本申請是申請日為2013年08月26日、申請?zhí)枮?01380004224.3、題為“利用磁性互連的模塊電子搭建系統(tǒng)及其使用方法”的中國發(fā)明專利申請的分案申請。

相關(guān)申請

本申請要求2012年11月19日遞交的名稱為“Modular Electronic Building Systems with Magnetic Interconnections and Methods of Using the Same”的美國臨時申請61/728,103的優(yōu)先權(quán)，并且是要求2011年8月26日遞交的美國臨時專利申請61/527,860的優(yōu)先權(quán)的、于2012年8月24日遞交的名稱為“Modular Electronic Building Systems with Magnetic Interconnections and Methods of Using the Same”的美國專利申請13/593,891的部分接續(xù)申請；這些專利申請中的每一份都通過引用整體結(jié)合于本文中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電子產(chǎn)品領(lǐng)域，更具體地涉及電子搭建塊和玩具搭建組。

背景技術(shù)：

目前，人們每天在科技設(shè)備上花費(fèi)很多時間，但是大部分人并不知道這些科技設(shè)備如何工作或者如何制造他們自己的科技設(shè)備。對于這些設(shè)備的全部交互性，人們束縛于被動消費(fèi)。此外，玩耍、創(chuàng)造或集成電子產(chǎn)品于項(xiàng)目、玩具和產(chǎn)品中是令人生畏和耗時的，且需要專門技能組合以及專業(yè)化的硬件/軟件平臺。人們害怕將電子物體以錯誤方式進(jìn)行連接，或者害怕他們自己會遭受電擊。這導(dǎo)致具有光、聲音、按鈕和其他電子部件的搭建物體對于兒童、青年學(xué)生、設(shè)計(jì)者、非工程人員和其他缺乏必要經(jīng)驗(yàn)的人士來說非常困難且負(fù)擔(dān)不起。但是隨著技術(shù)小型化進(jìn)步的發(fā)展，電子產(chǎn)品需要以具有成本效益的方式變得使非專業(yè)人士更易接受。

因此，很明顯存在制造出簡單、易于使用、易接受但仍然能夠創(chuàng)造出復(fù)雜且相互依賴系統(tǒng)的電子搭建塊平臺的機(jī)會和需求。這樣的平臺將有助于學(xué)習(xí)，能夠?qū)崿F(xiàn)21世紀(jì)的實(shí)驗(yàn)，并促進(jìn)創(chuàng)新。此外，還需要這樣的系統(tǒng)，其在創(chuàng)作過程中表現(xiàn)得像附加材料，并且使得兒童和成年人能夠?qū)⒃撓到y(tǒng)或其部件與其他常規(guī)材料(例如紙、紙板和螺釘)進(jìn)行組合和結(jié)合。

下列參考文獻(xiàn)提供背景信息并從而通過引用整體被結(jié)合于本文：阿亞·貝迪爾(Ayah Bdeir)的收錄于2009年在美國紐約州紐約市由ACM舉辦的第三屆關(guān)于可觸知嵌入式交互的國際會議(TEI‘09)的論文集第397-400頁的論文“Electronics as material：littleBits”，參見http：//doi.acm.org/10.1145/1517664.1517743，其DOI為10.1145/1517664.151774；以及Ayah Bdeir與Ted Ullrich的收錄于2010年在美國紐約州紐約市由ACM舉辦的第五屆關(guān)于可觸知嵌入式具身交互的國際會議(TEI‘11)的論文集第341-344頁的論文“Electronics as material：littleBits”，參見http：//doi.acm.org/10.1145/1935701.1935781，其DOI為10.1145/1935701.1935781。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在某些示例性方面，提供了電子教育玩具或搭建系統(tǒng)，其訓(xùn)練編程和電路搭建的邏輯，而不需要在這兩者中任一方面具有專業(yè)知識。模塊搭建系統(tǒng)包括通過小磁體互連的預(yù)組裝印刷電路板(PCB)。每個塊執(zhí)行一個或多個獨(dú)立的功能(例如，LED、按鈕、具有閾值的光傳感器等)，并且塊可以被組合以產(chǎn)生更大的電路。某些塊響應(yīng)于外部事件，例如機(jī)械力、觸摸、接近、射頻信號、環(huán)境條件等。還有其他的塊被預(yù)編程，例如合成器、振蕩器等。還有其他的塊簡單地通過電流，例如接線塊。還有其他的塊提供電流，例如電源塊/模塊。

在某些方面，系統(tǒng)包括具有模塊之間的交互方式不同的模塊。模塊之間的交互，而非模塊自身，可以形成創(chuàng)新平臺的搭建塊。在過去的電子套件中，電子部件可以處于操作的中心位置：電阻器、電容器、電池等。通過操作那些套件中的模塊，兒童學(xué)會電力如何流動、如何設(shè)計(jì)電路、或如何辨別部件。但是，這種知識是專用的并且是單個電路的特征。這與例如iPod^TM的觸摸感應(yīng)輪如何工作、或夜燈如何工作、或手機(jī)如何振動、或電話如何能夠檢測到旋轉(zhuǎn)并響應(yīng)于該旋轉(zhuǎn)而自動地旋轉(zhuǎn)屏幕上的圖像、或者如何制造自己的具有交互性的物件幾乎沒有或完全沒有關(guān)聯(lián)。盡管我們是沉迷于越來越復(fù)雜的電子設(shè)備(例如，DVD播放器、MP3播放器、手機(jī)、煙霧報(bào)警器)的社會，但是目前市場上的學(xué)習(xí)工具僅傳授電子學(xué)和電工學(xué)的非?；A(chǔ)的知識，例如使得我們能夠打開燈或者觀察電流流動。在向普通美國人傳授的內(nèi)容與美國人所使用和消費(fèi)的事物之間存在越來越大的差距。這也是為什么大部分電子套裝和玩具壽命非常短，原因在于這樣的套裝和玩具與用戶的日常生活沒有關(guān)聯(lián)。至今，還沒有使得兒童或成人能夠在不需要編程或?qū)W習(xí)很多與先進(jìn)電子產(chǎn)品有關(guān)的很多復(fù)雜內(nèi)容的情況下利用定制設(shè)計(jì)的交互行為來創(chuàng)造他們自己的創(chuàng)新物件的方法。采用本發(fā)明的模塊系統(tǒng)，人們將能夠以直觀可觸知的方式對交互性進(jìn)行編程。

本文的說明書和附圖作為對本發(fā)明的一個或多個示例性實(shí)施例的舉例說明，但是不應(yīng)當(dāng)理解為限制性或限縮性的。由此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下存在多種方式的修改。在下文中，詞語塊和模塊可以互換地使用以表示模塊電路板。

模塊可以被分成與它們的功能相對應(yīng)的類別。類別的示例包括但不限于：電源模塊、輸入模塊、輸出模塊、接線模塊等。電源模塊例如從電池、墻插(wallwart)、或其他電源獲得電流并將其轉(zhuǎn)變成饋送給系統(tǒng)的其他部件的電流。在模塊的任意工作搭建中，至少有一個電源模塊。輸入模塊包括但不限于：按鈕、開關(guān)、傳感器、邏輯塊等。輸出模塊包括但不限于：LED、顯示裝置、聲音模塊等。接線模塊不執(zhí)行具體功能，而是作為接線延伸部分、構(gòu)造變換器，并且在某些情況下作為邏輯和狀態(tài)模塊。

在一個示例性實(shí)施例中，提供了獨(dú)立的塊，其可以使得幾乎沒有或完全沒有電子或編程經(jīng)驗(yàn)的用戶能夠搭建基本和復(fù)雜的傳感器、以及基于交互的模擬和數(shù)字電路。

在另一示例性實(shí)施例中，系統(tǒng)的一般電學(xué)操作如下。所有模塊可以包括標(biāo)準(zhǔn)接口并且在連接時自動地連通。每個模塊包括三個電力線路，這樣的線路在所有模塊之間和所有模塊中間互連。這些線路包括電源、信號和接地。在電源模塊，電源線路和信號線路處于5伏，系統(tǒng)是低功率，所有的模塊共用電源線路和接地線路。在其他示例性實(shí)施例中，電源可以不是5伏，例如3V、9V、12V、15V、交流電(AC)等。輸入模塊帶有輸入控制信號線路，并且根據(jù)模塊的功能對該線路進(jìn)行操作，并且輸出修改得到的信號電壓。例如，在壓力傳感器連接到電源的情況下，傳感器模塊使5伏進(jìn)入信號線路，并且根據(jù)施加到傳感器的壓力量輸出在0到5伏之間的電壓。輸出模塊通過以光、聲音、顯示或其他形式使電壓“可視化”而響應(yīng)信號線路。

