ЭЛЕМЕНТ КОНСТРУКТОРА С ЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ КОМПОНЕНТАМИ

Область техники, к которой относится полезная модель.
Полезная модель относится развивающим конструкторам, а более конкретно к элементам конструктора с электрическими компонентами, содержащим полый пластмассовый корпус, имеющий шипы с одной стороны корпуса и ответную полость для соединения с шипами другого элемента, причем, по меньшей мере, два шипа выполнены в виде металлических штифтов, между которыми расположен и электрически соединен с ними электрический компонент элемента конструктора, причем каждый штифт имеет расположенный с одной его стороны цилиндр с прорезью и расположенную с другой его стороны ответную полую втулку, выполненную с возможностью размещения и фиксации в ней цилиндра с прорезью штифта другого элемента.
Уровень техники.
Существует множество разборных детских конструкторов, которые позволяют за счет соединения деталей между собой собирать различные конструкции. Типичный представитель таких конструкторов - «Лего», в котором каждый элемент содержит полый пластмассовый корпус, имеющий шипы с одной стороны корпуса и ответную полость для соединения с шипами другого элемента.
Но общим недостатком таких конструкторов типа «Лего» является то, что хоть в таких конструкторах и могут присутствовать электрические компоненты (моторчики, лампочки, элементы питания), но они не предназначены для обучения детей основам электротехники и не позволяют из деталей одного конструктор собирать различные электрические схемы.
Известен из уровня техники элемент конструктора с электрическими компонентами, содержащий полый пластмассовый корпус, имеющий шипы с одной стороны корпуса и ответную полость для соединения с шипами другого элемента, см. описание к патенту на изобретение GB1139315, опубликован в 1969 году. В нем, по меньшей мере, два шипа выполнены в виде металлических штифтов, между которыми расположен и электрически соединен с ними электрический компонент элемента конструктора, причем каждый штифт имеет расположенный с одной его стороны цилиндр с прорезью и расположенную с другой его стороны ответную полую втулку, выполненную с возможностью размещения и фиксации в ней цилиндра с прорезью штифта другого элемента
Данное устройство является наиболее близким по технической сущности к заявленной полезной модели и взято за прототип к предлагаемой полезной модели.
Недостатком данного устройства является невысокое удобство крепления электрических компонентов к металлическим штифтам. Действительно, в данном решении каждый электрический компонент припаян к металлическим штифтам, и при необходимости его замены, например для ремонта или для создания нового функционального элемента конструктора, такая замена становится сложной, так как требует дополнительного оборудования, не входящего в комплект конструктора.
Раскрытие полезной модели.
Опирающаяся на это оригинальное наблюдение настоящая полезная модель, главным образом, имеет целью предложить элемент конструктора с электрическими компонентами, содержащий полый пластмассовый корпус, имеющий шипы с одной стороны корпуса и ответную полость для соединения с шипами другого элемента, причем, по меньшей мере, два шипа выполнены в виде металлических штифтов, между которыми расположен и электрически соединен с ними электрический компонент элемента конструктора, причем каждый штифт имеет расположенный с одной его стороны цилиндр с прорезью и расположенную с другой его стороны ответную полую втулку, выполненную с возможностью размещения и фиксации в ней цилиндра с прорезью штифта другого элемента, позволяющий как минимум сгладить, по меньшей мере, один из указанных выше недостатков, а именно обеспечить повышение удобства крепления электрических компонентов к металлическим штифтам, что и является поставленной технической задачей.
Для достижения этой цели полая втулка штифта имеет отверстие в стенке втулки, ориентированное перпендикулярно продольной оси втулки, при этом цилиндр с прорезью штифта расположен вне корпуса элемента, а полая втулка штифта расположена внутри корпуса элемента. Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность очень просто размещать конец любого электрического компонента - простого провода, резистора, диода, светодиода и проч. При этом не требуется припаивание.
Существует вариант полезной модели, в котором штифт имеет проточку в месте соединения цилиндра и втулки, обеспечивающую удержание и поворот штифта в корпусе элемента. Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность удержания штифта в корпусе элемента и одновременно возможность поворота относительно оси симметрии, что позволяет при попытке обеспечить контакт между штифтом и концом любого электрического компонента просто повернуть немного сам штифт вокруг оси симметрии. Таким образом обеспечивается плотное электрическое соединение с металлическим штифтом конца любого электрического компонента, размещаемого в элементе конструктора.
Существует также вариант полезной модели, в котором размер проточки выбран из условия соответствия толщине стенки корпуса для предотвращения продольного смещения штифта относительно корпуса. Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность исключения продольного смещения штифта относительно корпуса, что необходимо для долговечности элемента, а также для сохранения электрического контакта штифта и конца любого электрического компонента, размещаемого в элементе конструктора.
Существует, кроме того, и такой вариант полезной модели, в котором отверстие в стенке втулки выполнено круглым. Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность наиболее простого изготовления штифта.
Совокупность существенных признаков предлагаемой полезной модели неизвестна из уровня техники для устройств аналогичного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна» для полезной модели.
Краткое описание чертежей.
Другие отличительные признаки и преимущества полезной модели ясно вытекают из описания, приведенного ниже для иллюстрации и не являющегося ограничительным, со ссылками на прилагаемые рисунки, на которых:
- фигура 1 схематично изображает внешний вид элемента конструктора с электрическими компонентами, согласно полезной модели,
- фигура 2 схематично изображает внешний вид одного штифта элемента конструктора с электрическими компонентами, согласно полезной модели,
- фигура 3 схематично изображает разрез фрагмента элемента конструктора с электрическими компонентами, согласно полезной модели,
- фигура 4 схематично изображает внешний вид нескольких элементов, соединенных между собой, согласно полезной модели
- фигура 5 схематично изображает вид снизу элемента конструктора с электрическими компонентами, согласно полезной модели.
