本實用新型涉及智能玩具技術領域，具體涉及一種用于智能電子積木的紅外傳感模塊。

背景技術：

目前的很多電路類實驗產品都是以一種獨立形式存在的，無法與機械結構類的產品一起使用，其拼接、電路連接都存在各種限制，使用者難以根據自己的需求和想法自由拼接，難以調動青少年兒童對于搭建結構以及電路原理的認知。為了解決這個問題，有必要提出一種可自由組合、根據用戶想法自由拼接的智能、模塊化積木，滿足用戶在進行積木拼接的過程中，感受電子控制電路帶來的樂趣并學習相關知識。為了實現(xiàn)智能積木系統(tǒng)的探測和靈活拼接，有必要提供一種用于智能電子積木的紅外傳感模塊。本實用新型的涉及的智能積木系統(tǒng)由多個智能積木模塊（簡稱積木模塊）構成。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供了一種用于智能電子積木的紅外傳感模塊，利用特殊的球面結構，可精確探測阻擋物的距離，還可以通過調節(jié)器設定環(huán)境修正系數(shù)、靈敏度和觸發(fā)值，從而滿足智能積木系統(tǒng)的自動控制要求。

本實用新型的目的至少通過如下技術方案之一實現(xiàn)。

一種用于智能電子積木的紅外傳感模塊，包括高電平輸入端、數(shù)據總線輸入端、信號輸入端、低電平輸入端、高電平輸出端、數(shù)據總線輸出端、信號輸出端、低電平輸出端、紅外傳感器模塊、模塊處理器、模數(shù)轉換器、數(shù)模轉換器、拼接結構體、上蓋殼體、輸入端安裝體、輸出端安裝體、電路板等部件；

所述紅外傳感器模塊包括球面碗體、紅外發(fā)射體、紅外接收體、隔板和安裝卡扣等部件。球面碗體是深色或不透明碗狀球面結構，紅外發(fā)射體和紅外接收體由隔板分隔，并安裝在球面碗體中；隔板的高度略高于紅外發(fā)射體的安裝高度，確保紅外發(fā)射體的發(fā)射光速不會直接被紅外接收體所接收。安裝卡扣用于紅外傳感器模塊與電路板上的卡槽安裝連接。

紅外傳感器模塊的紅外發(fā)射體發(fā)射出紅外光束，由被探測物的反射后，由紅外接收體接收反射光束。紅外傳感器根據發(fā)射光束和反射光束計算當前紅外傳感器模塊與探測物之間的距離，以模擬量的電壓信號表達。紅外傳感器模塊的電壓信號傳遞到模數(shù)轉換器，按照電壓信號的強度轉換為數(shù)字信號，并將數(shù)字信號傳遞給處理器。所述模數(shù)轉換器的標定基準電壓值通過數(shù)據總線由調節(jié)器設置。所述紅外傳感器與數(shù)據總線連通，并由調節(jié)器設置傳感器的靈敏度和觸發(fā)值。

所述調節(jié)器是智能積木系統(tǒng)的一個獨立信號控制模塊，自身包括了處理器、LCD顯示屏、按鍵輸入、通訊接口和供電接口；調節(jié)器的處理器內嵌了處理程序，用戶可通過調節(jié)器所設置的按鍵作為信息輸入端，通過調節(jié)器進行信息的編碼，并通過通訊接口輸出以及對智能積木模塊進行設定。

高電平輸入端、數(shù)據總線輸入端、信號輸入端和低電平輸入端安裝在輸入端安裝體中；高電平輸出端、數(shù)據總線輸出端、信號輸出端和低電平輸出端安裝在輸出端安裝體中；高電平輸入端通過高電平導線直接與高電平輸出端相連；低電平輸入端通過低電平導線直接與低電平輸出端相連；數(shù)據總線輸入端通過導線直接與數(shù)據總線輸出端。所述紅外傳感器模塊、模塊處理器、模數(shù)轉換器和數(shù)模轉換器均與高電平導線和低電平導線連接，并獲得供電。信號輸入端通過導線與模數(shù)轉換器連接，模數(shù)轉換器將獲得的電壓信號轉換位數(shù)字信號，并通過導線傳遞給處理器；處理器將處理和運算得到的結果以數(shù)字信號傳遞給數(shù)模轉換器，數(shù)模轉換器將數(shù)字信號轉換為模擬信號，并從信號輸出端輸出。所述紅外傳感器模塊、模塊處理器、模數(shù)轉換器、數(shù)模轉換器及相關導線都安裝或者焊接在電路板上。

所述拼接結構體包括基座、公頭凸臺、安裝卡槽、母頭外周墻體、母頭方塊和母頭圓柱等。所述公頭凸臺是圓柱體形狀，通常包含1~4個圓柱體，這些圓柱體設置在基座上。母頭外周墻體、母頭方塊和母頭圓柱共同組成若干個凹槽，凹槽的數(shù)量有母頭方塊和母頭圓柱的數(shù)量所決定。所述公頭凸臺與上述凹槽可精確插入裝配，通常凹槽的數(shù)量與公頭凸臺的數(shù)量一致。當一個積木模塊的母頭凹槽與另一個積木模塊的公頭凸臺裝配時，兩者可產生適度的過盈量，產生一定的摩擦力。