所有模塊被預(yù)組裝、預(yù)設(shè)計(jì)并且包括使部件易于使用所需要的邏輯和電路。例如，LED模塊包括與其電流額定值相對應(yīng)的電阻器、作為電路剩余部分中的緩沖器的運(yùn)算放大器(OpAmp)、和包括放電保護(hù)電路的鈕扣電池模塊。在某些示例性實(shí)施例中，系統(tǒng)不需要電子產(chǎn)品的現(xiàn)有知識，并且不需要任何硬件或軟件平臺。在其他示例性實(shí)施例中，系統(tǒng)可以包括硬件和/或軟件平臺。此外，在某些示例性實(shí)施例中，因?yàn)槟K不需要被編程并且不需要中央電路對這些模塊進(jìn)行控制，所以系統(tǒng)是獨(dú)立的并且不需要計(jì)算機(jī)或中樞(hub)。但是，根據(jù)一個示例性實(shí)施例，系統(tǒng)可以被連接到諸如計(jì)算機(jī)、中樞、存儲器、或個人電子移動裝置(例如，手機(jī)、智能電話等)的設(shè)備，以產(chǎn)生附加功能或從該設(shè)備獲取信息或電力。

在某些方面，模塊設(shè)計(jì)成被連接在一起并且一個接一個級聯(lián)。模塊包括確保電氣連接并且可以被擴(kuò)展和安裝在PCB上的磁性連接器。磁性連接器可以是公連接器形式和母連接器形式，并且在某些示例中可以對應(yīng)于磁體的北極面和南極面。對于標(biāo)準(zhǔn)塊，每個塊具有安裝在其上的兩個磁性連接器，一個使得(一個或多個)磁體的北極面面向外，另一個使得(一個或多個)磁體的南極面面向外。一個模塊的磁性連接器的南極面對側(cè)連接下一模塊的磁性連接器的北極面對側(cè)。這確保正確的連接和適當(dāng)?shù)臉O性。排斥的極性防止磁體以不適當(dāng)?shù)姆绞竭B接，從而便于以正確方式連接模塊。

在另一示例性實(shí)施例中，磁性連接器包括嵌入在注塑成型塑料體中的兩個磁體和三個導(dǎo)體。兩個磁體用作極化和鎖定元件，而導(dǎo)體通過公連接器和母連接器的匹配而將信號從一個電路板傳輸至下一電路板。在公連接器形式中，三個導(dǎo)體是彈簧觸頭。在母連接器形式中，導(dǎo)體可以是彈簧觸頭或小金屬片。無論哪種方式，彈簧觸頭或金屬片與公連接器的彈簧觸頭接觸并且將電信號傳輸?shù)诫娐钒逯小４判赃B接器還具有如下特征：以公和母互補(bǔ)的部件形式作為塑料外殼的一部分的互鎖系統(tǒng)。在一個示例中，在一個塊上包括公突起，在第二個塊上包括母凹口。突起和凹口配合以防止塊彼此滑動。在另一示例中，每個塊上包括公突起和母凹口，相互連接的塊上的公突起和母凹口配合以防止塊彼此滑動。

根據(jù)一個示例性實(shí)施例，磁性連接器的特征還在于互鎖系統(tǒng)，該互鎖系統(tǒng)作為塑料外殼的一部分以防止模塊的側(cè)向相對于彼此滑動并且確保模塊以正確的取向被組裝(即，防止倒置連接)。為防止側(cè)向移動，連接器可以包括在公側(cè)或母側(cè)上的突起，該突起對應(yīng)于相應(yīng)母側(cè)或公側(cè)上的凹坑。一旦模塊被連接，突起進(jìn)入凹口中并且模塊被充分鎖定在一起以防止側(cè)向移動。在另一實(shí)施例中，連接器可以包括突片特征以抑制側(cè)向移動。例如，如圖12所示，連接器最靠近電路板的部分(“基部”)包括從連接器橫向突出的圓形突片和與該突片相鄰的圓形凹口。對應(yīng)的連接器將包括如下所述構(gòu)造的圓形突片和凹口：當(dāng)兩個連接器相連時，第一連接器的圓形突片插入到第二連接器的圓形凹口中，第二連接器的圓形插入到第一連接器的圓形突片中，從而將兩個連接器鎖定在一起以防止側(cè)向移動。為防止倒置連接，連接器可以包括一個或多個突起。例如，如圖12所示，連接器最遠(yuǎn)離電路板的部分(“頂部”)包括一系列水平突起。當(dāng)兩個模塊被用戶相連時，兩個模塊上的水平突起將適當(dāng)?shù)貙?zhǔn)。此外，由于在連接器底部上的圓形突起，例如如圖12所示，如果第二連接器被倒置相連，則第二連接器的水平突起將撞到第一連接器的圓形突片并且防止兩個連接器被不適當(dāng)?shù)叵噙B。

除了前述示例性連接器之外，可以有對連接器的很多修改，這些修改包括但不限于外殼、使用的導(dǎo)體的類型、導(dǎo)體的數(shù)量、以及磁體是否用作導(dǎo)體、磁體的數(shù)量、磁體的形狀、磁體的極性、連接器連接到塊的電路板的方式等等。

為使系統(tǒng)有表現(xiàn)力且能擴(kuò)展，而不是限制創(chuàng)造性，可用模塊的數(shù)量需要很多。一般地，在原型處理中僅具有幾個螺母和螺栓并不是很有幫助，甚至?xí)蔀樽璧K性的。本發(fā)明允許根據(jù)互連和電壓標(biāo)準(zhǔn)增加新的模塊。例如，從一組一百個模塊開始，我們可以想象并設(shè)計(jì)與現(xiàn)有系統(tǒng)安裝和配合以擴(kuò)展系統(tǒng)的功能的數(shù)百或數(shù)千附加模塊。例如，我們可以可能地搭建模塊，例如皮膚電流傳感器、砷檢測器、微控制器模塊等、以及適配器板或其他電子塊搭建系統(tǒng)和接口。

至少一個示例性實(shí)施例已經(jīng)被設(shè)計(jì)為能夠?qū)崿F(xiàn)通過物理交互編程的復(fù)雜行為。該組件的特征在于將編程概念介紹給初學(xué)者的邏輯和狀態(tài)模塊。這樣的模塊的示例是“與(AND)”、“或(OR)”和“非(NOT)”塊以及閾值塊。這些塊使得用戶能夠?qū)λ?她設(shè)計(jì)的系統(tǒng)的某些行為進(jìn)行編程，而不需要學(xué)習(xí)編程語言、在計(jì)算機(jī)上寫代碼、或?qū)ξ⒖刂破麟娐愤M(jìn)行編程。這里的編程通過使用邏輯模塊創(chuàng)建決策樹來完成。此外，模塊具有如下特征：能夠?qū)崿F(xiàn)選擇行為模式的控制裝置，例如開關(guān)、旋鈕和按鈕。如同攪拌器具有三個按鈕并且每個按鈕對應(yīng)于攪拌器電機(jī)的特定速度一樣，本發(fā)明的某些模塊允許選擇模式或調(diào)節(jié)它們的行為。例如，接近傳感器塊可以包括模式開關(guān)和電位計(jì)。通過操作嵌入的電位計(jì)，可以設(shè)置閾值電平，確定輸入電壓電平，超過該電壓電平則模塊應(yīng)當(dāng)輸出“高”。此外，通過轉(zhuǎn)動開關(guān)，模塊可以從正常為高切換為正常為低，實(shí)質(zhì)上將模塊對預(yù)期閾值的響應(yīng)逆轉(zhuǎn)。

所有的塊可以在考慮空間限制的情況下被設(shè)計(jì)，并且可以保持在可能的最小尺寸，以使得塊易于與其他材料結(jié)合(例如，紙板、塑料、管道清潔器等)。塊在它們的外觀以及尺寸方面是用戶友好的，使得利用這些塊玩耍和制造原型對于兒童和成人盡管目的不同但同樣地有吸引力。

可以以單獨(dú)塊或套組的方式提供模塊。這些模塊的范圍可以從標(biāo)準(zhǔn)塊部件到專業(yè)套組(例如傳感器套組、機(jī)械套組、生物套組、聲音套組等)。此外，用戶可以設(shè)計(jì)和構(gòu)建他們自己的模塊或套組以對庫進(jìn)行擴(kuò)展。

在某些方面，提供了一種電連接器，電連接器包括外殼、電導(dǎo)體、磁體、突起和插座，外殼限定側(cè)表面，電導(dǎo)體由外殼支撐并包括位于外殼的側(cè)表面附近的接合部分，其中接合部分適合于接合另一電連接器的另一電導(dǎo)體，磁體由外殼支撐在外殼的側(cè)表面附近，突起從外殼的側(cè)表面延伸，插座被限定在外殼的側(cè)表面中。

