TWI650633B - 模組化電子組合裝置 - Google Patents

Abstract

一種模組化電子組合裝置，係包括ㄧ主模組及至少一子模組，該主模組包括一控制單元，該控制單元係電性連接一電力單元，以提供電力供主模組功能運作，該控制單元與電力單元係電性連接一電力傳輸單元，該電力傳輸單元以無線方式電力供輸至該子模組，另該控制單元係電性連接一通訊單元，而該子模組係與主模組電性連接，該子模組更包括一控制子單元，該控制子單元係電性連接一通訊子單元，該通訊子單元經由無線電性連接通訊單元，該控制子單元另電性連接一電力接收單元，該電力接收單元經由無線電性連接主模組之電力傳輸單元，以接收所傳輸之電力。

Description

模組化電子組合裝置

本發明係有關一種電子裝置，尤指一種經由模組化具有組合作用之電子組合裝置。

長期以來，開源硬體並不流行在一般市場上，一個重要的原因在於，開源硬體的入門門檻相對較高，因此長期以來的使用者都是電子、電機相關領域的專業人士，即便是專門設計給小朋友使用的一些開源硬體的產品，對於小朋友依然仍存有一定的門檻。

而為了降低此類開源硬體產品的門檻，習知技術中如過去樂高玩具(LEGO)公司與麻省理工學院共同開發出一種電子積木產品，該產品中透過積木型態，在積木內埋設包括頭腦積木RCX，並搭配含有許多感應裝置的其他積木，使用者可透過撰寫好的軟體程式輸入至該頭腦積木RCX內，其他積木再依序實體連接至頭腦積木RCX上，依程式設計組成所需要的態樣，除實體積木的組成外，各電子積木亦形成電性連接。

然而，前述的電子積木型態，各電子積木的電性連接，係必須靠額外的傳輸線材或是連接器來作為電性連接的橋樑，此種方式產生許多使用上的侷限性，而後續的電子積木或是相似的開源硬體結構仍是必要靠傳統常見的 連接器才能導通電性，造成使用者的年齡層受到限制，致使該些開源硬體結構無法很廣泛的被推廣，實屬可惜。

針對上述之缺失，本發明之主要目的在於提供一種模組化電子組合裝置，透過無線方式來傳遞電源及訊號，可以讓每一個電子積木型態模組看不到任何之電性連接點，致使更可製作出防水且更強固之開源硬體，以便於推廣至不同之年齡層使用。

為達成上述之目的，本發明係主要提供一種模組化電子組合裝置，係包括一主模組及至少一子模組，該主模組更包括一控制單元，係用以控制整個主模組功能運作，該控制單元係電性連接一電力單元，該電力單元用以電性連接外部電力，並儲存電力以提供電力供主模組功能運作，該控制單元與電力單元係電性連接一電力傳輸單元，該電力傳輸單元係用以接收來自電力單元所傳送之電力，另該控制單元係電性連接一通訊單元，該通訊單元用以作為主模組之通訊管道，而該子模組係與主模組電性連接，該主模組之該電力傳輸單元以無線方式將電力傳送至子模組，該子模組更包括一控制子單元，該控制子單元用以控制整個子模組之功能運作，該控制子單元係電性連接一通訊子單元，該通訊子單元係透過無線方式與主模組之通訊單元建立資訊傳輸管道，該控制子單元另電性連接一電力接收單元，該電力接收單元係透過無線方式與主模組之電力傳輸單元產生電性連接，以接收透過無線方式所傳輸之電力，該控制子單元及電力接收單元電性連接一儲存單元，用以儲存該電力接收單元所接收之電力，並提供該些電力供子模組之各元件運作，最後，該儲存單元係電性 連接一電力傳輸子單元，該電力傳輸子單元係透過無線方式將該儲存單元內之電力傳輸出去。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