所述上蓋殼體主要包括外殼、連接凸臺、殼體卡扣、和紅外模塊安裝腔等；上蓋殼體的殼體卡扣與拼接結構體的安裝卡槽配合安裝，上蓋殼體和拼接結構體從而連接為一個整體。紅外模塊安裝腔用于容納紅外傳感器模塊；外殼上設置多個連接凸臺，用于與其他積木模塊連接。

進一步地，所述紅外傳感器模塊可通過調節(jié)器設置靈敏度和觸發(fā)值；用戶可以通過調節(jié)器設置10級靈敏度，對應數(shù)字0-9，在不同的靈敏度設定下，可以區(qū)分待測物體的位置變化量。用戶可以通過調節(jié)器設置10級觸發(fā)值，對應數(shù)字0-9，在不同的觸發(fā)值設定下，可以對應不同的感應距離。

進一步地，輸入端的接頭由接觸柱、彈簧和安裝體組成，彈簧安裝在安裝體中，接觸柱頂住彈簧，當接觸體被推壓時產生接觸壓力。

相對于現(xiàn)有技術，本實用新型具有以下優(yōu)點：

本實用新型一種用于智能電子積木的紅外傳感模塊，采用特殊設計的紅外接收發(fā)射結構，可靈敏識別探測物的距離，并通過模數(shù)轉換模塊將獲得的電信號進行處理生成數(shù)字信號；模塊處理器可根據調節(jié)器設定紅外傳感器的靈敏度和觸發(fā)值。本實用新型的紅外傳感模塊，采用特殊設計的統(tǒng)一拼接結構，可根據需求將不同類型的模塊進行自由拼接，以實現(xiàn)任意形式的積木搭建形式。本實用新型的智能積木模塊，搭接結構簡潔，使用方便。

附圖說明

圖1是實例中一種用于智能電子積木的紅外傳感模塊的原理圖。

圖2是實例中一種用于智能電子積木的紅外傳感模塊的一側結構的示意圖；

圖3是圖2所示一種用于智能電子積木的紅外傳感模塊的另一側結構示意圖；

圖4是實例中一種用于智能電子積木的紅外傳感模塊的結構示意圖（移除上蓋殼體）；

圖5是實例中的紅外傳感模塊的結構示意圖；

圖6是實例中的拼接結構體的結構一側的示意圖；

圖7是圖6所示拼接結構體的結構另一側示意圖；

圖8是圖7的俯視圖。

圖9是實例中的上蓋殼體一側的結構示意圖。

圖10是圖9所示上蓋殼體另一側的結構示意圖。

圖11是實例中的輸出端安裝體與輸出端接頭安裝的結構示意圖；

圖12是實例中的輸入端安裝體與輸入端接頭安裝的結構示意圖；

圖13是實例中的紅外傳感模塊與其他電子積木模塊拼接的結構示意圖。

圖14是圖13的爆炸圖。

圖15是輸入端接頭的結構示意圖。

圖中：1-高電平輸入端；2-數(shù)據總線輸入端；3-信號輸入端；4-低電平輸入端；5-高電平輸出端；6-數(shù)據總線輸出端；7-信號輸出端；8-低電平輸出端；9-紅外傳感器模塊；10-模塊處理器；11-模數(shù)轉換器；12-數(shù)模轉換器；13-拼接結構體；14-上蓋殼體；15-輸入端安裝體；16-輸出端安裝體；17-電路板；91-球面碗體；92-紅外發(fā)射體；93-紅外接收體；94-隔板；95-安裝卡扣；131-基座；132-公頭凸臺；133-安裝卡槽；134-母頭外周墻體；135-母頭方塊；136-母頭圓柱；141-外殼；142-連接凸臺；143-殼體卡扣；144-紅外模塊安裝腔。

具體實施方式

以下將結合具體實施例對本實用新型作進一步說明，但本實用新型的實施和保護不限于此，本實用新型的關鍵在于對結構提出的技術方案，以下若有涉及軟件的部分或未特別詳細說明之過程，均是本領域技術人員可參照現(xiàn)有技術實現(xiàn)的。

如圖1～圖10所示，本實例提供的一種用于智能電子積木的紅外傳感模塊，包括包括高電平輸入端1、數(shù)據總線輸入端2、信號輸入端3、低電平輸入端4、高電平輸出端5、數(shù)據總線輸出端6、信號輸出端7、低電平輸出端8、紅外傳感器模塊9、模塊處理器10、模數(shù)轉換器11、數(shù)模轉換器12、拼接結構體13、上蓋殼體14、輸入端安裝體15、輸出端安裝體16和電路板17；

