一种用于智能电子积木的红外传感模块的制作方法

本实用新型涉及智能玩具技术领域，具体涉及一种用于智能电子积木的红外传感模块。

背景技术：

目前的很多电路类实验产品都是以一种独立形式存在的，无法与机械结构类的产品一起使用，其拼接、电路连接都存在各种限制，使用者难以根据自己的需求和想法自由拼接，难以调动青少年儿童对于搭建结构以及电路原理的认知。为了解决这个问题，有必要提出一种可自由组合、根据用户想法自由拼接的智能、模块化积木，满足用户在进行积木拼接的过程中，感受电子控制电路带来的乐趣并学习相关知识。为了实现智能积木系统的探测和灵活拼接，有必要提供一种用于智能电子积木的红外传感模块。本实用新型的涉及的智能积木系统由多个智能积木模块（简称积木模块）构成。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供了一种用于智能电子积木的红外传感模块，利用特殊的球面结构，可精确探测阻挡物的距离，还可以通过调节器设定环境修正系数、灵敏度和触发值，从而满足智能积木系统的自动控制要求。

本实用新型的目的至少通过如下技术方案之一实现。

一种用于智能电子积木的红外传感模块，包括高电平输入端、数据总线输入端、信号输入端、低电平输入端、高电平输出端、数据总线输出端、信号输出端、低电平输出端、红外传感器模块、模块处理器、模数转换器、数模转换器、拼接结构体、上盖壳体、输入端安装体、输出端安装体、电路板等部件；

所述红外传感器模块包括球面碗体、红外发射体、红外接收体、隔板和安装卡扣等部件。球面碗体是深色或不透明碗状球面结构，红外发射体和红外接收体由隔板分隔，并安装在球面碗体中；隔板的高度略高于红外发射体的安装高度，确保红外发射体的发射光速不会直接被红外接收体所接收。安装卡扣用于红外传感器模块与电路板上的卡槽安装连接。

红外传感器模块的红外发射体发射出红外光束，由被探测物的反射后，由红外接收体接收反射光束。红外传感器根据发射光束和反射光束计算当前红外传感器模块与探测物之间的距离，以模拟量的电压信号表达。红外传感器模块的电压信号传递到模数转换器，按照电压信号的强度转换为数字信号，并将数字信号传递给处理器。所述模数转换器的标定基准电压值通过数据总线由调节器设置。所述红外传感器与数据总线连通，并由调节器设置传感器的灵敏度和触发值。

所述调节器是智能积木系统的一个独立信号控制模块，自身包括了处理器、LCD显示屏、按键输入、通讯接口和供电接口；调节器的处理器内嵌了处理程序，用户可通过调节器所设置的按键作为信息输入端，通过调节器进行信息的编码，并通过通讯接口输出以及对智能积木模块进行设定。

高电平输入端、数据总线输入端、信号输入端和低电平输入端安装在输入端安装体中；高电平输出端、数据总线输出端、信号输出端和低电平输出端安装在输出端安装体中；高电平输入端通过高电平导线直接与高电平输出端相连；低电平输入端通过低电平导线直接与低电平输出端相连；数据总线输入端通过导线直接与数据总线输出端。所述红外传感器模块、模块处理器、模数转换器和数模转换器均与高电平导线和低电平导线连接，并获得供电。信号输入端通过导线与模数转换器连接，模数转换器将获得的电压信号转换位数字信号，并通过导线传递给处理器；处理器将处理和运算得到的结果以数字信号传递给数模转换器，数模转换器将数字信号转换为模拟信号，并从信号输出端输出。所述红外传感器模块、模块处理器、模数转换器、数模转换器及相关导线都安装或者焊接在电路板上。

所述拼接结构体包括基座、公头凸台、安装卡槽、母头外周墙体、母头方块和母头圆柱等。所述公头凸台是圆柱体形状，通常包含1~4个圆柱体，这些圆柱体设置在基座上。母头外周墙体、母头方块和母头圆柱共同组成若干个凹槽，凹槽的数量有母头方块和母头圆柱的数量所决定。所述公头凸台与上述凹槽可精确插入装配，通常凹槽的数量与公头凸台的数量一致。当一个积木模块的母头凹槽与另一个积木模块的公头凸台装配时，两者可产生适度的过盈量，产生一定的摩擦力。