1‧‧‧主模組

11‧‧‧控制單元

12‧‧‧電力單元

13‧‧‧電力傳輸單元

131‧‧‧負載開關

132‧‧‧偵測電路

133‧‧‧傳送電路

134‧‧‧傳輸線圈

14‧‧‧通訊單元

15‧‧‧帽體

16‧‧‧螺桿

2、2a~2c‧‧‧子模組

21‧‧‧控制子單元

22‧‧‧通訊子單元

23‧‧‧電力接收單元

231‧‧‧接收電路

232‧‧‧接收線圈

24‧‧‧儲存單元

25‧‧‧電力傳輸子單元

26‧‧‧輸入單元

27‧‧‧輸出單元

28‧‧‧本體

29‧‧‧穿槽

3‧‧‧磁性物

第一圖、係為本發明之系統方塊圖。

第二圖、係為本發明之局部電路方塊圖。

第三圖、係為本發明之電力資料傳輸架構圖。

第四圖、係為本發明之立體結構圖。

第五圖、係為本發明之另一實施例立體結構圖。

請參閱第一圖，係為本發明之系統方塊圖。如圖所示，本發明之模組化電子組合裝置係主要包括一主模組1(Master module)及至少一子模組2(Slave module)，其中該主模組1係包括一控制單元11，該控制單元11係用以控制整個主模組1之功能運作，並具有偵測子模組2是否產生電性連接之功能，於本實施例中該控制單元11係為一種微控制器，該控制單元11係電性連接一電力單元12，該電力單元12係用以電性連接外部電力，用以儲存電力並提供電力供主模組1及所連接之子模組2功能運作；該控制單元11另電性連接一電力傳輸單元13，該電力傳輸單元13係與電力單元12及該控制單元11電性連接，該電力傳輸單元13係用以接收來自電力單元12所傳送之電力後，再以無線方式傳送至 該子模組2上進行電力供輸；該控制單元11再電性連接一通訊單元14，該通訊單元14係作為主模組1之通訊管道，以與子模組2或其他外部裝置進行建立資訊傳輸管道。

續參閱第一圖。而該子模組2係電性連接於該主模組1，該子模組2更包括一控制子單元21，於本實施中該控制子單元21係為一種微控制器，該控制子單元21係用以控制整個子模組2之功能運作，該控制子單元21係電性連接一通訊子單元22，該通訊子單元22係透過無線方式與該通訊單元14建立無線電性連接，以建立資訊傳輸管道，於本實施例中該通訊子單元22與通訊單元14間之傳輸管道僅涉及資訊流通，不涉及到電力傳輸；又，該控制子單元21係電性連接一電力接收單元23，該電力接收單元23係透過無線方式與主模組1之電力傳輸單元13產生電性連接，以接收透過無線方式所傳輸之電力，該電力接收單元23更電性連接一儲存單元24，該儲存單元24亦電性連接該控制子單元21，該儲存單元24於本實施例中係為一種電池或電容之任一種，用以儲存該電力接收單元23所接收之電力，並提供該些電力供子模組2之各元件運作，該儲存單元24再電性連接一電力傳輸子單元25，電力傳輸子單元25係透過無線方式將該儲存單元24內之電力傳輸出去；另，該控制子單元21係電性連接一輸入單元26及一輸出單元27，於本實施例中該輸入單元係為感應器或是按鈕等之任一種，該輸出單元27則為一種發光二極體(LED)、顯示面板或蜂鳴器等任一種輸出設備，該輸入單元26用以產生輸入動作，並透過通訊子單元22傳送該輸入訊號至該主模組1上，再傳送至外部裝置上，而該輸出單元27係受該控制子單元21所傳來之控制訊號而運作，該控制訊號可經由外部裝置輸入後，經由該主模組1之通訊單元14傳至該通訊子單元22後，再傳至該輸出單元27進行作動。