如圖5，所述紅外傳感器模塊9包括球面碗體91、紅外發(fā)射體92、紅外接收體93、隔板94和安裝卡扣95；球面碗體91是深色或不透明碗狀球面結構，紅外發(fā)射體92和紅外接收體93由隔板94分隔，并安裝在球面碗體91中；隔板94的高度高于紅外發(fā)射體92的安裝高度，以確保紅外發(fā)射體92的發(fā)射光速不會直接被紅外接收體93所接收；安裝卡扣95與球面碗體91的外壁一體連接，用于紅外傳感器模塊9與電路板17上的卡槽安裝連接；

紅外傳感器模塊9的紅外發(fā)射體92發(fā)射出紅外光束，由被探測物反射后，由紅外接收體93接收反射光束；紅外傳感器模塊9根據發(fā)射光束和反射光束計算當前紅外傳感器模塊與探測物之間的距離，以模擬量的電壓信號表達；紅外傳感器模塊的電壓信號傳遞到模數(shù)轉換器11，按照電壓信號的強度轉換為數(shù)字信號，并將數(shù)字信號傳遞給模塊處理器10；所述模數(shù)轉換器11的標定基準電壓值通過數(shù)據總線由調節(jié)器設置；所述紅外傳感器9與數(shù)據總線連通，并由調節(jié)器設置傳感器的靈敏度和觸發(fā)值；

高電平輸入端1、數(shù)據總線輸入端2、信號輸入端3和低電平輸入端4安裝在輸入端安裝體15中；高電平輸出端5、數(shù)據總線輸出端6、信號輸出端7和低電平輸出端8安裝在輸出端安裝體16中；高電平輸入端1通過高電平導線直接與高電平輸出端5相連；低電平輸入端4通過低電平導線直接與低電平輸出端8相連；數(shù)據總線輸入端2 通過導線直接與數(shù)據總線輸出端6；所述紅外傳感器模塊9、模塊處理器10、模數(shù)轉換器11和數(shù)模轉換器12均與高電平導線和低電平導線連接，并獲得供電；信號輸入端3通過導線與模數(shù)轉換器11連接，模數(shù)轉換器11將獲得的電壓信號轉換位數(shù)字信號，并通過導線傳遞給模塊處理器10；處理器10將處理和運算得到的結果以數(shù)字信號傳遞給數(shù)模轉換器12，數(shù)模轉換器12將數(shù)字信號轉換為模擬信號，并從信號輸出端7輸出；所述紅外傳感器模塊9、模塊處理器10、模數(shù)轉換器11、數(shù)模轉換器12都安裝在電路板17上；

如圖7、圖8，所述拼接結構體13包括基座131、公頭凸臺132、安裝卡槽133、母頭外周墻體134、母頭方塊135和母頭圓柱136；母頭外周墻體134、母頭方塊135和母頭圓柱136共同組成若干個母頭凹槽，母頭凹槽的數(shù)量有母頭方塊135和母頭圓柱136的數(shù)量所決定；所述公頭凸臺132與所述母頭凹槽能精確插入裝配，當一個積木模塊的母頭凹槽與另一個積木模塊的公頭凸臺裝配時，兩者能產生適度的過盈量，產生摩擦力。

如圖9、圖10，所述上蓋殼體14主要包括外殼141、連接凸臺142、殼體卡扣143、和紅外模塊安裝腔144；上蓋殼體14的殼體卡扣143與拼接結構體13的安裝卡槽133配合安裝，使上蓋殼體14和拼接結構體13連接為一個整體；紅外模塊安裝腔144用于容納紅外傳感器模塊9；外殼141上設置多個連接凸臺142，用于與其他積木模塊連接。

作為實例，所述調節(jié)器是智能積木系統(tǒng)的一個獨立信號控制模塊，自身包括了處理器、LCD顯示屏、按鍵輸入、通訊接口和供電接口；調節(jié)器的處理器內嵌了處理程序，用戶可通過調節(jié)器所設置的按鍵作為信息輸入端，通過調節(jié)器進行信息的編碼，并通過通訊接口輸出以及對智能積木模塊進行設定。

所述紅外傳感器模塊可通過調節(jié)器設置靈敏度和觸發(fā)值；用戶可以通過調節(jié)器（圖中略）設置10級靈敏度，對應數(shù)字0-9，在不同的靈敏度設定下，可以區(qū)分待測物體的位置變化量。用戶可以通過調節(jié)器設置10級觸發(fā)值，對應數(shù)字0-9，在不同的觸發(fā)值設定下，可以對應不同的感應距離。

如圖12、圖13、圖15，高電平輸入端1、數(shù)據總線輸入端2、信號輸入端3和低電平輸入端4的接頭均由接觸柱151、彈簧和安裝體152組成，彈簧安裝在安裝體中，接觸柱位于安裝體的一端頂住彈簧，當接觸柱被推壓時產生接觸壓力。

如圖13、圖14，為實例中的紅外傳感模塊與其他電子積木模塊拼接的結構示意圖。

根據上述說明書的揭示和教導，本實用新型所屬領域的技術人員還可以對上述實施方式進行變更和修改。因此，本實用新型并不局限于上面揭示和描述的具體實施方式，對本實用新型的一些修改和變更也應當落入本實用新型的權利要求的保護范圍內。