在其他方面，提供了一種電模塊，該電模塊包括電路板和電連接器。電連接器包括外殼、電導(dǎo)體、磁體、突起和插座，外殼限定側(cè)表面，電導(dǎo)體由外殼支撐并包括連接部分和接合部分，其中連接部分適合于與電路板接合并電連通，并且其中接合部分位于外殼的側(cè)表面附近，磁體由外殼支撐在外殼的側(cè)表面附近，突起從外殼的側(cè)表面延伸，插座被限定在外殼的側(cè)表面中。

在其他方面，提供了一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括多個電模塊，多個電模塊能夠選擇性地連接在一起以將電流從一個電模塊傳輸?shù)搅硪浑娔K，每個模塊具有與該模塊相關(guān)的至少一個功能并且包括電連接器，該電連接器適合于連接到電模塊中的另一電模塊的電連接器，其中，利用連接在一起的電連接器，多個電模塊中的至少一個電模塊的功能依賴于多個電模塊中的至少另一個電模塊。

在其他方面，提供了一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括多個電模塊，多個電模塊適合于選擇性地彼此連接，其中多個電模塊至少包括第一電模塊和第二電模塊，第一電模塊包括第一電路板和第一電連接器，第一電連接器包括第一外殼、第一電導(dǎo)體、第一磁體、第一突起和第一插座，第一電導(dǎo)體由第一外殼支撐并且包括第一連接部分和第一接合部分，其中第一連接部分適合于與第一電路板接合并電連通，第一磁體由第一外殼支撐，第一突起從第一外殼延伸，第一插座限定在第一外殼中。第二電模塊包括第二電路板和第二電連接器，第二電連接器包括第二外殼、第二電導(dǎo)體、第二磁體、第二突起和第二插座，第二電導(dǎo)體由第二外殼支撐并且包括第二連接部分和第二接合部分，其中第二連接部分適合于與第二電路板接合并電連通，第二磁體由第二外殼支撐，第二突起從第二外殼延伸，第二插座限定在第二外殼中，其中，在第一電模塊連接到第二電模塊時，第一磁體磁性連接到第二磁體，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內(nèi)，并且第二突起至少部分地定位在第一插座內(nèi)。

本發(fā)明能夠具有各種修改和替換構(gòu)造，其中某些修改和替換構(gòu)造在下面的附圖中詳細(xì)說明。但是，應(yīng)當(dāng)很清楚，意圖不是要將本發(fā)明限制為具體實(shí)施例或形式，相反本發(fā)明應(yīng)當(dāng)覆蓋作為其范圍的一部分的改變、增加和修改。在閱讀詳細(xì)描述和附圖之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚本發(fā)明的獨(dú)特特征和獨(dú)特優(yōu)勢。

附圖說明

圖1是系統(tǒng)的示例性模塊的俯視圖；

圖2是圖1所示的模塊的側(cè)視圖；

圖3是三個模塊的套組在這三個模塊被連接之前的俯視圖；

圖4是圖3所示的三個模塊在連接之后的俯視圖，示出了如何使用模塊的磁性連接器將模塊連接在一起；

圖5是模塊的磁性連接器的示例性實(shí)施例的立體圖；

圖6是圖5所示的磁性連接器的俯視圖；

圖7是四個模塊的示例性構(gòu)造；

圖8是以控制為特色的系統(tǒng)的示例性模塊的俯視圖；

圖9是系統(tǒng)的三個模塊的示例性套組的立體圖，其中包括舉例說明通過控制裝置進(jìn)行物理編程的一個模塊；

圖10是包括多個示例性模塊和用于安裝模塊的示例性安裝板的示例性帶包裝套裝的立體圖；

圖11是系統(tǒng)的示例性接線模塊的立體圖；

圖12是系統(tǒng)的示例性輸出模塊的俯視立體圖；

圖13是系統(tǒng)的另一示例性輸出模塊的俯視立體圖；

圖14是系統(tǒng)的示例性輸入模塊的俯視立體圖；

圖15是系統(tǒng)的另一示例性輸入模塊的俯視立體圖；

圖16是系統(tǒng)的示例性電源輸入模塊的俯視立體圖；

圖17是系統(tǒng)的示例性多模塊套裝的俯視立體圖；

圖18是示例性系統(tǒng)的其他示例性模塊和另一示例性安裝板的俯視立體圖，每個模塊包括用于將模塊連接在一起的至少一個另一示例性連接器；

圖19是圖18中所示的兩個連接在一起的模塊的底部立體圖；

圖20是圖18中所示的模塊中的一個的俯視分解圖；

圖21是圖18中所示的連接器中的一個的俯視分解圖；

圖22是連接在一起的兩個示例性模塊和連接到兩個連接器的示例性支撐部件的底部立體圖；

圖23是圖22中所示的支撐部件的俯視立體圖；

圖24是連接到玩具搭建塊的示例性構(gòu)造的示例性安裝板的俯視立體圖；

圖25是圖24中所示的安裝板和示例性玩具搭建塊的底部立體圖；

圖26A-圖26D各自是模塊的不同實(shí)施例的俯視圖的示意性說明圖；

圖27A-圖27B各自是模塊的不同實(shí)施例的俯視圖的示意性說明圖。

在詳細(xì)說明本發(fā)明的任意獨(dú)特特征和實(shí)施例之前，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明并不是將其應(yīng)用限制為下面說明書中闡述或在附圖中舉例示出的構(gòu)造細(xì)節(jié)和部件布置。本發(fā)明能夠有其他實(shí)施例并且能夠以各種方式實(shí)施或?qū)崿F(xiàn)。此外，應(yīng)當(dāng)理解，本文中使用的措辭和術(shù)語是出于說明的目的，而不應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是限制性的。例如，方向術(shù)語(例如“頂”、“底”、“上”、“下”、“前”、“后”等)并不意在進(jìn)行限制，而是用于在本文中描述那些示例性舉例說明的實(shí)施例。

具體實(shí)施方式

提供示例性電子搭建系統(tǒng)30。電子搭建系統(tǒng)30不僅意味著與預(yù)設(shè)計(jì)的部件和模塊34一起使用，還可以允許用戶將這些模塊34與設(shè)計(jì)工作室或家庭中的其他常規(guī)原型和娛樂項(xiàng)目進(jìn)行組合。這樣的材料可以包括例如紙、紙板、木頭、膠水、清管器(pipe cleaner)、泡沫體等，從而鼓勵個人在創(chuàng)造過程中將電子產(chǎn)品當(dāng)做材料來對待。

在某些示例性實(shí)施例中，系統(tǒng)30可以包括至少四種不同類型的模塊34：電源、輸入、輸出、和接線；不過，可以有更多類型的模塊34。電源模塊34向系統(tǒng)30提供電力。輸入模塊34對數(shù)據(jù)或其周圍環(huán)境進(jìn)行解讀并且將該輸入提供給系統(tǒng)30。輸出模塊34基于對系統(tǒng)30的一個或多個輸入對其周圍環(huán)境進(jìn)行視覺、物理或聲音改變。接線模塊34規(guī)定系統(tǒng)30中的模塊34之間的電力和通信線路。

根據(jù)一個示例性實(shí)施例，當(dāng)?shù)谝荒K34連接到第二模塊34時，電源信號從第一模塊34被傳送到第二模塊34。相應(yīng)地，第二模塊34完全由第一模塊34供電。如果按鈕模塊34、傳感器模塊34或其他模塊34被放置在第一模塊34和第二模塊34之間的某處，則電流會受到按鈕模塊34或傳感器模塊34的動作的影響。例如，除非按鈕模塊34上的按鈕被按下或者傳感器模塊34上的傳感器被激勵，否則電流不會從第一模塊34傳到第二模塊34(或可替換地，電流會從第一模塊34連續(xù)地傳到第二模塊34)。類似地，如果傳感器模塊34僅部分地被激勵，則僅部分電流從第一模塊34被傳送到第二模塊34。

每個類別中可能有很多不同類型的模塊34，包括但不限于如下所述：(i)電源模塊：壁式電源模塊、電池電源模塊、太陽能電源模塊、放電保護(hù)電路；(ii)輸入模塊：脈沖模塊、壓力傳感器模塊、接近模塊、輸入記錄模塊、電位計(jì)模塊、按鈕模塊、溫度模塊、加速度計(jì)模塊、存儲器模塊、計(jì)時器模塊；(iii)輸出模塊：運(yùn)動模塊、振動電機(jī)模塊、風(fēng)扇模塊、RGB LED模塊、LED模塊、條形光柱(bar graph)模塊、揚(yáng)聲器模塊；和(iv)接線模塊：各種長度的接線模塊、擴(kuò)展器模塊、分離器模塊和電致發(fā)光接線模塊。任何已知類型的電路或電子部件或部件組合可以用于生成模塊34，并因此形成使用這些部件構(gòu)造的系統(tǒng)30的一部分。