Согласно фигурам 1-5 элемент конструктора с электрическими компонентами содержит полый пластмассовый корпус 1, имеющий шипы 2 с одной стороны корпуса 1 и ответную полость для соединения с шипами другого элемента. По меньшей мере, два шипа выполнены в виде металлических штифтов 3, между которыми расположен и электрически соединен с ними электрический компонент элемента конструктора 4, причем каждый штифт 3 имеет расположенный с одной его стороны цилиндр 31 с прорезью и расположенную с другой его стороны ответную полую втулку 32, выполненную с возможностью размещения и фиксации в ней цилиндра с прорезью штифта другого элемента.
Полая втулка 32 штифта имеет отверстие 33 в стенке втулки, ориентированное перпендикулярно продольной оси втулки, при этом цилиндр с прорезью 31 штифта расположен вне корпуса 1 элемента, а полая втулка 32 штифта расположена внутри корпуса 1 элемента.
Штифт 31 может иметь проточку 34 в месте соединения цилиндра 31 и втулки 32, обеспечивающую удержание и поворот штифта 3 в корпусе 1 элемента.
Размер 34 проточки может быть выбран из условия соответствия толщине стенки корпуса для предотвращения продольного смещения штифта 3 относительно корпуса. На фигурах 1-5 проточка изображена специально не соответствующей толщине стенки корпуса, чтобы ее было видно.
Возможен вариант, когда штифт 3 выполнен разборным. Его части 32 и 31 могут соединяться между собой посредством резьбового соединения между ними с обеспечением проточки 34. Это очень удобно для первоначальной сборки элементов конструктора.
Отверстие 33 в стенке втулки может быть выполнено круглым.
Штифт 31 изготавливается из токопроводящего металла, а то время как корпус 1 - из нетоксичной пластмассы.
В качестве электрического компонента элемента конструктора 4 может использоваться как простой токопроводящий провод, так и любой электрический элемент - диод, триод, выключатель, переключатель, конденсатор, элемент питания, светодиод, геркон и так далее. На фигуре 5 в качестве электрического компонента элемента конструктора 4 изображен светодиод 41, который частично выступает из корпуса.
Осуществление полезной модели.
Элемент конструктора с электрическими компонентами работает следующим образом. Приводится не ограничивающий применения полезной модели вариант осуществления.
Этап А1. Подготавливают каждый элемент к использованию. Вместо шипов 2 элемента конструктора типа «Лего», как правило крайних, но не обязательно, устанавливают штифты 3 из металлического токопроводящего материала.
Этап А2. Между штифтами 3 размещают электрические компоненты, необходимые для дальнейшего использования. Для этого концы электрического компонента размещают в отверстия 33 каждого из штифтов. Для обеспечения электрического контакта между концом электрического компонента и соответствующим штифтом поворачивают вокруг своей оси каждый из штифтов. См. фиг. 5. Повторяют этап А2 для остальных элементов, размещая в них такие же или другие электрические компоненты.
Этап A3. Соединяют между собой различные или одинаковые элементы, образуя из них необходимые для учебного процесса электрические схемы, например, имитатор «кряканья» на двух транзисторах, схему, которая довольно точно имитирует звук подскакивающего металлического шарика и т.д.
Приведенные варианты работы полезной модели являются примерными и позволяют добавлять новые варианты или модифицировать описанные без потери возможности собирания из различных элементов разных электрических схем.
Промышленная применимость.
Предлагаемый элемент конструктора с электрическими компонентами может быть осуществлен специалистом на практике и при осуществлении обеспечивает реализацию заявленного назначения. Возможность осуществления специалистом на практике следует из того, что для каждого признака, включенного в формулу полезной модели на основании описания, известен материальный эквивалент, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «промышленная применимость» для полезной модели, а также критерию «полнота» для полезной модели.
В соответствии с предложенной полезной моделью заявителями был изготовлен опытный образец различных элементов конструктора с электрическими компонентами. Различные они были в том смысле, что содержали различные электрические компоненты.
В качестве исходного материала был использован конструктор типа «Лего». В нем были изменены элементы так, что вставлялись металлические штифты, имеющие в одной из своих частей отверстия для размещения концов электрических компонентов.
Опытная эксплуатация элементов конструктора с электрическими компонентами показала, что стало возможно:
- элементы использовать для построения наглядных электрических схем, что позволяет использовать их в качестве обучающего пособия по электротехнике;
- осуществлять быстрый ремонт элементов конструктора с электрическими компонентами, за счет возможности быстро руками извлечь электрический компонент из элемента и заменить его на новый;
- использовать сам конструктор в исходном варианте, когда его пластмассовые детали с размещенными в них металлически штифтами находятся отдельно, электрические компоненты - отдельно, пользователь сам по необходимости осуществляет сборку элементов конструктора с электрическими компонентами по своей потребности.
Все это, в конечном счете, обеспечивает выполнение достигаемого технического результата - повышение удобства крепления электрических компонентов к металлическим штифтам.
Преимуществом применения данной полезной модели является также то, что ее очень просто изготовить на базе любого конструктора типа «Лего».
Рекомендуется широко использовать данную полезную модель в различных образовательных учреждениях, в домашних условиях для развития электротехнических навыков у детей.