CN102402895A

CN102402895A - 一种电容式触摸发声地球仪

Info

Publication number: CN102402895A
Application number: CN2010102866176A
Authority: CN
Inventors: 刘延星; 郭勋; 赵伟峰; 吴惠琴
Original assignee: SHENZHEN PUTIANWAN TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: SHENZHEN PUTIANWAN TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2010-09-17
Filing date: 2010-09-17
Publication date: 2012-04-04

Abstract

本发明涉及一种触摸发声地球仪，通过在地球仪的壳体的内侧设置导电片，通过导线与电容式触摸控制单元相连接，手指触摸地球仪表面某点后，触摸信号被主控单元接受处理，扬声器就会发出对应于某点的语音信息，简单触摸，趣味学习地理知识，使用寿命长，外表美观。

Description

一种电容式触摸发声地球仪

所属技术领域：

本发明涉及一种触摸点读发声装置，更确切的说是电容式手指触摸发声地球仪。

背景技术：

地球仪作为常用的地理教学仪器已经存在百年以上，近年来新产品不断涌现，为了更趣味，更方便的学习地理知识，已经出现了语音发声地球仪。如中国专利002471246提出了一个感应式地球仪，由球体、支架、感应笔，语音感应电路装置等部件组成，其球体为表面印刷有世界地图而你内部安装由传感器、语音存贮芯片、扬声器等组成的语音感应电路装置，该装置固定在球体内壁上，而在球体表面绘有世界各国的疆域范围的球体内壁中，固定有传感器触点，该触点与语音感应电路装置以导线相连接，语音感应装置的电源由高放能电池供给，使用时，用感应笔接近地球仪表面某国疆域，语音系统电路因感应而接通，即使播放声音。

中国专利012715689公开了一种触摸式语音地球仪，球体表面美国国家的首都位置处设置有与语音模块及电路相连接的触摸点，触点与电路用导线连接，使用时通过硬物或者手指触摸触点，语音电路因为数模而接通，及时播放触点所对应的语音资料。

中国专利2005100872415公开了一种触摸式电子发声图书、图板和地球仪，其技术方案是在内容下面设置机械触摸开关，触摸后接通电路，进行内容及时播放。中国专利2007200421824公开了一种触摸式的语音地球仪，也是采用在触摸点设置机械开关或者柔性开关的方法来开通电路。

最近，又有一些关于触摸开关的新技术用在语音地球仪上如柔性开关(FLEXKEY)，只是把传统的机械开关换成了柔性的，增加了使用寿命。

综上所述，现有的技术共分为两类，一是开关式触摸，一是电感式触摸，前者使用机械的或者柔性的开关模式，触摸后可以接通电路，起主要原理是通过触发，接通的电路，即使播放了语音内容，其优点是能够快速触发电路进行播放，缺点是使用寿命短，多次触摸后会失效，而且开关隐藏在球体表面印刷层的下面，隐藏太浅会引起会从外表面看到凹凸不平，不美观，隐藏太深会影响灵敏度，而且对于地球仪上有多点触摸的时候，会是一个十分庞大的线路，增加了成本。后则使用的是电感式触摸，起特点是使用寿命长，但触摸点的设置在球体的表面，同样会造成表面看是的凹凸不平，同时由于使用触摸的是一直触摸笔，不能简单的用手进行触摸，增加了成本，而且使用时不方便。

发明内容：

本发明就是为了克服上述问题，使用电容式触摸感应单元，来实现手触感应式语音地球仪。

近年来，电子技术的发展，电容式触摸感应技术已经成功应用在各种电器中，电容式触摸感应按键的基本原理就是一个不断地充电和放电的张弛振荡器。如果不触摸开关，张弛振荡器有个固定的充电放电周期，频率是可以测量的。如果我们用手指或者触摸笔接触开关，就会增加电容器的介电常数，充电放电周期就变长，频率就会相应减少。测量周期的变化，就可以侦测触摸动作，从而通过主控实现对语音播放的一一对应的即使播放。

具体的技术方案是：

1，首先在地球仪内壁上设置导电片，现在的地球仪制作方式有两种，一种是纸质的一种是塑料两半成型球，其球胆是塑料或者纸张的，在球胆的内壁上设置导电片，导电片的大小和形状和地球仪表面要发声区域的形状一致，比如一个国家的首都要发声，就在首都的位置设置一个圆形的形状，如果是趣味动物地球仪上的一个动物大熊猫要发声，导电片的形状就是动物图片的外形一直的形状，并对应的设置在这个动物的所在位置的球胆内壁上。这样把导电片设计在内壁上的好处是，避免了球体表面的凹凸不平。地球仪需要那些地方触摸发声，就在那里进行设置。没有数量限制，但导电片之间的不能接触连接，具有一定距离的的间隔。2，其次设置触摸控制单元，触摸控制单元以电容式触摸芯片为核心，一个灵敏度调节电容和一个多线口的导线接入端，一个辅助电路组成，触摸控制单元提供了一个灵敏度调节电容(0-10Pf)，保障了在一定范围内调整触摸灵敏度。对于灵敏度的影响有两个因素，一个是球体的材料，球体的材质的介电常数不同，比如ABS塑料为1.5-2.5，PS塑料2.4-2.56，纸张为2.5，不同的介电常数，在灵敏度调节时，介电常数越大的，采用的电容值越大，就是说越要调低灵敏度；对于球体的厚度，厚度越大，距离越远，同样需要调高灵敏度，调节电容设置较低的电容Pf值，直到适合手指触发的距离为最好。上述的导电片通过导线一接在接入端后，根据球体的介质和厚度调整灵敏度旋钮，使手指与导电片的距离成为一个恰当值，当人手指触摸或按压球体外壁所对应的导电片位置时，将在该导电片上造成电容值的微小改变，该电容值的改变通过连接线输入到触摸控制单元的感应器芯片内，通过芯片内部的运算，输出相应的信号给主控单元(MCU)，触摸控制单元。

