[发明专利]用于智能魔方的传感装置、球轴及智能魔方

说明书

本发明公开了用于智能魔方的传感装置、球轴和智能魔方。通过优化智能魔方的传感装置，只需要使用两块电路板，即可感应六个方向的转动状态，从而改变现有技术需要在每个方向设置PCB板及传感器的方案，使得本申请提供的智能魔方结构简单，装配方便，从而可以降低生产成本。

技术领域

本发明涉及益智玩具领域，尤其涉及转动状态可以被检测的智能魔方，以及构成该智能魔方的球轴，以及设置在球轴上的传感装置。

背景技术

魔方自被发明以来，已经成为了最受欢迎的益智玩具。而智能魔方，通过在魔方内设置传感装置，可以灵敏地捕捉到魔方每个面转动的状态并记录下来，通过通信单元如蓝牙，将魔方的转动状态发送到智能终端设备，并可接受智能终端设备的控制命令，实现对魔方的控制。智能魔方增加了魔方的可玩性和趣味性，成为了很多魔方爱好者的首选。

现有技术提供的智能魔方，为了灵敏地捕捉到每个面的转动状态，在魔方六个面的每个面上均需要对应设置单独的PCB(Pr i nted Ci rcuit Board,印制电路板)，并配置传感器。如本申请人在先申请的公开号为CN111643884A、CN113624116A的中国专利申请。

现有技术提供的智能魔方，虽然能很好地检测每个面转动角度的，但是却存在以下不足之处：

(1)现有技术提供的智能传感器大部分采样了金属刷片传感器，金属刷片存在磨损的问题，也存在相互配合的松紧度问题，从而影响了传感器的使用寿命，导致使用时间一长，传感器会失能，从而不能准确感应魔方相应面转动的角度，导致传感器功能失效错乱。同时，金属刷片之间的接触摩擦，也影响了手感；

(2)现有技术提供的智能魔方，产品的六个面上，每个面需要单独设置PCB并配上传感器，同时，安装的时候还需要使得相互邻接的面之间相互垂直，这要求每个面精度都非常高，这导致整个智能魔方的结构复杂，安装时的难度高，增加了智能魔方的成本，导致智能魔方的价格居高不下。而当用户拿到智能魔方后，其不能随便拆卸智能魔方，因为如果其不能按相应精度重新装配好各个面，则会极大地影响智能魔方传感器的感应精度和灵敏度，同时影响转动手感，这造成了用户维修智能魔方的困难，也减少了用户，特别是青少年用户探究智能魔方结构的热情。

发明内容

针对现有智能魔方存在的上述技术问题，本发明实施例提供了一种用于智能魔方的传感装置，通过改进传感装置结构，可以不需要再针对每个面设置PCB板和金属刷片传感器，从而使得采用本申请提供的传感装置的球轴的结构得到极大简化，采用该球轴的智能魔方的结构大为降低。本申请实施例进一步提供了上述的用于智能魔方的球轴，以及使用上述球轴的智能魔方。

本发明第一实施例提供一种用于智能魔方的传感装置，包括：主电路板，所述主电路板设置有微控制单元，所述主电路板包括设置在主电路板正面的第一电路板面、和设置在主电路板反面的第二电路板面；以所述第一电路板面中心为原点构建一平面直角坐标系，以X轴正向为第一方向、X轴负向第三方向、以Y轴正向为第二方向和以Y轴负为第四方向；在每个方向上对应设置第一电子感应元件、第二电子感应元件、第三电子感应元件和第四电子感应元件；在所述第二电路板面中间区域设置第五电子感应元件；每个所述电子感应元件均与所述微控制单元通信连接；从电路板：所述从电路板设置在与所述第一电路板面平行的预设平面上，所述预设平面与所述第二电路板面分居所述第一电路板面两侧，所述从电路板上设置有与微控制单元通信连接的第六电子感应元件。

本发明实施例提供的传感装置，只需要主电路板和从电路板两块电路板，两块电路板之间不需要在装配的过程中去精确控制它们之间的角度关系。电子感应元件设置在电路板表面上，对于现在的工艺组装制造水平来说，都可以做到非常快速和精准地将每一个电子感应元件安装到位。因此，本申请提供的传感装置，极大地简化了结构，也就简化了魔方组装时的工艺，可以提高生产智能魔方的效率，从而降低了智能魔方的成本。同时，当智能魔方需要维修时，用户也可以自行拆开魔方，再次装配的时候不需要复杂的精确角度调整步骤，可以方便用户进行维修或者探究智能魔方的内部结构。