插入插座232中。在连接之后，连接器152的突出部236和插座232协作，以抑制模块34X和34Y相对于彼此的大幅度侧向和竖直移动。
[0087]继续参考图19至图21，外壳的第一部分16(V包括一对安装部件240，该安装部件240从第一部分160'向下延伸并且适合于接合在安装板148中限定的形状互补的插座244 (参见图18)。安装部件240和插座244被构造成当模块34被安装在安装板148上时提供对模块34的充分支撑。在示出的示例性实施例中，安装部件240具有由四分之一圆形构成的形状，安装板148上的插座244是圆形形状(例如，对于安装部件240参见图19)。当相邻的模块34上的两个连接器152被连接在一起时，两个连接器152上的两个安装部件240形成可以摩擦配合到安装板148的插座244中的半圆形。电路板156可以具有被构造成提供模块34和安装板148之间的适当间隔的各种长度和宽度。例如，如图18所示，模块34Y中包括的电路板156的长度使得，利用电路板156的每一端上设置连接器152，在电路板156 —端上的安装部件240被设置在插座244内，该插座244与其中设置有电路板156的相对端上的安装部件240的插座244间隔开四个插座。也就是说，在模块34Y的电路板156的相对两端上的连接器152之间存在三个插座244。在另一示例中，图18中所示的模块34X中包括的电路板156的长度大于模块34Y的电路板的长度。对于模块34X，设置在电路板156的每一端上的连接器152被布置在插座244中，该插座244与其中设置有模块34X的电路板156的相对端上的安装部件240的插座244间隔开五个插座。在本示例中，在模块34X的电路板156的相对两端上的电路板156之间存在四个插座244。因此，电路板156可以具有各种长度，同时还适应安装板148上的插座244之间的适当间隔。
[0088]此外，当两个连接器152如图19所示连接时，电路板156的外边缘表面157可以设置成与连接器152的外表面151基本平齐。可替换地，电路板的外边缘表面可以布置在连接器的外表面的内方或外方。换言之，在这样的替换形式中，外边缘表面不与连接器的外表面平齐。
[0089]继续参考图19-图21，电导体168具有弹簧特性，该弹簧特性允许由于施加到导体168的力引起导体168运动。促进导体168的运动的这种弹簧特性帮助在操作模块34期间保持与连接到当前模块34的相邻模块34上的电导体168的接触。这种操作可以导致力被施加到模块34，引起模块34相对于彼此运动。在某些实施例中，相邻模块上的电导体168可以具有不同的长度，以使得电导体168从外壳160延伸不同的距离。例如，图19中所示的电导体168的长度大于图20中所示的电导体168的长度。在这样的实施例中，具有例如图19中的那样的电导体168的连接器152可以连接到具有例如图20中所示的那样的电导体168的连接器152，在两个连接器152连接在一起的同时相应电导体168可以彼此施加弹簧力(或偏置力)以基本保持电导体168连接组的定位。换言之，如上文针对先前实施例所述，连接器152可以是公连接器或母连接器并且可以与另一类型的连接器(例如，分别为母连接器或公连接器)匹配地连接在一起。在示出的示例性实施例中，每个电导体168包括接合部分248 (参见图21)、连接部分252和中间部分256 (参见图21)，其中接合部分248定位在相应的电导体孔200中，连接部分252向下延伸并且适合于与电路板156接合并电连通，中间部分256在接合部分248和连接部分252之间延伸。接合部分248适合于与连接到当前模块34的相邻模块34的电导体168接合。由于电导体168由导电材料制成，电流运输通过当前模块34的电导体168到达其电路板156。每个电导体168包括定位在装配到相应的导体槽204中的导体168的端部之间的扩大部分260 (参见图21)。扩大部分260与导体槽204具有互补形状，以在外壳160被组装时提供对电导体168的竖直和水平支撑。在图示的示例性实施例中，扩大部分260包括与导体槽204的渐变表面220互补的渐变部分264(参见图21)。
[0090]现在参考图22和图23，支撑部件268连接到两个连接在一起的模块34，以提供对连接模块34的附加支撑。在某些示例性实施例中，使用支撑部件268而不是安装板148，向模块34提供附加支撑。在其他示例性实施例中，支撑部件268可以构造成使得支撑部件268和安装板148两者一起向两个连接在一起的模块34提供支撑。在图示的示例性实施例中，支撑部件268包括限定在其顶表面276中的一对插座280，以容纳连接在一起的模块34的安装部件240。支撑部件268中的插座280与安装板148中的插座244具有近似尺寸、形状并类似地间隔开。支撑部件268还具有高度H，从而当两个模块34彼此连接并且连接到支撑部件268时，支撑部件268的顶表面276与外壳160的底表面288基本平齐并且匹配或接合于该底表面288。同样在示出的示例性实施例中，支撑部件268包括宽度Wl和长度LI，其中宽度Wl近似于两个连接在一起的连接器152的宽度W2，长度LI近似于两个连接在一起的模块34的长度L2。可替换地，支撑部件268的构造可以不同于图示的示例性实施例，只要支撑部件268向连接在一起的模块34提供支撑即可。当系统30中的多个模块34连接在一起时，支撑部件268可以连接到系统30中的每一对连接在一起的连接器152。因此，系统30中可以包括任意数量的支撑部件268，并且这在本发明的预期精神和范围内。
