一种STEAM教具及其所用主控制板的制作方法

文档序号:14988894发布日期:2018-07-20 21:48阅读:1244来源:国知局

本实用新型涉及STEAM教具领域,尤其涉及的是一种可提高STEAM教具体验感的主控制板。



背景技术:

STEAM是美国政府提出的教育倡议,即加强美国K12关于Science(科学)、Technology(技术)、Engineering(工程)、Arts(艺术)以及Mathematics(数学)的教育。STEAM教育的雷声绝不亚于国内的素质教育,大部分中小学都设有STEAM教育的经费开支,如今STEAM教育也被老师、校长、教育家们时时挂在嘴边,在STEAM教育的号召下,机器人、3D打印机进入了学校。

STEAM教育不仅仅是提倡学习这五个学科知识,更提倡的是一种新的教学方式:让学生们自己动手完成他们感兴趣的、并且和他们生活相关的项目,从过程中学习各种学科以及跨学科的知识。STEAM教育注重实践、注重动手、注重过程,希望让早教学习期间的孩子们通过制作自己喜欢的东西,在制作的过程中建构起关于科学、技术、工程、艺术和数学的知识。

STEAM教具就是STEAM教育中在培训老师指导下由学生们自己动手DIY出来的智能积木式金属玩具,例如可拓展变形的机器人小车、可编程教育机器人、娱乐机器人、比赛机器人、绘图机器人等等。

但是,现有STEAM教具中的主控制板并不是太完美,功能也不够强大,使得STEAM教具的电子料部分的成本较高,不利于STEAM教育在中国的普及和发展。

因此,现有技术尚有待改进和发展。



技术实现要素:

为解决上述技术问题,本实用新型提供一种STEAM教具所用主控制板,功能更为强大,且结构布局合理、成本低廉。

同时,本实用新型还提供一种STEAM教具,其所用主控制板功能更为强大、且电子料部分的成本较低。

本实用新型的技术方案如下:一种STEAM教具所用主控制板,包括一主线路板和可拆卸连接在该主线路板上的一功能板,所述功能板上设置有至少一组小板插座插针,所述主线路板上设置有至少一组主板插座插针,用于适配多款功能板的小板插座插针插入。

所述的STEAM教具所用主控制板,其中:在所述主线路板一边的边缘区域,横向设置有一排的电机接口座,每个电机接口座有4针,用于连接直流电机或者步进电机;在所述电机接口座内侧的主线路板区域,对应设置有呈一排排列的5P插座插针;每组5P插座插针由一个5P插针和一个5P插座组成,并与一个电机接口座相对应,用于连接传感器、步进电机驱动模块或者编码电机驱动模块;在其中一个电机接口座内侧的主线路板区域,设置有两个电机驱动芯片,以替换与该电机接口座相对应的一组5P插座插针。

所述的STEAM教具所用主控制板,其中:在靠近这两个电机驱动芯片的主线路板的角上,横向设置有一个用于接入直流6~12V的圆孔式DC插座,在该圆孔式DC插座内侧的主线路板区域,设置有用于过流保护的一第一自恢复保险丝,在该第一自恢复保险丝周边的主线路板区域,设置有两个用于防止反接的MOS管。

所述的STEAM教具所用主控制板,其中:在所述MOS管周边的主线路板区域,设置有呈一列排列的两组5P插座插针,用于连接传感器。

所述的STEAM教具所用主控制板,其中:在所述主线路板上与电机接口座相对的另一边边缘区域,设置有一排的RJ11接口座,用于连接自带MCU的传感器。

所述的STEAM教具所用主控制板,其中:在所述主线路板上与圆孔式DC插座呈对角的位置,设置有一USB方口座,且该USB方口座与RJ11接口座呈一排设置;在所述USB方口座内侧的主线路板区域,设置有一USB芯片和一第二自恢复保险丝,用于与所述USB方口座相关联;在该USB方口座处的主线路板的角上,还设置有一个自定义按键。

所述的STEAM教具所用主控制板,其中:在所述USB芯片周边的主线路板区域,设置有一个3P插座和两个3P插针,用于连接蓝牙、射频等无线模块;并在USB芯片下方的区域设置一RGB式LED灯。

所述的STEAM教具所用主控制板,其中:在所述主线路板上与圆孔式DC插座相对且位于同侧的角上,横向设置有一作为该主控制板总开关的两档行程开关。

所述的STEAM教具所用主控制板,其中:在所述两档行程开关与两个电机驱动芯片之间的主线路板区域,设置有一组用于连接直流5V大电流电源扩展模块的5P电源插座插针。

一种STEAM教具,包括主控制板,其中:所述主控制板为上述中任一项所述的STEAM教具所用主控制板。

本实用新型所提供的一种STEAM教具及其所用主控制板,由于在主线路板上采用了可拆卸连接的功能板,主线路板就可以根据需要更换不同的功能板,以利于实现多种功能,使得主控制板功能更为强大,且结构布局合理、成本低廉,降低了STEAM教具电子料部分的成本,非常适合STEAM教育在中国的普及和发展。

附图说明

图1是本实用新型STEAM教具所用主控制板的立体图;