本文描述的模塊系統(tǒng)30可重復(fù)使用，規(guī)模可從小的簡單電路到大的復(fù)雜電路，并且足夠精細(xì)到允許通過(使用邏輯和狀態(tài)模塊34)操作可觸知對象來進(jìn)行復(fù)雜行為編程。附加地，正如編程者使用軟件模塊和庫來創(chuàng)建更大更復(fù)雜的軟件程序一樣，模塊34被轉(zhuǎn)變成可以用于創(chuàng)建更大更復(fù)雜的部件或系統(tǒng)的電子部件庫。事實(shí)上，用戶可以幾乎無限地?cái)U(kuò)展模塊庫，將他們想要使用的任意新部件增加到他們的模塊儲藏庫。

用戶甚至可以創(chuàng)建他們自己的模塊34，并且將這些模塊增加到庫的剩余部分。例如，根據(jù)一個示例性實(shí)施例，可以向用戶提供模塊34的部件(例如公磁性連接器38A和母磁性連接器38B，公磁性連接器38A和母磁性連接器38B能夠卡扣到或以其他方式連接到小電路板、傳感器或其他電子部件以使得連接器38A/38B將電流從一個模塊34傳送到另一模塊)，用戶可以使用這些部件來由他們已經(jīng)構(gòu)建或從另一來源收集的電路板、傳感器或輸出機(jī)構(gòu)構(gòu)建他們自己的可互連模塊34。

根據(jù)另一示例性實(shí)施例，包括數(shù)個模塊34的系統(tǒng)30可以被商品化為單個套裝或套組。套裝可以包括一個或多個不同的模塊34(電源、輸入、輸出和/或接線)，可以包括一種或多種不同類型的各模塊34、存放模塊34的容器、在上面放置或連接模塊的安裝板或基板，可以包括學(xué)習(xí)材料、附件、說明書、或各種其他部件。例如，套裝可以包括少量的模塊34，這些模塊34可以幾乎無限數(shù)量的組合進(jìn)行連接以執(zhí)行很多不同的輸入和輸出功能(參見圖10和圖17)。在其他示例性實(shí)施例中，套裝還可以包括有限數(shù)量的模塊34，這些模塊34意圖用于組裝成有限數(shù)量的組合(包括單一組合)以執(zhí)行有限數(shù)量的功能。例如，為構(gòu)成可以用來構(gòu)造在功能系統(tǒng)中的套裝，套裝可以包括多達(dá)數(shù)十或數(shù)百甚至更多的模塊34，或者套裝可以包括僅兩個模塊34(電源模塊和輸出模塊)?？商鎿Q地，套裝可以旨在擴(kuò)充現(xiàn)有模塊庫，例如，在這種情況下套裝可以包括僅一種類型的模塊34，例如僅接線模塊34或僅輸出模塊34的套裝。套裝還可以針對一定年齡組，例如，其中針對小學(xué)階段的套裝比為高中階段設(shè)計(jì)的套裝包括更少和/或較不復(fù)雜的模塊34。在一個示例性實(shí)施例中，套裝可以包括向用戶告知模塊34的一個或多個可能組合的指南、視頻或其他介質(zhì)。例如，指南可以指示用戶如何將模塊34組裝成電池供電的運(yùn)動傳感器，該運(yùn)動傳感器在檢測到運(yùn)動后發(fā)出聲音報(bào)警。

示例性套裝、系統(tǒng)和模塊的一個可能方面可以是將模塊平臺的概念擴(kuò)展到更復(fù)雜的組件。根據(jù)一個示例性實(shí)施例，系統(tǒng)30適合于允許通過例如簡單的三線模擬接口接入復(fù)雜的裝置。示例性的復(fù)雜裝置可以包括但不限于LCD顯示裝置、OLED屏幕、計(jì)時器、加速度計(jì)、邏輯門及更多的裝置。這可以通過預(yù)先工程制造所有的模塊34并且提供到裝置中的“進(jìn)入點(diǎn)”來實(shí)現(xiàn)。進(jìn)入點(diǎn)例如是允許用戶調(diào)節(jié)脈沖的強(qiáng)度或頻率、翻轉(zhuǎn)操作模式、設(shè)置閾值、作出決定或記住構(gòu)造、以及很多其他操作的旋鈕或開關(guān)。這些可以被認(rèn)為是“進(jìn)入點(diǎn)”，因?yàn)樗鼈兓谌藗兏鶕?jù)他們的日常生活知道如何使用的類似裝置。本文描述的示例性模塊系統(tǒng)可以從消費(fèi)電子產(chǎn)品(例如，攪拌器、DVD播放器、鬧鐘、游戲機(jī))獲取經(jīng)驗(yàn)和圖示，并將其應(yīng)用于這些半原始的電子模塊34。這意味著使用模塊系統(tǒng)30和利用模塊系統(tǒng)30進(jìn)行創(chuàng)造的學(xué)習(xí)曲線非常低，用戶從操作他們自己的消費(fèi)電子產(chǎn)品獲取的先前存在的知識可以被用來使得用戶能夠通過交互而編制出新的對象。

示例性進(jìn)入點(diǎn)可以包括OLED屏幕模塊34，該OLED屏幕模塊34需要SD卡槽，用戶可以將預(yù)先裝有圖像和視頻的SD卡插入該SD卡槽中。OLED屏幕模塊34還可以包括板載微控制器，利用固件預(yù)先對該微控制器進(jìn)行編程以訪問和顯示圖像。還集成在OLED屏幕模塊34中的可以是撥動開關(guān)和旋鈕，其中撥動開關(guān)在固定圖像/視頻或循環(huán)播放之間進(jìn)行選擇，旋鈕調(diào)節(jié)循環(huán)播放速度。在上述示例中，即使電路板和固件自身可能是復(fù)雜的，但是最終結(jié)果將是具有兒童和無經(jīng)驗(yàn)用戶等易理解的象征意義的易于使用的OLED屏幕模塊34。例如，示例性系統(tǒng)30可以允許并且包括類似于OLED屏幕示例的眾多其他復(fù)雜模塊34的預(yù)先工程制造和設(shè)計(jì)。

現(xiàn)在參考圖1和圖2，舉例示出電子搭建系統(tǒng)30的示例性模塊或塊34(圖3、圖4、圖7、圖9和圖10示出的示例性系統(tǒng)30)。示出的塊34是觸動開關(guān)模塊34或按鈕，并且舉例說明分立的電子部件如何被變成塊34。按鈕部件42連接(例如焊接)到具有兩個接口(輸入接口和輸出接口)的印刷電路板46上。磁性連接器安裝在兩個接口中的每一個上。在某些示例性實(shí)施例中，磁性連接器可以是相同類型的連接器。在其他示例性實(shí)施例中，連接器可以包括位于輸入接口側(cè)的公連接器38A和位于輸出接口側(cè)的母連接器38B。

圖1中觸動開關(guān)模塊34的輸入接口被設(shè)計(jì)為與前一模塊34的輸出接口連接，并且圖示的模塊34的輸出接口被設(shè)計(jì)為與下一模塊34的輸入接口連接。模塊34具有如下特征：被設(shè)計(jì)為完成兩個接合接口之間的用于電力線和接地線的完整連接的電跡線。信號線通過按鈕42，按鈕42接通或斷開回路，并因此將進(jìn)行改變的信號線傳送到與模塊功能相對應(yīng)的輸出接口。在示出的示例性實(shí)施例中，磁性連接器38A/38B借助于表面安裝盤連接(例如焊接)到PCB 46。上述附圖還示出系統(tǒng)30的模塊設(shè)計(jì)以及制造系統(tǒng)30的連接和通信標(biāo)準(zhǔn)。

電子搭建系統(tǒng)30的示例性構(gòu)造在圖3和圖4中示出，并且包括圖1和圖2所示的示例性觸動開關(guān)模塊。在這些附圖以及以后的附圖中，不同的模塊將用共同的附圖標(biāo)記“34”和與每個不同模塊相關(guān)的字母(例如34C、34D、34E等)來標(biāo)識。類似地，模塊之間的類似部件將用類似的附圖標(biāo)記和與模塊相關(guān)的字母相對應(yīng)的字母(例如模塊34F、連接器38F、電路板46F等)標(biāo)識。