[0091]本文公开的示例性系统30适合于与其他类型的系统协作，以向其他类型的系统提供示例性系统30的功能和特征。示例性系统30可以与任意类型的其他系统协作，并且这在本发明的预期精神和范围内。参考图24和图25，本发明的示例性系统30的示例性安装板148显示为与玩具搭建块系统292 (例如，LEGO?搭建块系统292)配合。示例性系统不是限制性的，相反是示例性和说明性的。在图示的示例性实施例中，安装板148构造成与示例性LEGO?搭建块系统292配合，并且具体地构造成连接到:LEGO?搭建块系统292。安装板148的第一侧296(例如，顶侧)包括适当间隔开的多个插座244，以容纳模块34的连接器152。安装板148的第二侧298 (例如，底侧)包括多个突起300，突起300中限定有腔体304并且适当地彼此间隔开以便于连接到丨.J;G(y搭建块系统292。如上所示，本发明
的系统30可以连接到任意类型的其他系统，因此安装板148的第二侧298可以以任意方式构造以适配于安装板148将要连接的任意类型其他系统。
[0092]应当注意，本文公开并且在图1至图25中示出的系统的各种示例性实施例的结构、特征、功能和其他特性可以以任意方式和以任意组合方式彼此组合，所有这些方式和组合都在本发明的精神和范围内。例如，可以包括(多个)适配器或脚部件以调节连接器的高度，以使得不同连接器实施例可以连接到公共电路板或者不同电路板/连接器组合可以连接在一起。例如，适配器可以连接到连接器38A(参见图5)的底部以增加连接器38A的长度或高度，以使得连接器38A可以与连接器152 —起连接到电路板156。在另一示例中，适配器可以连接到连接器38M(参见图12)的底部以增加连接器38M相对于电路板的长度或高度，以使得连接器38M可以连接到具有连接器152的不同电路板156。这样的适配器例如可以粘结地连接到连接器38A或连接器38M的底部。在某些实施例中，适配器可以包括与上述安装部件240类似的安装部件或部分，以使得适配器可以接合于安装板(例如图18所示的安装板148)中限定的互补成型的插座(例如，上述插座244)。
[0093]尽管模块34的实施例被显示和描述为具有连接到电路板(例如，电路板46和156)的一端或相对的两端或边缘的连接器(例如，连接器38和152)，但是在其他实施例中，模块34可以包括连接到电路板的多于两个端或边缘的连接器。例如，图26A-图26D各自是包括电路板和一个或多个连接器的模块的俯视示意图。图26A-图26D的模块可以包括本文描述的连接器和/或电路板的各种不同实施例。
[0094]图26A示出包括电路板356A和一个连接器352A的模块334A，连接器352A连接到电路板356A的单个边缘或端部。图26B示出包括电路板356B和两个连接器352B的模块334B，两个连接器352B连接到电路板356B的单个边缘或端部。图26C示出包括电路板356C和三个连接器352C的模块334C，三个连接器352C连接到电路板356C的三个不同边缘或端部。图26D示出包括电路板356D和四个连接器352D的模块334D，四个连接器352D连接到电路板356D的四个不同边缘或端部。
[0095]图27A和图27B是模块的实施例的示意图，示出与连接器的侧边缘或表面相关的电路板的侧边缘。图27A示出具有电路板456A和两个连接器452A的模块434A，两个连接器452A连接到电路板456A。在本实施例中，当连接器452A连接到电路板456A时，电路板456A的侧边缘457A设置在连接器452A的侧边缘或表面45IA的内方。尽管未示出，但是在其他实施例中，电路板的侧边缘可以设置在连接器的侧边缘或表面的外方。图27B示出具有电路板456B和两个连接器452B的模块434B，两个连接器452B连接到电路板456B。在本实施例中，当连接器452B连接到电路板456B时，电路板456B的侧边缘457B设置成与连接器452B的侧边缘或表面45IB基本平齐。
[0096]如上文在模块和系统的很多示例中所述，众多模块可以连接在一起以实现各系统的各种功能。模块可以以级联方式连接，其中系统中包括一个模块可以以第一方式影响下游模块的功能，系统中包括不同的一个模块可以以不同于第一方式的另一方式影响下游模块的功能。即，系统中连接在一起的模块可以彼此依赖以影响这些模块以及整个系统的功能。说明这个概念但并非意在限制的简单示例包括:系统包括三个模块:电源模块、按钮模块和LED模块。按钮模块和LED模块依赖于电源模块，LED模块依赖于按钮模块。为说明按钮模块和LED模块对电源模块的依赖性，考虑如下情况:如果电源模块不提供任何电力，则按钮模块或LED模块都不能以它们的预期方式操作。类似地，为说明LED模块对按钮模块的依赖性，如果按钮没有被按下或者以其他方式被激励以闭合电路，则LED模块将不被照亮，如果按钮被按下，则LED模块将被照亮。换言之，系统中的级联模块影响下游模块的操作和功能。
[0097]上文的描述出于说明和描述的目的被呈现，而不是穷尽的或者将本发明限制到所公开的精确形式。这些说明经过选择以解释本发明及其实际应用的原理，以使得本领域技术人员能够在适合于预期具体应用的各种实施例和各种修改形式中利用本发明。尽管已经示出并描述本发明的具体构造，但是其他替换构造对于本领域技术人员来说是很明显的并且在本发明的预期范围内。