所述上盖壳体主要包括外壳、连接凸台、壳体卡扣、和红外模块安装腔等；上盖壳体的壳体卡扣与拼接结构体的安装卡槽配合安装，上盖壳体和拼接结构体从而连接为一个整体。红外模块安装腔用于容纳红外传感器模块；外壳上设置多个连接凸台，用于与其他积木模块连接。

进一步地，所述红外传感器模块可通过调节器设置灵敏度和触发值；用户可以通过调节器设置10级灵敏度，对应数字0-9，在不同的灵敏度设定下，可以区分待测物体的位置变化量。用户可以通过调节器设置10级触发值，对应数字0-9，在不同的触发值设定下，可以对应不同的感应距离。

进一步地，输入端的接头由接触柱、弹簧和安装体组成，弹簧安装在安装体中，接触柱顶住弹簧，当接触体被推压时产生接触压力。

相对于现有技术，本实用新型具有以下优点：

本实用新型一种用于智能电子积木的红外传感模块，采用特殊设计的红外接收发射结构，可灵敏识别探测物的距离，并通过模数转换模块将获得的电信号进行处理生成数字信号；模块处理器可根据调节器设定红外传感器的灵敏度和触发值。本实用新型的红外传感模块，采用特殊设计的统一拼接结构，可根据需求将不同类型的模块进行自由拼接，以实现任意形式的积木搭建形式。本实用新型的智能积木模块，搭接结构简洁，使用方便。

附图说明

图1是实例中一种用于智能电子积木的红外传感模块的原理图。

图2是实例中一种用于智能电子积木的红外传感模块的一侧结构的示意图；

图3是图2所示一种用于智能电子积木的红外传感模块的另一侧结构示意图；

图4是实例中一种用于智能电子积木的红外传感模块的结构示意图（移除上盖壳体）；

图5是实例中的红外传感模块的结构示意图；

图6是实例中的拼接结构体的结构一侧的示意图；

图7是图6所示拼接结构体的结构另一侧示意图；

图8是图7的俯视图。

图9是实例中的上盖壳体一侧的结构示意图。

图10是图9所示上盖壳体另一侧的结构示意图。

图11是实例中的输出端安装体与输出端接头安装的结构示意图；

图12是实例中的输入端安装体与输入端接头安装的结构示意图；

图13是实例中的红外传感模块与其他电子积木模块拼接的结构示意图。

图14是图13的爆炸图。

图15是输入端接头的结构示意图。

图中：1-高电平输入端；2-数据总线输入端；3-信号输入端；4-低电平输入端；5-高电平输出端；6-数据总线输出端；7-信号输出端；8-低电平输出端；9-红外传感器模块；10-模块处理器；11-模数转换器；12-数模转换器；13-拼接结构体；14-上盖壳体；15-输入端安装体；16-输出端安装体；17-电路板；91-球面碗体；92-红外发射体；93-红外接收体；94-隔板；95-安装卡扣；131-基座；132-公头凸台；133-安装卡槽；134-母头外周墙体；135-母头方块；136-母头圆柱；141-外壳；142-连接凸台；143-壳体卡扣；144-红外模块安装腔。

具体实施方式

以下将结合具体实施例对本实用新型作进一步说明，但本实用新型的实施和保护不限于此，本实用新型的关键在于对结构提出的技术方案，以下若有涉及软件的部分或未特别详细说明之过程，均是本领域技术人员可参照现有技术实现的。

如图1～图10所示，本实例提供的一种用于智能电子积木的红外传感模块，包括包括高电平输入端1、数据总线输入端2、信号输入端3、低电平输入端4、高电平输出端5、数据总线输出端6、信号输出端7、低电平输出端8、红外传感器模块9、模块处理器10、模数转换器11、数模转换器12、拼接结构体13、上盖壳体14、输入端安装体15、输出端安装体16和电路板17；

