专利名称：磁吸附式电子功能模块的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及一种应用于教学实验和电子积木玩具的磁吸附式电子功能模块。
背景技术：
传统技术上用于教学实验或电子积木玩具的电子功能模块一般包括一块完整的电路基板及各种功能的器件，电路基板上预设有指定的线路及安装孔，在使用时，将需要的功能器件搭建在电路基板上以实现特定的功能。但是，普通的电路基板或功能器件是不可拆分的整体，这样的产品不仅局限于几项单一功能，灵活性低，而且，一旦电路基板上任意器件出现故障，整个产品将无法正常工作，这样对于喜欢动手拆卸或拼装玩具的用户来说，无法了解该产品中各功能模块的结构及功能，易失去趣味性。现今市场上也有针对上述不足，设计出一种可随意拼接的电子功能模块，该电子功能模块将电路基板上的电路划分成多个独立的电子模块，使电子功能模块集单个或两个功能为一体，实现电子功能模块之间的随意拼接。但是，该电子功能模块采用常规的电路设计方式，具有多路输入和输出关系，必须匹配多个连接器或是通过转接电路才能实现多个模块之间的独立拼接，该模块虽然在功能上实现了多个功能的拼接，也在一定程度上采用了较为统一的接口，但是其连接接口种类多样且复杂，不利于各个模块之间的统一搭建，不但增加了拼接的复杂度,而且对更多功能的拼接也有一定的局限性。并且，连接在上述提及的电子功能模块上的连接器为常规的插头和插座，在连接时，通过插头与插座插拔配合，实现两个模块中电流或信号的传输，其中，插头采用针孔对插式，插座采用针孔结构，在使用上述结构的连接器时插拔费力，并且频繁的插拔容易造成插针弯曲，降低了连接器的使用寿命。同时，由于连接连接器传输线路的规格不一，不可避免需要通过电缆进行连接,更加增加了拼接过程的繁琐性。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是 针对现有电子功能模块存在拼接局限大、拼接插拔费力和易损坏的上述问题，提供了一种可随意拼接、自动对位快速连接的磁吸附式电子功能模块。为解决上述问题，本实用新型的技术方案是:—种磁吸附式电子功能模块，所述电子功能模块包括设有功能电路的电路板及连接在电路板两侧边缘上的插头连接器和与插头连接器对接的插座连接器，所述电路板设有三路信号线路，分别为正电源线路、数据信号线路和负电源线路；所述插头连接器和插座连接器均包括绝缘本体和并排设置在绝缘本体上的三个导电端子，绝缘本体具有一用于与另一连接器连接的对接面，绝缘本体的对接面上设有多个容纳槽，容纳槽内安装有永磁铁，导电端子贯穿绝缘本体内部并延伸到对接面外，三个导电端子分别为正电源端、数据信号端和负电源端，三个导电端子分别与电路板上对应的信号线路相连。[0008]相比较于现有技术，本实用新型的磁吸附式电子功能模块采用磁吸附式连接器，使插头连接器和插座连接器具有磁性，实现了电子功能模块的自动对位快速连接；同时，电路板在输入输出端只设置了三路信号通道，便于连接器、电子功能模块的统一管理，避免了因连接器或信号通道的不同而造成拼接的局限性，使本实用新型的电子功能模块可随意自由级联拼接，丰富了拼接的功能，实现了各模块的功能叠加，更具有趣味性。优选地，所述电路板上设有电压跟随电路和与电压跟随电路相连的功能电路，电压跟随电路接收数据信号线路输入端的信号，功能电路输出处理后的信号到数据信号线路的输出端，功能电路为外部信号采集电路、信号处理电路和信号执行电路中的一种。电压跟随电路用于还原来至上一级的输出信号，使通过电压跟随器处理过的信号等同于上一级的信号，使经过多级模块后的信号不易衰减，保证了多级电子功能模块拼接的稳定性。每一个电子功能模块上的功能电路为单一功能电路，其中外部信号采集电路用于采集外面信号，为传感类器件及其电路，信号处理电路用于控制及处理各级联模块中的信号，使传输的信号具有变化，信号执行电路是用于输出信号及反馈。优选地，所述外部信号采集电路为传感器电路、麦克风电路中的一种，信号处理电路为调频电路、调幅电路、信号发生电路、信号传递电路和信号接收电路中的一种，信号执行电路为LED灯、蜂鸣器、扬声器、振动器、电机、开关和显示屏中的一种。