图2是本实用新型STEAM教具所用主控制板在拆除功能板之后的俯视图。

具体实施方式

以下将结合附图,对本实用新型的具体实施方式和实施例加以详细说明,所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型,并非用于限定本实用新型的具体实施方式。

如图1和图2所示,图1是本实用新型STEAM教具所用主控制板的立体图,图2是本实用新型STEAM教具所用主控制板在拆除功能板后的俯视图,该主控制板包括一主线路板100和一功能板200,所述功能板200可拆卸连接在主线路板100上;其中,所述功能板200上焊接有一MCU(Microcontroller Unit,微控制单元) 201,并集成有与该MCU 201相关联的一晶振202、一复位按键203和一指示灯204,且该功能板200上设置有至少一组用于连接主线路板100的小板插座插针210,例如13P插针插座110和6P插座;所述主线路板100上设置有至少一组主板插座插针110,例如13P插针插座110和6P插针,用于适配插入多款功能板200的小板插座插针210;由此,该主线路板100就可以根据需要更换不同的功能板200,以利于实现多种功能,使得主控制板的功能更为强大,且结构布局合理、成本低廉。

优选地,可以将主线路板100上的蜂鸣器101设置在主板插座插针110内部的主线路板100区域;以优化主线路板100的线路设计。

在本实用新型STEAM教具所用主控制板的优选实施方式中,较好的是,在所述主线路板100一边的边缘区域,横向设置有一排的电机接口座120,例如图示的呈一排排列的5个电机接口座120,每个电机接口座120都有4针,用于连接直流电机或者步进电机,每个电机使用2针或4针;在这排电机接口座120内侧的主线路板100区域,对应设置有呈一排排列的几组5P插座插针130,例如图示呈一排排列的4组5P插座插针130,每组5P插座插针130都由一个5P插针和一个5P插座组成,并与一个电机接口座120相对应,用于连接传感器、步进电机驱动模块或者编码电机驱动模块。

优选地,在其中一个电机接口座120内侧的主线路板100区域,设置有两个电机驱动芯片135,以替换与该电机接口座120相对应的一组5P插座插针130,以使该主控制板在连接两个电机时不用再外接电机驱动模块。

较好的是,在靠近这两个电机驱动芯片135的主线路板100的角上,横向设置有一个用于接入直流6~12V的圆孔式DC插座140,在该圆孔式DC插座140内侧的主线路板100区域,设置有用于过流保护的一第一自恢复保险丝141,在该第一自恢复保险丝141周边的主线路板100区域,设置有两个用于防止反接的MOS管142。

较好的是,在所述MOS管142周边的主线路板100区域,设置有两组5P插座插针150,用于连接较为简单的传感器,且这两组5P插座插针150呈一列排列。

较好的是,所述主线路板100上与这排电机接口座120相对的另一边边缘区域,设置有一排的RJ11接口座160,例如图示呈一排排列的4个RJ11接口座160,用于连接较为复杂的带有MCU的传感器。

优选地,在所述RJ11接口座160与5P插座插针130之间的区域,可设置有一组8P插座(图未示出),用于连接需多个IO管脚的复杂传感器或者显示模块;所述8P插座位于主板插座插针110的外侧。

较好的是,在所述主线路板100上与圆孔式DC插座140呈对角的位置,设置有一USB方口座170,且该USB方口座170与RJ11接口座160呈一排设置;在所述USB方口座170内侧的主线路板100区域,设置有一USB芯片171和一USB晶振172,用于与该USB方口座170相关联。

较好的是,在所述USB方口座170处的主线路板100的角上,还设置有一个自定义按键173,用于在通过所述USB方口座170与电脑设备相连接的情况下,由用户使用相应的软件,对该自定义按键173进行编程使用。

较好的是,在所述USB芯片171周边的主线路板100区域,设置有一3P插孔座181和一4P插孔座182,或者设置有一个3P插座和两个3P插针(图未示出),用于连接蓝牙、射频等无线模块;同时,在所述USB芯片171下方的空白区域设置一RGB式LED灯(图未示出),以显示连接状态。

较好的是,在所述主线路板100上与圆孔式DC插座140相对且位于同侧的角上,可横向设置有一用于接入直流3~6V的4针DC插座144;在该4针DC插座144与RJ11接口座160之间,横向设置有一作为该主控制板总开关的两档行程开关146。

较好的是,在所述两档行程开关146与两个电机驱动芯片135之间的主线路板100区域,设置有一组5P电源插座插针190,用于连接直流5V大电流电源的扩展模块;所述5P电源插座插针190内部的主线路板100区域,设置有一第二自恢复保险丝191,用于保护所连接的电脑设备;或者,将此第二自恢复保险丝191设置在前述USB芯片171的周边,并取消掉USB晶振172。

基于上述各个实施例中的STEAM教具所用主控制板,本实用新型还提出了一种STEAM教具,包括主控制板,该主控制板可以是上述任一项实施例中所述的STEAM教具所用主控制板,以进一步推广STEAM教育在中国的普及和发展。

应当理解的是,以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不足以限制本实用新型的技术方案,对本领域普通技术人员来说,在本实用新型的精神和原则之内,可以根据上述说明加以增减、替换、变换或改进,而所有这些增减、替换、变换或改进后的技术方案,都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

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