如图5，所述红外传感器模块9包括球面碗体91、红外发射体92、红外接收体93、隔板94和安装卡扣95；球面碗体91是深色或不透明碗状球面结构，红外发射体92和红外接收体93由隔板94分隔，并安装在球面碗体91中；隔板94的高度高于红外发射体92的安装高度，以确保红外发射体92的发射光速不会直接被红外接收体93所接收；安装卡扣95与球面碗体91的外壁一体连接，用于红外传感器模块9与电路板17上的卡槽安装连接；

红外传感器模块9的红外发射体92发射出红外光束，由被探测物反射后，由红外接收体93接收反射光束；红外传感器模块9根据发射光束和反射光束计算当前红外传感器模块与探测物之间的距离，以模拟量的电压信号表达；红外传感器模块的电压信号传递到模数转换器11，按照电压信号的强度转换为数字信号，并将数字信号传递给模块处理器10；所述模数转换器11的标定基准电压值通过数据总线由调节器设置；所述红外传感器9与数据总线连通，并由调节器设置传感器的灵敏度和触发值；

高电平输入端1、数据总线输入端2、信号输入端3和低电平输入端4安装在输入端安装体15中；高电平输出端5、数据总线输出端6、信号输出端7和低电平输出端8安装在输出端安装体16中；高电平输入端1通过高电平导线直接与高电平输出端5相连；低电平输入端4通过低电平导线直接与低电平输出端8相连；数据总线输入端2 通过导线直接与数据总线输出端6；所述红外传感器模块9、模块处理器10、模数转换器11和数模转换器12均与高电平导线和低电平导线连接，并获得供电；信号输入端3通过导线与模数转换器11连接，模数转换器11将获得的电压信号转换位数字信号，并通过导线传递给模块处理器10；处理器10将处理和运算得到的结果以数字信号传递给数模转换器12，数模转换器12将数字信号转换为模拟信号，并从信号输出端7输出；所述红外传感器模块9、模块处理器10、模数转换器11、数模转换器12都安装在电路板17上；

如图7、图8，所述拼接结构体13包括基座131、公头凸台132、安装卡槽133、母头外周墙体134、母头方块135和母头圆柱136；母头外周墙体134、母头方块135和母头圆柱136共同组成若干个母头凹槽，母头凹槽的数量有母头方块135和母头圆柱136的数量所决定；所述公头凸台132与所述母头凹槽能精确插入装配，当一个积木模块的母头凹槽与另一个积木模块的公头凸台装配时，两者能产生适度的过盈量，产生摩擦力。

如图9、图10，所述上盖壳体14主要包括外壳141、连接凸台142、壳体卡扣143、和红外模块安装腔144；上盖壳体14的壳体卡扣143与拼接结构体13的安装卡槽133配合安装，使上盖壳体14和拼接结构体13连接为一个整体；红外模块安装腔144用于容纳红外传感器模块9；外壳141上设置多个连接凸台142，用于与其他积木模块连接。

作为实例，所述调节器是智能积木系统的一个独立信号控制模块，自身包括了处理器、LCD显示屏、按键输入、通讯接口和供电接口；调节器的处理器内嵌了处理程序，用户可通过调节器所设置的按键作为信息输入端，通过调节器进行信息的编码，并通过通讯接口输出以及对智能积木模块进行设定。

所述红外传感器模块可通过调节器设置灵敏度和触发值；用户可以通过调节器（图中略）设置10级灵敏度，对应数字0-9，在不同的灵敏度设定下，可以区分待测物体的位置变化量。用户可以通过调节器设置10级触发值，对应数字0-9，在不同的触发值设定下，可以对应不同的感应距离。

如图12、图13、图15，高电平输入端1、数据总线输入端2、信号输入端3和低电平输入端4的接头均由接触柱151、弹簧和安装体152组成，弹簧安装在安装体中，接触柱位于安装体的一端顶住弹簧，当接触柱被推压时产生接触压力。

如图13、图14，为实例中的红外传感模块与其他电子积木模块拼接的结构示意图。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。