优选地，所述绝缘本体上设有防呆插件和用于与防呆插件配合连接的防呆插槽，插头连接器上的防呆插件与插座连接器上的防呆插槽配合连接，插头连接器上的防呆插槽与插座连接器上的防呆插件配合连接。防呆结构的设计，避免了连接器错接的可能，在使用时更加安全方便。优选地，所述容纳槽的数量为两个，容纳槽设置在导电端子的两侧边并与导电端子并排设置，插头连接器上的永磁铁与插座连接器上的永磁铁极性相反。两个容纳槽并排设置在导电端子的两侧边，使导电端子在电连接时，接触更加紧凑，避免了脱落的可能。优选地，所述容纳槽的截面为圆形。
优选地，所述导电端子包括用于电连接另一连接器的探针和用于传递信号的簧片，探针的另一端与簧片的连接端接触式相连，簧片的连接端呈弯折状，探针与簧片的连接端设置在绝缘本体内，所述插头连接器的探针为具有伸缩性能的弹性探针。弹性探针的设置有利于连接器的接触式连接，保证电流或信号传输的稳定性，弯折状的簧片使簧片与探针之间的连接更加紧凑，不易错位，有利于信号稳定传输。优选地，所述绝缘本体的底部两侧设有两组安装件，安装件包括用于连接器焊接定位的定位件和用于连接器强化连接的钩状体。定位件使连接器固定的安装在电路板上，钩状体保证了连接器的连接强度，使连接器与电路板之间的连接更加稳定。
图1是本实用新型磁吸附式电子功能模块的结构示意图。图2是本实用新型磁吸附式电子功能模块的拼接电路原理框图。图3是本实用新型磁吸附式电子功能模块中插头连接器的结构示意图。图4是本实用新型磁吸附式电子功能模块中插座连接器的结构示意图。图5是本实用新型磁吸附式电子功能模块中插头连接器的爆炸结构示意图。[0021]图6是本实用新型磁吸附式电子功能模块中插座连接器的爆炸结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例进一步详细说明本实用新型，但本实用新型的保护范围并不限于此。参照图1，本实用新型的磁吸附式电子功能模块包括电路板3、插头连接器I和插座连接器2，电路板3上设有电压跟随电路和与电压跟随电路相连的功能电路，电压跟随电路和功能电路在图1中标记为4，插头连接器I和插座连接器2连接在电路板3左右两侧边缘上。所述插头连接器I和插座连接器2均包括绝缘本体和并排设置在绝缘本体上的三个导电端子，分别为正电源端、数据信号端和负电源端，三个导电端子分别与电路板3上对应的信号线路相连。每个电子功能模块的规格统一，电子功能模块的规格包括电路板3的尺寸、插头连接器I和插座连接器2的安装位置及导电端子的位置分配等，用以实现各个电子功能模块之间的随意拼接。所述电路板3上设有三路信号线路，分别为正电源线路、数据信号线路和负电源线路，正电源线路、数据信号线路和负电源线路分别用于传输正电源、数据信号和负电源，数据信号线路的输出信号与正电源线路的信号相同。其中，正电源线路、数据信号线路和负电源线路的输入端分别与插头连接器I上对应的导电端子1.1相连，正电源线路、数据信号线路和负电源线路的输出端与插座连接器2上对应的导电端子2.1相连。每一个电子功能模块上的功能电路为单一功能电路，电压跟随电路将输入端输入的信号经电压跟随电路处理后输入到功能电路中，电压跟随电路用于还原来至上一级的输出信号，使通过电压跟随器处理过的信号等同于上一级的信号，以确保进入电子功能模块中的信号不会衰减，保证了多级电子功能模块拼接的稳定性。功能电路将输入的信号做了相应处理后输出三路信号备用， 以便下一级电子功能模块级联时信号的传输。功能电路为外部信号采集电路、信号处理电路和信号执行电路中的一种，其中，外部信号采集电路用于采集外面信号，为传感类器件及其电路，如电压传感器电路、温度传感器电路、湿度传感器电路和麦克风电路等常规电路。信号处理电路用于控制及处理各级联模块中的信号，使传输的信号具有变化，如调频电路、调幅电路、信号发生电路、信号传递电路和信号接收电路。信号执行电路是用于输出信号及反馈，信号执行电路为LED灯、蜂鸣器、扬声器、振动器、电机、开关和显示屏。