在圖3和圖4中，示例性觸動開關(guān)模塊34A被顯示為在壁式電源模塊34B和發(fā)光二極管(LED)模塊34C之間的中間。通過下文詳細(xì)描述的磁性連接器，觸動開關(guān)模塊34A上的公連接器38A被吸引到壁式電源模塊34B上的母連接器38B。相同的連接方式應(yīng)用于觸動開關(guān)模塊34A和LED模塊34C，LED模塊34C包括連接到(例如焊接到)PCB 46C的雙列直插式封裝LED部件50。當(dāng)三個示出的模塊34中的磁性連接器如圖4中一樣連接在一起，并且用戶按下開關(guān)模塊34A的觸動開關(guān)42時，實(shí)現(xiàn)回路并且LED 50發(fā)光。電源模塊34B具有將DC電壓傳送到電源模塊34B的電源適配連接器54。電源模塊34B中預(yù)集成的電路然后將電壓降低到期望電壓，例如在本示例中為5伏。應(yīng)注意，如果將觸動開關(guān)模塊34A從兩個其他模塊之間移除，則LED模塊34C將被吸引到電源模塊34B并且LED 50將始終保持發(fā)光。在上述方案中，存在一個電源塊(壁式電源)、一個輸入塊(開關(guān))和一個輸出塊(LED)。應(yīng)當(dāng)理解，示例性塊34可以由具有其他功能的其他塊34替代。例如，LED塊34C可以由蜂鳴器塊代替，當(dāng)按鈕被按下時，蜂鳴器發(fā)出可聽見的聲音。利用全部都可以形成不同回路的具不同功能的不同塊、元件的立即響應(yīng)性，可以在不需要編程、焊接或電路組裝的情況下，可以得到數(shù)百種其他組合。

現(xiàn)在參考圖5和圖6，示出磁性連接器的示例性實(shí)施例。在圖示的示例性實(shí)施例中，連接器是公磁性連接器38A。除了母連接器可以具有從連接器較少地突伸的彈簧觸頭66之外，母磁性連接器可以類似于公連接器。在某些示例性實(shí)施例中，一對磁性連接器38A/B電連接到PCB 46以提供模塊34?？商鎿Q地，任意數(shù)量(包括一個)的磁性連接器可以電連接到PCB 46，并且在本發(fā)明的預(yù)期精神和范圍內(nèi)。圖示的示例性磁性連接器38A(這里是公連接器)包括外殼58，在外殼58中，兩個磁體62被模制成型并且暴露出表面磁極，用作模塊34之間的極化和鎖定元件。在某些示例性實(shí)施例中，外殼58可以由非導(dǎo)電材料(例如塑料)制成。嵌入在外殼58中的是負(fù)責(zé)傳送從一個模塊34到下一模塊34的電流的三個電導(dǎo)體或彈簧觸頭66。此外并且為額外支撐，磁性連接器38A通過連接器38A兩側(cè)上的安裝突片70被安裝在PCB 46上。上述公連接器與看起來類似的母連接器配合，但是母連接器中的彈簧觸頭66可以用金屬片來代替，并且磁性暴露表面與公連接器相對。在其他示例實(shí)施例中，除了比公連接器中的彈簧觸頭66較少地從連接器外殼58突伸之外，母連接器中的彈簧觸頭66可以類似于公連接器中的彈簧觸頭66。還應(yīng)注意，每個連接器(公連接器和母連接器兩者)在外殼58中包括突起部71和凹口或插座72。當(dāng)連接器被連接在一起時，突出部71適合于插入并配合其他連接器中的凹口72。突出部71和凹口72之間的這種接合抑制塊34相對于彼此滑動。這種設(shè)計(jì)確保塊34連接在一起，從而抑制塊34之間的滑動，并且還便于以正確的方式連接塊34。用戶在使用其他電子部件時經(jīng)常會存在犯錯或作出危險(xiǎn)電連接的困難情形。這使得本發(fā)明的電子搭建系統(tǒng)30對于兒童、非技術(shù)人員、和對電子產(chǎn)品經(jīng)驗(yàn)很少或沒有經(jīng)驗(yàn)的用戶來說易使用且友好。

盡管圖5和圖6中所示的連接器38A包括三個彈簧觸頭66，但是可以使用任意數(shù)量的彈簧觸頭66(包括僅一個或者多于三個)來適應(yīng)從一個模塊34到下一模塊34的電流和/或通信。例如，連接器38A可以包括四個、五個、六個或更多個電線路。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員將領(lǐng)會，可以使用除彈簧觸頭之外的很多裝置來傳輸從一個模塊34到另一模塊34的電流和/或通信。在每個系統(tǒng)中，母連接器38B可以被構(gòu)造為適當(dāng)?shù)厝菁{來自公連接器38A的彈簧觸頭66或者其他電流傳輸裝置，以使得電流在連接器38A/B和模塊34之間被適當(dāng)?shù)貍鬏?。在其他示例性?shí)施例中，連接器可以不包括母連接器和公連接器，而是相反地可以包括兩個類似構(gòu)造的連接器，該類似構(gòu)造的連接器配合并且便于傳輸從一個模塊34到另一模塊34的電流和/或電通信。

參考圖7，示出模塊或塊34的另一示例性構(gòu)造，該示例性構(gòu)造提供壓力傳感器模塊34D。在示出的示例性實(shí)施例中，電源模塊是電池塊34E，例如鈕扣電池塊。在該塊34E中，鈕扣電池82輸出略高于3伏，并通過示例性電路升壓至5伏。電路還包括放電保護(hù)電路，該放電保護(hù)電路展示出電子搭建系統(tǒng)30如何可以被設(shè)計(jì)為使得系統(tǒng)更易于使用并且對用戶安全的示例。電路還可以包括嵌入式開關(guān)，該嵌入式開關(guān)使得用戶能夠打開或關(guān)閉電池塊34E從而不浪費(fèi)電池電力。連接到電池塊34E的下一個塊是壓力傳感器模塊34D，壓力傳感器模塊34D讀取施加到壓力傳感器部件86的壓力量并且根據(jù)施加的壓力量輸出0至5伏范圍的電壓。施加到壓力傳感器部件86的壓力越大，將越高的電壓傳輸?shù)较乱荒K。在本示例中，下一模塊包括振動電機(jī)塊34F和LED塊34G，振動電機(jī)塊34F和LED塊34G分別隨著施加的壓力增大而更大程度地振動和更亮地發(fā)光。圖3、圖4和圖7等示出電子搭建系統(tǒng)30如何成為獨(dú)立系統(tǒng)并且不需要連接到硬件平臺或計(jì)算機(jī)。例如，想要建造他/她自己的狂歡節(jié)力量測試儀的兒童可以使用上述示例性系統(tǒng)。隨著通過手指或錘子施加的的力量越大，玩具更大程度地振動并且LED 98變得更亮。

在某些示例性實(shí)施例中，每個模塊34可以包括控制和保護(hù)電路，從而有助于對模塊34的安全和方便操作。此外，每個模塊34可以包括在緩沖器構(gòu)造中使用的運(yùn)算放大部件，以減少在連接的模塊34的整個系統(tǒng)30上的整體電流消耗量。這幫助促進(jìn)多個模塊34在沒有顯著功率損耗下的級聯(lián)，以及根據(jù)需要調(diào)整系統(tǒng)30的尺度。在其他示例性實(shí)施例中，系統(tǒng)30可以在連接的模塊34的整個系統(tǒng)中包括升壓器模塊，以增大經(jīng)過電源線的電流和/或電壓并且確保系統(tǒng)30中所有模塊34適當(dāng)?shù)仄鹱饔谩?/p>

除了能夠通過級聯(lián)模塊34產(chǎn)生離散行為之外，電子搭建系統(tǒng)30能夠通過控制裝置實(shí)現(xiàn)對模塊34的某些行為和審美進(jìn)行編程。在圖8中，示出示例性紅綠藍(lán)(RGB)LED塊34H。在該模塊34H中，RGB LED 102的輸出顏色由設(shè)置在模塊34H中的三個電位計(jì)或旋鈕106的組合的值來控制。通過使用螺絲刀110或其他裝置改變每個電位計(jì)的值，(一個用于紅色，一個用于綠色，一個用于藍(lán)色)，用戶能夠?qū)ED 102調(diào)節(jié)到期望的顏色。在其他示例性實(shí)施例中，該塊34H的電位計(jì)106可以被設(shè)置成離開電路板自身，并且可以在外部改變RGB LED 102的顏色。在其他示例性實(shí)施例中，電位計(jì)可以包括旋鈕或其他手動可調(diào)節(jié)裝置，從而不需要用工具來執(zhí)行調(diào)節(jié)。