【权利要求】
1.一种装置，所述装置包括: 第一电路板，所述第一电路板具有第一侧、与所述第一侧相对的第二侧、第一端和与所述第一端相对的第二端； 第一连接器，所述第一连接器安装到所述第一电路板的所述第一侧和所述第二侧中的一个；和 第二连接器，所述第二连接器安装到所述第一电路板的所述第一端和所述第二端中的一个， 所述第一连接器包括构造成与连接到第二电路板的连接器上的导体接合的至少一个导体，所述第二连接器包括构造成与连接到第三电路板的连接器上的导体接合的至少一个导体。
2.根据权利要求1所述的装置，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件和被构造成能够容纳在所述安装板中限定的多个开口中的第二开口内的第二安装部件，所述第二连接器包括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三开口内的第一安装部件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四开口内的第二安装部件。
3.根据权利要求1所述的装置，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构造成以能够移除的方式连接到IJiGOis搭建块系统。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一连接器具有第一高度并且包括第一安装部件和第二安装部件，所述第一安装部件和所述第二安装部件各自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件的底表面；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件的底表面， 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。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，电路板是第一电路板，所述第二连接器包括第一安装部件和第二安装部件，所述装置还包括: 第二电路板；和 安装到所述第二电路板的端部的连接器，所述第二电路板的连接器包括第一安装部件和第二安装部件， 所述第二连接器的第一安装部件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，第二电连接器的第二安装部件被构造成能够容纳在所述多个开口中的第二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， 安装到所述第二电路板的所述连接器的第一安装部件被构造成能够容纳在所述第一开口内，安装到所述第二电路板的所述连接器的第二安装部件被构造成能够容纳在所述第二开口内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。
6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一连接器的至少一个导体具有接合部分和连接部分，所述接合部分被构造成接合所述第二电路板的所述连接器上的第一导体，所述连接部分与所述接合部分一体形成。
7.一种装置，所述装置包括: 第一电路板； 第一连接器，所述第一连接器安装到所述第一电路板，所述第一连接器具有侧表面； 第二电路板；和 第二连接器，所述第二连接器安装到所述第二电路板，所述第二连接器具有侧表面，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，以使得所述第一连接器的侧表面和所述第二连接器的侧表面基本在相同平面中对齐。
8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述第一连接器具有的前表面包括被构造成当所述第一连接器以能够移除的方式连接到所述第二连接器时与所述第二连接器的前表面上的导体接合的至少一个导体。
9.根据权利要求7所述的装置，其中，所述第一连接器和所述第二连接器各自具有的前表面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，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当所述第一连接器连接到所述第二连接器时接触所述第二连接器的第二延伸部分。
10.根据权利要求7所述的装置，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LEGO?构造块系统。
11.根据权利要求7所述的装置，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件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件，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件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件，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。