上述提及的电源及信号发生模块、外部信号采集电路、信号处理电路和信号执行电路为现有技术中的常见技术，其具体的电路结构在此不再赘述。参照图2，利用本实用新型的电子功能模块实现闪烁LED灯积木系统，闪烁LED灯积木系统包括电源及信号发生模块、LED灯电子功能模块和脉冲电子功能模块，LED灯电子功能模块内设有电压跟随电路和LED灯功能电路，即LED灯电子功能模块用于LED灯的驱动，脉冲电子功能模块内设有电压跟随电路和脉冲功能电路，脉冲电子功能模块用于产生脉冲，电源及信号发生模块用于提供电源和信号源。电源及信号发生模块与脉冲电子功能模块通过磁吸附连接器相连，LED灯电子功能模块通过磁吸附连接器与脉冲电子功能模块相连，用以传递电源及信号。完成上述拼接时，电源及信号发生模块的电源和信号通过各自的线路由脉冲电子功能模块的输入端进入电压跟随电路，脉冲功能电路得到系统供电并产生一定的脉冲信号，并与电源及信号发生模块的输出信号通过逻辑门进行逻辑与运算，输出具有该模块功能的信号即频率变化的信号。此时，经脉冲电子功能模块处理后的信号进入LED灯电子功能模块中，LED灯电子功能模块获取信号，做出相应的响应，即实现了闪烁LED灯的功能。因各个电子功能模块的规格统一、接口统一和电路板线路统一，在实现不同功能时，各个模块之间彼此可随意拼接；并且通过磁吸附连接器连接，既能实现拼接简单方便，又可避免因频繁拼接造成的连接器的损坏。参照图3和图5，插头连接器I包括绝缘本体1.7和并排设置在绝缘本体1.7上的导电端子1.1，导电端子1.1数量为三个。绝缘本体1.7上设有三个导电端子安装孔、两个容纳槽及设置在绝缘本体1.7底部两侧的两组安装件。导电端子安装孔并排设置并留有间隙，用于安装导电端子1.1，导电端子安装孔为通孔，导电端子1.1通过导电端子安装孔贯穿绝缘本体1.7内部并延伸到对接面外。两个容纳槽设置在导电端子1.1的两侧边并与导电端子1.1并排设置，容纳槽内安装有永磁铁1.2，容纳槽的截面为圆形。安装件包括用于连接器焊接定位的定位件1.5和用于连接器强化连接的钩状体1.6，定位件1.5使连接器固定的安装在电路板或其它电子器件上，钩状体1.6保证了连接器的连接强度，使连接器与电路板或其它电子器件之间的连接更加稳定。插头连接器I的绝缘本体1.7上还设有防呆插件1.3和用于与防呆插件1.3配合连接的防呆插槽1.4，防呆插件1.3为绝缘本体1.7上凸起的块状体，防呆插件1.3的体积大小与防呆插槽1.4容腔的大小匹配。所述导电端子1.1包括用于电连接另一连接器的探针1.8和用于传递信号的簧片1.9，探针1.8和簧片1.9均为连接器的镀金触点，用于传递电源和信号。探针1.8的另一端与簧片1.9的连接端接触式相连，簧片1.9的焊接端与连接端成90度弯折，簧片1.9的连接端呈多段弯折状，使簧片1.9的连接端与探针1.8接触时具有弹性，保证了簧片1.9与探针1.8、探针1.8与另一连接器的良好接触。探针1.8与簧片1.9的连接端设置在绝缘本体1.7内，插头连接器I的探针1.8为具有伸缩性能的弹性探针。参照图4和图6，插座连接器2包括绝缘本体2.7和并排设置在绝缘本体2.7上的导电端子2.1，导电端子2.1数量为三个。绝缘本体2.7上设有三个导电端子安装孔、两个容纳槽及设置在绝缘本体2.7底部两侧的两组安装件。导电端子安装孔并排设置并留有间隙，用于安装导电端子2.1，导电端子安装孔为通孔，导电端子2.1通过导电端子安装孔贯穿绝缘本体2.7内部并延 伸到对接面外。两个容纳槽设置在导电端子2.1的两侧边并与导电端子2.1并排设置，容纳槽内安装有永磁铁2.2，容纳槽的截面为圆形。安装件包括用于连接器焊接定位的定位件2.5和用于连接器强化连接的钩状体2.6。插座连接器2的绝缘本体2.7上还设有防呆插件2.3和用于与防呆插件2.3配合连接的防呆插槽2.4，防呆插件2.3为绝缘本体2.7上凸起的块状体，防呆插件2.3的体积大小与防呆插槽2.4容腔的大小匹配。所述导电端子2.1包括用于电连接另一连接器的探针2.8和用于传递信号的簧片2.9，探针2.8和簧片2.9均为连接器的镀金触点，用于传递电源和信号。探针2.8的另一端与簧片2.9的连接端接触式相连，簧片2.9的焊接端与连接端成90度弯折，簧片2.9的连接端呈多段弯折状，使簧片2.9的连接端与探针2.8接触时具有弹性，探针2.8与簧片