在圖9中示出通過控制裝置對電子搭建系統(tǒng)30中的行為進(jìn)行編程的另一示例。同樣地，用戶能夠通過操作物理元件對電路的行為進(jìn)行編程，而不需要編寫代碼。在示出的示例性實(shí)施例中，9伏電池114被示出并且是電源模塊341的一部分，電源模塊341連接到包括閾值部件的溫度傳感器模塊34J，之后再連接著的是音頻模塊34K。在本示例中，溫度傳感器模塊34J可以比傳統(tǒng)傳感器模塊更先進(jìn)。塊34J具有如下特征：電位計(jì)118，其可以經(jīng)調(diào)節(jié)以設(shè)置溫度閾值。如果由溫度傳感器122檢測的溫度高于設(shè)置的閾值，則模塊34J輸出高讀數(shù)。這是將邏輯塊與更簡單的模擬塊集成以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜電路構(gòu)造的示例。在本示例中，來自溫度傳感器模塊34J的高讀數(shù)輸出將使得音頻模塊34K受到激勵并且使得揚(yáng)聲器126播放與高讀數(shù)相關(guān)連的預(yù)先錄制消息。例如，希望聽到報(bào)警來打開空調(diào)的人可以使用該示例性電路。當(dāng)溫度超過預(yù)設(shè)閾值溫度時，音頻模塊34K將回放消息“應(yīng)該打開空調(diào)了！”。此外，音頻模塊34K可以由風(fēng)扇模塊替代，風(fēng)扇模塊可以在從溫度傳感器模塊34J接收到高溫度讀數(shù)信號時被激勵。

在某些示例性實(shí)施例中，溫度傳感器模塊可以包括模式轉(zhuǎn)換裝置130，該模式轉(zhuǎn)換裝置130可以將塊34J的行為從“正常為低”轉(zhuǎn)換成“正常為高”。與先前解釋的構(gòu)造(即正常為低)相反，“正常為高”設(shè)置將使得模塊34J除在溫度超過閾值時之外都輸出高讀數(shù)。這意味著音頻模塊34K將循環(huán)地播放，直到室溫達(dá)到更溫暖為止，這時音頻模塊34K將停止輸出音頻。除了預(yù)編程的塊、邏輯塊和狀態(tài)塊之外，這些控制裝置將使得系統(tǒng)30能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的原型和電路，而不需要編程或電子產(chǎn)品知識。

現(xiàn)在參考圖10，示出示例性套裝132。在示出的示例性實(shí)施例中，套裝132可以包括多個模塊或塊34以及基板或安裝板134，其中模塊34可以被放置、支撐和/或連接在該基板或安裝板134上。安裝板134可以具有任意尺寸并且可以由任意材料制成。在某些示例性實(shí)施例中，安裝板134由非導(dǎo)電材料制成。此外，套裝132可以包括容器138，其中模塊34在不使用時可以被存放在容器138中。多個塊34和基板134可能是用戶通過創(chuàng)造或獲取新模塊和套裝來擴(kuò)充套裝或庫的開端，所有的模塊和套裝都裝配在一起作為電子搭建系統(tǒng)30的一部分。上面的描述和附圖旨在用作由系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的構(gòu)造和模塊的示例。這些描述和附圖決不是限制性或限定性的，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解并領(lǐng)會本文的實(shí)施例、方法和示例存在變形、組合和等同形式。

參考圖11至圖16，模塊34L、34M、34N、34P、34Q和34R可以被獨(dú)特地構(gòu)造以向用戶提供每個模塊的功能的快捷視覺指示。模塊可以根據(jù)任意方式被獨(dú)特地構(gòu)造并且具有任意特性以標(biāo)識模塊的功能。此外，模塊34的任意部分可以被獨(dú)特地構(gòu)造并且具有任意特性以呈現(xiàn)獨(dú)特構(gòu)造特征。例如，模塊可以具有通過顏色編碼、圖案化來獨(dú)特地標(biāo)識模塊的特性，或者可以包括獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，例如形狀、外殼、互連或連接等。示出的示例性實(shí)施例展示出對連接器38的顏色編碼，作為獨(dú)特地構(gòu)造模塊以提供針對模塊功能的視覺指示物的示例性方式。但是，應(yīng)當(dāng)理解該示例性示出的顏色編碼連接器38的實(shí)施例不是限制性的，并且模塊可以根據(jù)任意方式被獨(dú)特地構(gòu)造且仍落在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。由獨(dú)特構(gòu)造和特性所標(biāo)識的模塊的功能可以是任意類型或?qū)蛹壍墓δ?。例如，?dú)特構(gòu)造可以表示模塊是輸入模塊、電源模塊、接線模塊、輸出模塊等。在其他實(shí)施例中，模塊的獨(dú)特構(gòu)造可以更具體，例如為LED模塊、9伏電池模塊、單體電池模塊、電位計(jì)模塊、開關(guān)模塊、壓力傳感器模塊、脈沖模塊、按鈕模塊、振動電機(jī)模塊、接線模塊等。

在示出的示例性實(shí)施例中，顏色編碼向用戶提供對于模塊類型、模塊功能的快捷視覺確認(rèn)，并且使得用戶能夠知道哪些顏色組合是可行的。為表示圖11至圖16中具有各種顏色的連接器38，連接器38以不同的方式用陰影繪制。以不同的方式用陰影繪制連接器38來示出各種顏色，是表示各種顏色的示例性方式，但不是限制性的。表示不同顏色的其他方式也可考慮，并且所有這些方式都在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。此外，連接器38能夠具有任意顏色并且不限于附圖中包括的示例性顏色和相關(guān)陰影。

根據(jù)圖11所示的一個示例性實(shí)施例，接線模塊34L可以包括橙色連接器38L。在閱讀指南手冊、收到在線指南之后或者通過試錯，根據(jù)用戶試圖構(gòu)造的系統(tǒng)30，用戶將知道橙色連接器38L可以連接到其他橙色連接器38L，連接到輸出模塊的綠色連接器38M、38N(圖12示出條形光柱34M，圖13示出振動電機(jī)34N)，和/或連接到輸入模塊的粉色連接器38P、38Q(圖14示出脈沖模塊34P，圖15示出壓力傳感器34Q)。每個系統(tǒng)30將類似地需要電源模塊(圖16示出壁式電源模塊34R)，根據(jù)一個示例性實(shí)施例電源模塊將包括藍(lán)色顏色編碼的連接器38R。在該示出的示例性實(shí)施例中并且參照示出與示例性系統(tǒng)相關(guān)的套裝132的圖17，套裝132可以包括藍(lán)色電源模塊34R，一個或多個橙色接線模塊34L，多個粉色輸入模塊34P、34Q、34S、34T，和多個綠色輸出模塊34M、34N、34U、34V。其他示例性套裝可以包括任意數(shù)量的具有任意可能的功能的模塊34，并且在本發(fā)明的預(yù)期精神和范圍內(nèi)。

現(xiàn)在參照圖18，示出另一示例性系統(tǒng)30，該系統(tǒng)30包括多個示例性模塊34W、34X和34Y和安裝板或基板148，在該安裝板或基板148上連接和支撐這些模塊。圖18中示出的系統(tǒng)30能夠包括本文描述的任意類型模塊或者具有任意類型功能的任意其他類型模塊。因此，這里結(jié)合圖18示出和描述的示例性模塊不是限制性的。安裝板148可以具有任意尺寸，并且可以由任意材料制成。在某些示例性實(shí)施例中，安裝板148可以是4英寸乘12英寸。在其他示例性實(shí)施例中，安裝板148可以由任意非導(dǎo)電材料制成。在其他示例性實(shí)施例中，安裝板148可以被分解成或以其他方式分成更小的部分，達(dá)到適合于期望應(yīng)用的期望尺寸。在這樣的實(shí)施例中，安裝板148可以由能夠?qū)崿F(xiàn)將安裝板148分解成或分離成更小部分的材料制成或者具有能夠?qū)崿F(xiàn)將安裝板148分解成或分離成更小部分的構(gòu)造，或者安裝板148可以包括穿孔、厚度減小區(qū)域、或者提供促進(jìn)易于將安裝板148分解或分離成更小部分的預(yù)定位置的其他結(jié)構(gòu)特征。

如上所述，模塊適合于具有各種不同類型的功能，并且包括適合的連接器、電路板、和連接到電路板的相關(guān)電子部件以執(zhí)行期望功能。示出的示例性實(shí)施例中所示的模塊是出于舉例和說明目的，而不是限制性的。示例性示出的模塊包括壁式電源模塊34W(電源)、條形光柱模塊34X(輸入)和LED模塊34Y(輸出)。