請參閱第二圖，係為本發明之局部電路方塊圖。如本圖所示，該主模組1之電力傳輸單元13與子模組2之電力接收單元23係透過無線方式進行電力傳送，該電力傳輸單元13更包括一負載開關131(Load Switch)，該負載開關131係作為電力導通之用，該負載開關131更電性連接一偵測電路132及一傳送電路133，該傳送電路133再電性連接一傳輸線圈134(Tx coil)，其中該偵測電路132於本實施例中為一種接收線圈(Rx coil)偵測電路，該偵測電路132若偵測到接收線圈(Rx coil)存在時，該偵測電路132係送出一訊號至該負載開關131進行導通工作，以使電力輸入至該傳送電路133，而該傳送電路133則將電力藉由所電性連接之傳輸線圈134以無線方式送出；而該子模組2之電力接收單元23則更包括一接收電路231及一接收線圈232(Rx coil)，該接收線圈232係電性連接該接收電路231，該接收線圈232係與該傳輸線圈134相對應後，用以接收電力並轉送至該接收電路231上，該接收電路231會進行交流電轉換成直流電，以進行後續電力之使用或儲存；此外，該電力傳輸子單元25係與該電力傳輸單元13具有相同之電路結構，在此不再贅述，該電力傳輸子單元25用以將電力以同樣之方式往下一個電性連接之子模組2輸送電力，致使每個連接之子模組2皆有電力可使用；因此，如第三圖之電力資料傳輸架構圖所示，該主模組1與複數子模組2a~2c透過無線方式電性連接後，各子模組2a~2c之資料傳輸係直接回傳至該主模組1上，而各子模組2a~2c之電力供應，則是分別透過主模組1之電力傳輸單元13與子模組2之電力接收單元23進行傳輸，再由各子模組2之電力傳輸子單元25再往下一個所電性連接之子模組2輸送電力。

請參閱第四圖，係為本發明之立體結構圖。如圖所示，於本實施例中，該主模組1之外觀係呈螺桿狀，該主模組1係具有一帽體15，該帽體15係 用以容設該主模組1其他各元件於其內，該帽體15上再延伸出一螺桿16，該螺桿16上係具有螺紋；而該子模組2於本實施例中之外觀係呈中空螺帽，該子模組2具有一本體28，該本體28係呈六角形，子模組2之輸入單元26及輸出單元27可設置於該本體28之外週面上，於該本體28軸心位置具有一穿槽29，該穿槽29內週面上具有螺紋，藉此結構，致使該子模組2透過旋接方式與該主模組1進行組裝，並產生前述之電性連接。

此外，如第五圖之另一實施例立體結構圖所示，該主模組1及子模組2係呈方塊狀，於各方塊之周面上接埋設一個或以上之磁性物3，於本實施例中，該主模組1及子模組2之方塊體之各周面角端上皆埋設有一磁性物3，藉由該些磁性物3之磁性作用，以使該主模組1及子模組2進行組合或堆疊之組接功能。

惟以上所述之實施方式，是為較佳之實施實例，當不能以此限定本發明實施範圍，若依本發明申請專利範圍及說明書內容所作之等效變化或修飾，皆應屬本發明下述之專利涵蓋範圍。

Claims (15)