2.9的连接端设置在绝缘本体2.7内。插头连接器I和插座连接器2在使用时，插头连接器I上的防呆插件1.3与插座连接器2上的防呆插槽2.4配合连接，插头连接器I上的防呆插槽1.4与插座连接器2上的防呆插件2.3配合连接，保证了连接器的成对连接，避免错接的现象。同时，插头连接器I上的永磁铁1.2与插座连接器2对应连接位上的永磁铁2.2极性相反，使两连接器在连接时可自动对位快速连接。上述说明中 ，凡未加特别说明的，均采用现有技术中的常规技术手段。
权利要求1.一种磁吸附式电子功能模块，其特征在于，所述电子功能模块包括设有功能电路的电路板及连接在电路板两侧边缘上的插头连接器和与插头连接器对接的插座连接器，所述电路板设有三路信号线路，分别为正电源线路、数据信号线路和负电源线路；所述插头连接器和插座连接器均包括绝缘本体和并排设置在绝缘本体上的三个导电端子，绝缘本体具有一用于与另一连接器连接的对接面，绝缘本体的对接面上设有多个容纳槽，容纳槽内安装有永磁铁，导电端子贯穿绝缘本体内部并延伸到对接面外，三个导电端子分别为正电源端、数据信号端和负电源端，三个导电端子分别与电路板上对应的信号线路相连。
2.根据权利要求1所述的磁吸附式电子功能模块，其特征在于，所述电路板上设有电压跟随电路和与电压跟随电路相连的功能电路，电压跟随电路接收数据信号线路输入端的信号，功能电路输出处理后的信号到数据信号线路的输出端，功能电路为外部信号采集电路、信号处理电路和信号执行电路中的一种。
3.根据权利要求2所述的磁吸附式电子功能模块，其特征在于，所述外部信号采集电路为传感器电路、麦克风电路中的一种，信号处理电路为调频电路、调幅电路、信号发生电路、信号传递电路和信号接收电路中的一种，信号执行电路为LED灯、蜂鸣器、扬声器、振动器、电机、开关和显示屏中的一种。
4.根据权利要求1 所述的磁吸附式电子功能模块，其特征在于，所述绝缘本体上设有防呆插件和用于与防呆插件配合连接的防呆插槽，插头连接器上的防呆插件与插座连接器上的防呆插槽配合连接，插头连接器上的防呆插槽与插座连接器上的防呆插件配合连接。
5.根据权利要求1所述的磁吸附式电子功能模块，其特征在于，所述容纳槽的数量为两个，容纳槽设置在导电端子的两侧边并与导电端子并排设置，插头连接器上的永磁铁与插座连接器上的永磁铁极性相反。
6.根据权利要求1所述的磁吸附式电子功能模块，其特征在于，所述容纳槽的截面为圆形。
7.根据权利要求1所述的磁吸附式电子功能模块，其特征在于，所述导电端子包括用于电连接另一连接器的探针和用于传递信号的簧片，探针的另一端与簧片的连接端接触式相连，簧片的连接端呈弯折状，探针与簧片的连接端设置在绝缘本体内，所述插头连接器的探针为具有伸缩性能的弹性探针。
8.根据权利要求1所述的磁吸附式电子功能模块，其特征在于，所述绝缘本体的底部两侧设有两组安装件，安装件包括用于连接器焊接定位的定位件和用于连接器强化连接的钩状体。
专利摘要本实用新型涉及一种磁吸附式电子功能模块，包括电路板及连接在电路板上的插头连接器和插座连接器，电路板设有三路信号线路，分别为正电源线路、数据信号线路和负电源线路；插头连接器和插座连接器均包括绝缘本体和三个导电端子，绝缘本体具有一用于与另一连接器连接的对接面，绝缘本体的对接面上设有多个容纳槽，容纳槽内安装有永磁铁，导电端子贯穿绝缘本体内部并延伸到对接面外，三个导电端子分别为正电源端、数据信号端和负电源端，三个导电端子分别与电路板上对应的信号线路相连。本实用新型的插头连接器和插座连接器具有磁性，实现了电子功能模块的自动对位快速连接；电路板只设置了三路信号通道，便于连接器、电子功能模块的统一管理。
文档编号G09B23/18GK203118309SQ20132005358
公开日2013年8月7日 申请日期2013年1月29日 优先权日2013年1月29日
发明者陈蚕法, 王啸, 杨海源, 杨水亮 申请人:杭州速泽电子科技有限公司