現(xiàn)在參考圖19至圖21，模塊34X和34Y中每一個被示出并且各自包括一對連接器152和適合于期望模塊功能的電路板156。模塊可以包括適合的電子部件以執(zhí)行期望的模塊功能。每個連接器152包括由連接在一起的兩部分160′、160″(參見圖21)組成的外殼160、一對磁體164、和多個電導(dǎo)體168。外殼160的兩個部分可以通過各種方式(例如熱熔、超聲波焊接、粘結(jié)、壓配合、摩擦配合、過盈配合、卡扣配合、或其他強(qiáng)制鎖止方式等)連接在一起，并且可以由各種不同的材料(例如塑料(例如ABS塑料)或其他非導(dǎo)電材料)制成。外殼的第一部分160′限定腔體172，腔體172用于在其內(nèi)容納外殼的第二部分160″。腔體172與第二部分160″互補(bǔ)地成型，以確保當(dāng)兩個部分160′、160″被連接在一起時，第二部分160″的頂表面176與第一部分160′的頂表面180基本平齊(參見圖20和圖21)，并且第二部分160″的側(cè)表面184與第一部分160′的側(cè)表面188平齊。

外殼的第一部分160′還在其側(cè)表面196中限定一對磁體孔192(參見圖21)，磁體164被支撐在該磁體孔192中。在示出的實(shí)施例中，磁體164是圓柱形形狀，從而提供沿著與磁體164的縱向范圍垂直的平面取得的圓形橫截面。因此，在外殼的第一部分160′中限定的磁體孔192是圓形形狀。應(yīng)當(dāng)理解，磁體164可以具有任意形狀，磁體孔192可以類似地具有與磁體164的形狀互補(bǔ)的任意形狀。例如，如果磁體的橫截面形狀是方形，則外殼的第一部分中的磁體孔可以是方形。在其他示例性實(shí)施例中，磁體孔可以具有不與磁體的形狀互補(bǔ)的形狀。在這樣的實(shí)施例中，磁體孔可以具有抑制磁體穿過磁體孔并脫離連接器的外殼160的任意形狀。例如，磁體可以是圓柱形形狀，從而提供圓形橫截面，而磁體孔可以是方形，以使得方形的尺寸足夠小從而抑制磁體穿過該孔。

此外，外殼的第一部分160′在其側(cè)表面196中限定電導(dǎo)體孔200，以容納和支撐電導(dǎo)體168的一部分(下文將更詳細(xì)地描述)。在示出的示例性實(shí)施例中，電導(dǎo)體孔200的形狀是圓形并且與在該電導(dǎo)體孔200中容納的電導(dǎo)體168的一部分的形狀互補(bǔ)。與磁體孔192類似，電導(dǎo)體孔200可以具有任意形狀并且與在該電導(dǎo)體孔200中容納的電導(dǎo)體168的一部分的形狀互補(bǔ)。

外殼的第一部分160′在其底表面208中限定多個導(dǎo)體槽204(參見圖21)，以當(dāng)外殼160被組裝時在該導(dǎo)體槽204中容納導(dǎo)體168。每個導(dǎo)體槽204包括具有第一尺寸的上端212、具有第二尺寸的下端216、和漸變側(cè)表面220，其中第二尺寸小于第一尺寸，側(cè)表面220從上端212到下端216逐漸從大變小。導(dǎo)體槽204的形狀與電導(dǎo)體168的形狀互補(bǔ)，以在外殼160被組裝時提供對電導(dǎo)體168的足夠支撐。

此外，外殼的第一部分160′包括一對突出部224，該突出部224從第一部分160′的底表面208向下延伸以用于將連接器152連接到模塊34的電路板156。在示出的示例性實(shí)施例中，突起224是圓柱形形狀，并且可以插入到在電路板156中限定的孔228(參見圖20)中。在將突出部224插入電路板孔228中之后，可以使突出部224變形以抑制突出部從電路板156的孔228脫出。突出部224可以根據(jù)各種不同方式變形，例如熔化或加熱突出部224、彎曲、壓平、或足以使突出部224變形以抑制突出部從電路板156中的孔228脫出的任意其他方式。

外殼160在其側(cè)表面中還限定插座232，并且包括從側(cè)表面延伸并且定位成與插座232相鄰的突出部236。這樣的插座232和突出部236被包括在每個連接器外殼160中，并且對將模塊34正確地對準(zhǔn)并連接在一起提供輔助。插座232被成型為與突出部236的形狀互補(bǔ)，以使得當(dāng)突出部236被容納在插座232中時，突出部236基本上填充插座232。當(dāng)將兩個模塊34(例如模塊34X和34Y)連接在一起時，連接器152被對準(zhǔn)，其中每個連接器152上的突出部236基本上對準(zhǔn)另一連接器152上的插座232，并且模塊34X和34Y被一起移動，直到兩個連接器152上的四個磁體164的磁性力足以將連接器152拉到一起為止，從而使得突出部236插入插座232中。在連接之后，連接器152的突出部236和插座232協(xié)作，以抑制模塊34X和34Y相對于彼此的大幅度側(cè)向和豎直移動。

繼續(xù)參考圖19至圖21，外殼的第一部分160′包括一對安裝部件240，該安裝部件240從第一部分160′向下延伸并且適合于接合在安裝板148中限定的形狀互補(bǔ)的插座244(參見圖18)。安裝部件240和插座244被構(gòu)造成當(dāng)模塊34被安裝在安裝板148上時提供對模塊34的充分支撐。在示出的示例性實(shí)施例中，安裝部件240具有由四分之一圓形構(gòu)成的形狀，安裝板148上的插座244是圓形形狀(例如，對于安裝部件240參見圖19)。當(dāng)相鄰的模塊34上的兩個連接器152被連接在一起時，兩個連接器152上的兩個安裝部件240形成可以摩擦配合到安裝板148的插座244中的半圓形。電路板156可以具有被構(gòu)造成提供模塊34和安裝板148之間的適當(dāng)間隔的各種長度和寬度。例如，如圖18所示，模塊34Y中包括的電路板156的長度使得，利用電路板156的每一端上設(shè)置連接器152，在電路板156一端上的安裝部件240被設(shè)置在插座244內(nèi)，該插座244與其中設(shè)置有電路板156的相對端上的安裝部件240的插座244間隔開四個插座。也就是說，在模塊34Y的電路板156的相對兩端上的連接器152之間存在三個插座244。在另一示例中，圖18中所示的模塊34X中包括的電路板156的長度大于模塊34Y的電路板的長度。對于模塊34X，設(shè)置在電路板156的每一端上的連接器152被布置在插座244中，該插座244與其中設(shè)置有模塊34X的電路板156的相對端上的安裝部件240的插座244間隔開五個插座。在本示例中，在模塊34X的電路板156的相對兩端上的電路板156之間存在四個插座244。因此，電路板156可以具有各種長度，同時還適應(yīng)安裝板148上的插座244之間的適當(dāng)間隔。

此外，當(dāng)兩個連接器152如圖19所示連接時，電路板156的外邊緣表面157可以設(shè)置成與連接器152的外表面151基本平齊?？商鎿Q地，電路板的外邊緣表面可以布置在連接器的外表面的內(nèi)方或外方。換言之，在這樣的替換形式中，外邊緣表面不與連接器的外表面平齊。

繼續(xù)參考圖19-圖21，電導(dǎo)體168具有彈簧特性，該彈簧特性允許由于施加到導(dǎo)體168的力引起導(dǎo)體168運(yùn)動。促進(jìn)導(dǎo)體168的運(yùn)動的這種彈簧特性幫助在操作模塊34期間保持與連接到當(dāng)前模塊34的相鄰模塊34上的電導(dǎo)體168的接觸。這種操作可以導(dǎo)致力被施加到模塊34，引起模塊34相對于彼此運(yùn)動。在某些實(shí)施例中，相鄰模塊上的電導(dǎo)體168可以具有不同的長度，以使得電導(dǎo)體168從外殼160延伸不同的距離。例如，圖19中所示的電導(dǎo)體168的長度大于圖20中所示的電導(dǎo)體168的長度。在這樣的實(shí)施例中，具有例如圖19中的那樣的電導(dǎo)體168的連接器152可以連接到具有例如圖20中所示的那樣的電導(dǎo)體168的連接器152，在兩個連接器152連接在一起的同時相應(yīng)電導(dǎo)體168可以彼此施加彈簧力(或偏置力)以基本保持電導(dǎo)體168連接組的定位。換言之，如上文針對先前實(shí)施例所述，連接器152可以是公連接器或母連接器并且可以與另一類型的連接器(例如，分別為母連接器或公連接器)匹配地連接在一起。在示出的示例性實(shí)施例中，每個電導(dǎo)體168包括接合部分248(參見圖21)、連接部分252和中間部分256(參見圖21)，其中接合部分248定位在相應(yīng)的電導(dǎo)體孔200中，連接部分252向下延伸并且適合于與電路板156接合并電連通，中間部分256在接合部分248和連接部分252之間延伸。接合部分248適合于與連接到當(dāng)前模塊34的相鄰模塊34的電導(dǎo)體168接合。由于電導(dǎo)體168由導(dǎo)電材料制成，電流運(yùn)輸通過當(dāng)前模塊34的電導(dǎo)體168到達(dá)其電路板156。每個電導(dǎo)體168包括定位在裝配到相應(yīng)的導(dǎo)體槽204中的導(dǎo)體168的端部之間的擴(kuò)大部分260(參見圖21)。擴(kuò)大部分260與導(dǎo)體槽204具有互補(bǔ)形狀，以在外殼160被組裝時提供對電導(dǎo)體168的豎直和水平支撐。在圖示的示例性實(shí)施例中，擴(kuò)大部分260包括與導(dǎo)體槽204的漸變表面220互補(bǔ)的漸變部分264(參見圖21)。