1. 一種模組化電子組合裝置，係包括：一主模組，該主模組更包括：一控制單元，係用以控制整個該主模組功能運作；一電力單元，係電性連接該控制單元，該電力單元用以電性連接外部電力，並儲存電力以提供電力供該主模組功能運作；一電力傳輸單元，係電性連接該控制單元與該電力單元，該電力傳輸單元係用以接收來自該電力單元所傳送之電力；一通訊單元，係電性連接該控制單元，該通訊單元用以作為該主模組之通訊管道；至少一子模組，係與該主模組電性連接，該主模組之該電力傳輸單元以無線方式將電力傳送至該至少一子模組，該至少一子模組更包括：一控制子單元，該控制子單元用以控制整個至少一子模組之功能運作；一通訊子單元，係電性連接該控制子單元，該通訊子單元係透過無線方式與該主模組之該通訊單元建立資訊傳輸管道；一電力接收單元，係電性連接該控制子單元，該電力接收單元係透過無線方式與該主模組之該電力傳輸單元產生電性連接，以接收透過無線方式所傳輸之電力；一儲存單元，係電性連接該控制子單元及該電力接收單元，用以儲存該電力接收單元所接收之電力，並提供該些電力供該至少一子模組之各元件運作；一電力傳輸子單元，係電性連接該儲存單元，該電力傳輸子單元係透過無線 方式將該儲存單元內之電力傳輸出去，並可用於將下一個電性連接之該至少一子模組輸送電力。
2. 如申請專利範圍第1項所述之模組化電子組合裝置，其中該控制單元及該控制子單元係為一種微控制器。
3. 如申請專利範圍第1項所述之模組化電子組合裝置，其中該儲存單元係為電池或電容。
4. 如申請專利範圍第1項所述之模組化電子組合裝置，其中該至少一子模組更包括一輸入單元，該輸入單元係電性連接該控制子單元，該輸入單元用以產生輸入動作，並輸入訊號至該至少一子模組之該控制子單元分析處理。
5. 如申請專利範圍第4項所述之模組化電子組合裝置，其中該輸入單元係為感應器或按鈕。
6. 如申請專利範圍第1項所述之模組化電子組合裝置，其中該至少一子模組更包括一輸出單元，該輸出單元係電性連接該控制子單元，該輸出單元係受該控制子單元所傳來之控制訊號而運作。
7. 如申請專利範圍第6項所述之模組化電子組合裝置，其中該輸出單元係為一發光二極體(LED)、顯示面板或蜂鳴器。
8. 如申請專利範圍第1項所述之模組化電子組合裝置，其中該電力傳輸單元更包括：一負載開關，該負載開關係作為電力導通之用；一偵測電路，係電性連接該負載開關，用以送出一訊號至該負載開關進行導通工作；一傳送電路，係電性連接該負載開關，用以輸送電力，該負載開關根據該偵測 電路之該訊號，使電力輸入至該傳送電路；一傳輸線圈，係電性連接該傳送電路，係將電力以無線方式送出。
9. 如申請專利範圍第8項所述之模組化電子組合裝置，其中該偵測電路係為一種接收線圈(Rx coil)偵測電路。
10. 如申請專利範圍第8項所述之模組化電子組合裝置，其中該至少一子模組之該電力接收單元更包括：一接收線圈，該接收線圈係與該傳輸線圈相對應後，用以接收電力並轉送；一接收電路，係電性連接該接收線圈，用以接收來自該接收線圈之電力，該接收電路會進行交流電轉換成直流電，以進行後續電力之使用或儲存。
11. 如申請專利範圍第8項所述之模組化電子組合裝置，其中該電力傳輸子單元係與該電力傳輸單元具有相同之電路結構。
12. 如申請專利範圍第1項所述之模組化電子組合裝置，其中該主模組外觀係呈螺桿狀，該至少一子模組外觀係呈中空螺帽。
13. 如申請專利範圍第1項所述之模組化電子組合裝置，其中該主模組係具有一帽體，該帽體係用以容設該主模組其他各元件於其內，該帽體上再延伸出一螺桿，該螺桿上係具有螺紋，該至少一子模組具有一本體，於該本體軸心位置具有一穿槽，該穿槽內週面上具有螺紋，致使該至少一子模組透過旋接方式與該主模組進行組裝，並產生前述之電性連接。
14. 如申請專利範圍第13項所述之模組化電子組合裝置，其中該本體係呈六角形。
15. 如申請專利範圍第1項所述之模組化電子組合裝置，其中該主模組及該至少一子模組係呈方塊狀，於各方塊之周面上接埋設至少一磁性物，藉由該 至少一磁性物之磁性作用，以使該主模組及該至少一子模組進行組合或堆疊之組接功能。