12.根据权利要求7所述的装置，其中，所述第一连接器具有第一高度并且包括第一安装部件和第二安装部件，所述第一安装部件和所述第二安装部件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件的底表面；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件的底表面， 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。
13.根据权利要求7所述的装置，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件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件， 所述第二连接器包括被构造成能够容纳在所述支撑部件中限定的第一开口内的第一安装部件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件，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。
14.一种装置，所述装置包括: 电路板，所述电路板具有第一端和第二端； 第一连接器，所述第一连接器连接到所述电路板的第一端，所述第一连接器具有第一安装部件和第二安装部件，所述第一安装部件被构造成能够容纳在安装板中限定的第一开口内，所述第二安装部件被构造成能够容纳在所述安装板中限定的第二开口内，所述安装板沿着所述安装板的长度和宽度限定多个开口，所述多个开口包括所述第一开口和所述第二开口 ；和 第二连接器，所述第二连接器连接到所述电路板的第二端，所述第二连接器具有第三安装部件和第四安装部件，所述第三安装部件被构造成能够容纳在所述多个开口中的第三开口内，所述第四安装部件被构造成能够容纳在所述多个开口中的第四开口内， 所述电路板、所述第一连接器和所述第二连接器共同地具有长度并且被构造成以能够共同移除的方式连接到所述安装板，以使得(I)所述第一安装部件和所述第二安装部件各自被分别容纳于在所述安装板的第一位置处限定的所述第一开口和所述第二开口内，并且 (2)所述第三安装部件和所述第四安装部件各自被分别容纳于在所述安装板的第二位置处限定的所述第三开口和所述第四开口内，所述第一位置和所述第二位置之间的距离基本与所述电路板、所述第一连接器和所述第二连接器共同地具有的长度一致。
15.根据权利要求14所述的装置，还包括: 安装板，所述安装板包括顶表面和底表面，所述顶表面限定所述多个开口，所述底表面限定被构造成能够连接到LEGO?搭建块系统的多个突起。
16.根据权利要求14所述的装置，其中所述电路板是第一电路板，所述装置还包括: 第二电路板；和 连接到所述第二电路板的连接器，所述连接器包括被构造成能够容纳在所述安装板的所述第一开口内的第一安装部件和被构造成能够容纳在所述安装板的所述第二开口内的第二安装部件，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。
17.根据权利要求14所述的装置，其中，所述第一连接器具有的前表面包括被构造成与连接到第二电路板的连接器的前表面上的导体接合的至少一个导体。
18.根据权利要求14所述的装置，其中，所述第一连接器具有第一高度，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安装部件的底表面；和 第二适配器，所述第二适配器被构造成连接到所述第二安装部件的底表面， 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。
19.根据权利要求14所述的装置，其中，所述第一连接器和所述第二连接器各自均包括超声接合到第二外壳部分的第一外壳部分。
20.一种装置，所述装置包括:第一电路板； 第一连接器，所述第一连接器安装到所述第一电路板；和 第二连接器，所述第二连接器安装到所述第一电路板， 所述第一连接器包括被构造成与连接到第二电路板的连接器上的导体接合的至少一个导体， 所述第一连接器包括被构造成被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件和被构造成能够容纳在所述安装板中限定的多个开口中的第二开口内的第二安装部件，所述第 二连接器包括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三开口内的第一安装部件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四开口内的第二安装部件。
21.根据权利要求20所述的装置，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连接器上的导体接合的导体。
【文档编号】A63H33/08GK103974753SQ201380004224
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2013年8月26日 优先权日:2012年8月24日
【发明者】阿亚·贝迪尔 申请人:小部件电子公司