現(xiàn)在參考圖22和圖23，支撐部件268連接到兩個連接在一起的模塊34，以提供對連接模塊34的附加支撐。在某些示例性實(shí)施例中，使用支撐部件268而不是安裝板148，向模塊34提供附加支撐。在其他示例性實(shí)施例中，支撐部件268可以構(gòu)造成使得支撐部件268和安裝板148兩者一起向兩個連接在一起的模塊34提供支撐。在圖示的示例性實(shí)施例中，支撐部件268包括限定在其頂表面276中的一對插座280，以容納連接在一起的模塊34的安裝部件240。支撐部件268中的插座280與安裝板148中的插座244具有近似尺寸、形狀并類似地間隔開。支撐部件268還具有高度H，從而當(dāng)兩個模塊34彼此連接并且連接到支撐部件268時，支撐部件268的頂表面276與外殼160的底表面288基本平齊并且匹配或接合于該底表面288。同樣在示出的示例性實(shí)施例中，支撐部件268包括寬度W1和長度L1，其中寬度W1近似于兩個連接在一起的連接器152的寬度W2，長度L1近似于兩個連接在一起的模塊34的長度L2?？商鎿Q地，支撐部件268的構(gòu)造可以不同于圖示的示例性實(shí)施例，只要支撐部件268向連接在一起的模塊34提供支撐即可。當(dāng)系統(tǒng)30中的多個模塊34連接在一起時，支撐部件268可以連接到系統(tǒng)30中的每一對連接在一起的連接器152。因此，系統(tǒng)30中可以包括任意數(shù)量的支撐部件268，并且這在本發(fā)明的預(yù)期精神和范圍內(nèi)。

本文公開的示例性系統(tǒng)30適合于與其他類型的系統(tǒng)協(xié)作，以向其他類型的系統(tǒng)提供示例性系統(tǒng)30的功能和特征。示例性系統(tǒng)30可以與任意類型的其他系統(tǒng)協(xié)作，并且這在本發(fā)明的預(yù)期精神和范圍內(nèi)。參考圖24和圖25，本發(fā)明的示例性系統(tǒng)30的示例性安裝板148顯示為與玩具搭建塊系統(tǒng)292(例如，搭建塊系統(tǒng)292)配合。示例性系統(tǒng)不是限制性的，相反是示例性和說明性的。在圖示的示例性實(shí)施例中，安裝板148構(gòu)造成與示例性搭建塊系統(tǒng)292配合，并且具體地構(gòu)造成連接到搭建塊系統(tǒng)292。安裝板148的第一側(cè)296(例如，頂側(cè))包括適當(dāng)間隔開的多個插座244，以容納模塊34的連接器152。安裝板148的第二側(cè)298(例如，底側(cè))包括多個突起300，突起300中限定有腔體304并且適當(dāng)?shù)乇舜碎g隔開以便于連接到搭建塊系統(tǒng)292。如上所示，本發(fā)明的系統(tǒng)30可以連接到任意類型的其他系統(tǒng)，因此安裝板148的第二側(cè)298可以以任意方式構(gòu)造以適配于安裝板148將要連接的任意類型其他系統(tǒng)。

應(yīng)當(dāng)注意，本文公開并且在圖1至圖25中示出的系統(tǒng)的各種示例性實(shí)施例的結(jié)構(gòu)、特征、功能和其他特性可以以任意方式和以任意組合方式彼此組合，所有這些方式和組合都在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。例如，可以包括(多個)適配器或腳部件以調(diào)節(jié)連接器的高度，以使得不同連接器實(shí)施例可以連接到公共電路板或者不同電路板/連接器組合可以連接在一起。例如，適配器可以連接到連接器38A(參見圖5)的底部以增加連接器38A的長度或高度，以使得連接器38A可以與連接器152一起連接到電路板156。在另一示例中，適配器可以連接到連接器38M(參見圖12)的底部以增加連接器38M相對于電路板的長度或高度，以使得連接器38M可以連接到具有連接器152的不同電路板156。這樣的適配器例如可以粘結(jié)地連接到連接器38A或連接器38M的底部。在某些實(shí)施例中，適配器可以包括與上述安裝部件240類似的安裝部件或部分，以使得適配器可以接合于安裝板(例如圖18所示的安裝板148)中限定的互補(bǔ)成型的插座(例如，上述插座244)。

盡管模塊34的實(shí)施例被顯示和描述為具有連接到電路板(例如，電路板46和156)的一端或相對的兩端或邊緣的連接器(例如，連接器38和152)，但是在其他實(shí)施例中，模塊34可以包括連接到電路板的多于兩個端或邊緣的連接器。例如，圖26A-圖26D各自是包括電路板和一個或多個連接器的模塊的俯視示意圖。圖26A-圖26D的模塊可以包括本文描述的連接器和/或電路板的各種不同實(shí)施例。

圖26A示出包括電路板356A和一個連接器352A的模塊334A，連接器352A連接到電路板356A的單個邊緣或端部。圖26B示出包括電路板356B和兩個連接器352B的模塊334B，兩個連接器352B連接到電路板356B的單個邊緣或端部。圖26C示出包括電路板356C和三個連接器352C的模塊334C，三個連接器352C連接到電路板356C的三個不同邊緣或端部。圖26D示出包括電路板356D和四個連接器352D的模塊334D，四個連接器352D連接到電路板356D的四個不同邊緣或端部。

圖27A和圖27B是模塊的實(shí)施例的示意圖，示出與連接器的側(cè)邊緣或表面相關(guān)的電路板的側(cè)邊緣。圖27A示出具有電路板456A和兩個連接器452A的模塊434A，兩個連接器452A連接到電路板456A。在本實(shí)施例中，當(dāng)連接器452A連接到電路板456A時，電路板456A的側(cè)邊緣457A設(shè)置在連接器452A的側(cè)邊緣或表面451A的內(nèi)方。盡管未示出，但是在其他實(shí)施例中，電路板的側(cè)邊緣可以設(shè)置在連接器的側(cè)邊緣或表面的外方。圖27B示出具有電路板456B和兩個連接器452B的模塊434B，兩個連接器452B連接到電路板456B。在本實(shí)施例中，當(dāng)連接器452B連接到電路板456B時，電路板456B的側(cè)邊緣457B設(shè)置成與連接器452B的側(cè)邊緣或表面451B基本平齊。

如上文在模塊和系統(tǒng)的很多示例中所述，眾多模塊可以連接在一起以實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)的各種功能。模塊可以以級聯(lián)方式連接，其中系統(tǒng)中包括一個模塊可以以第一方式影響下游模塊的功能，系統(tǒng)中包括不同的一個模塊可以以不同于第一方式的另一方式影響下游模塊的功能。即，系統(tǒng)中連接在一起的模塊可以彼此依賴以影響這些模塊以及整個系統(tǒng)的功能。說明這個概念但并非意在限制的簡單示例包括：系統(tǒng)包括三個模塊：電源模塊、按鈕模塊和LED模塊。按鈕模塊和LED模塊依賴于電源模塊，LED模塊依賴于按鈕模塊。為說明按鈕模塊和LED模塊對電源模塊的依賴性，考慮如下情況：如果電源模塊不提供任何電力，則按鈕模塊或LED模塊都不能以它們的預(yù)期方式操作。類似地，為說明LED模塊對按鈕模塊的依賴性，如果按鈕沒有被按下或者以其他方式被激勵以閉合電路，則LED模塊將不被照亮，如果按鈕被按下，則LED模塊將被照亮。換言之，系統(tǒng)中的級聯(lián)模塊影響下游模塊的操作和功能。

上文的描述出于說明和描述的目的被呈現(xiàn)，而不是窮盡的或者將本發(fā)明限制到所公開的精確形式。這些說明經(jīng)過選擇以解釋本發(fā)明及其實(shí)際應(yīng)用的原理，以使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠在適合于預(yù)期具體應(yīng)用的各種實(shí)施例和各種修改形式中利用本發(fā)明。盡管已經(jīng)示出并描述本發(fā)明的具體構(gòu)造，但是其他替換構(gòu)造對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是很明顯的并且在本發(fā)明的預(yù)期范圍內(nèi)。