3，然后设置主控单元(MCU)，主控单元(MCU)是一个指令收集、处理、发出中心，与触摸控制单元，电源，语音储存单元，扬声器相连接，当导电片被触摸并由触摸控制单元传入指令后，执行对应动作，执行完毕后马上进入休眠模式以节省功耗。MCU发出的下一个指令是给语音录入及播放单元。

4，最后，设置执行语音播放动作，驱动扬声器发声。语音播放电路在执行完播放任务后，马上进入休眠模式以节省功耗，扬声器的输出采用PWM方式驱动，获得最大输出效率。

通过上述技术方案，可以得到一个电容式触摸发声地球仪。具有以下特点：

1，导电片藏匿在地球仪的内胆内侧面，就避免了在地球仪表面看到有凹凸不平的现象；

2，发声的图标的形状可以和导电片形状一致，点击动物图标的任何位置均可发声，这样就能精确的指示点击位置，增加趣味性。

3，地球仪表面的印刷层(纸张或者塑料)因为不与机械开关接触，延长了使用寿命；

4，手指触摸灵敏度可调节，能根据用户的需求实现轻触或者微小距离不接触的情况下，感知手指的接近而发声；

5，电容式感应触摸使用寿命长，触摸次数巨大；

6，优化设计系统，可以起到省电，并对环境和人体无损；

7，手指与球体的距离可以调节，根据用户的习惯，手指与球体的距离在0-1CM范围内可以调节，这样就增加了使用的宽容度；

8，整套设置价格低廉，便于市场推广。

附图说明：

图1，地球仪内胆和触摸电路示意图

图2，单个触摸局部放大示意图

图3，电路图

图4，组装后效果图

附图中1地球仪壳，2导电片，3，导线，4触摸控制单元，41，触摸控制灵敏度调节钮，42触摸控制单元导线接入口，43触摸控制单元与主控链接线，5地球仪表面印刷层，6手指，7主控单元MCU，8电池，9语音存储单元，10扬声器。11支架，12底座，D手指与球体的距离。

具体实施方式：

下面通过实施例进一步说明本发明的装置制作过程。

实施例一，触摸发声地球仪

地球仪球壳1采用ABS塑料，厚度为2MM，触摸点选择为世界上32世界大城市，如北京、纽约、伦敦、东京等共32个，导电片2采用金属铜箔，厚度为0.1MM，选定导电片2直径为1CM的圆片，黏贴在在城市对应的球壳内侧位置上，通过导线3与触摸控制单元42的一个接入口连接。根据球壳1的材质的介电常数2.5和厚度2MM设置触摸控制单元的灵敏度，采用2PF。

把上述城市的介绍录制成语音文件，存储在语音储存单元9中，主控单元7有一个数字处理中心，通过43接入触摸控制信号，能自动提取与被触摸的城市相应的语音文件，并指挥扬声器10即使播放出来，电源提供单元8，设置电压为4.5V，使用三节5号直流干电池。

通过本实施例，通过简单的手触，可以获得32个世界主要城市的语音信息简单播放的地球仪。

实施例二，触摸发声动物地球仪

球仪球壳1采用PS塑料，厚度为3MM，触摸点选择为世界上40个著名的动物，24的世界城市，如中国的熊猫和印度的大象等，导电片2采用金属铝箔，厚度为0.12MM，导电片形状要设置成与动物图文的外形想一致的形状，如熊猫和大象的分别设置成熊猫和大象的图片相一致的外型，城市发声的设置成如实施例一的那样的圆片，黏贴在在城市和动物对应的球壳内侧位置上，通过导线3与触摸控制单元42的一个接入口连接。根据球壳1的材质的介电常数2.1和厚度3MM设置触摸控制单元的灵敏度，采用1.5PF。

把上述城市的介绍录制成语音文件，存储在语音储存单元9中，主控单元7有一个数字处理中心，通过43接入触摸控制信号，能自动提取与被触摸的城市和动物相应的语音文件，城市为介绍，动物和叫声和介绍，并指挥扬声器10即使播放出来。电源提供单元8，设置电压为4.5V，使用三节5号直流干电池，可以放置在如图4中的地球仪的底座上。

通过本实施例，通过简单的手触，既可点击城市信息，也可以点击动物的图标，听到动物的叫声和介绍，最有趣的是点击不同形状动物的任何位置都能得到这个动物的叫声和介绍，具有很强的趣味性。

本发明的实施例还有很多，在此就不一一赘述，无论采用何种材料的地球仪，何种厚度的地球仪球壳，设置导电片的材质和形状如何变化，凡是采用电容式触摸方式进行的触摸发声地球仪，都是本发明的保护范围。

Claims

1.一种电容式触摸发声地球仪，包含：

一个设置有导电片的地球仪，其特征是导电片设置在地球仪球壳的内侧；

一个触摸可以调节灵敏度的电容式触摸控制单元，其特征是可以通过调节灵敏度，在一定的距离内感应到手指的触摸；

一个主控制单元MCU，其特征是能处理触摸星号，并把触摸点对应的语音信息一一对应的通过扬声器进行播放出来。

2.如权利要求1所述的电容式触摸发声地球仪，其特征在于，所述的地球仪的壳体内侧安装的导电片的处于与地球表面要发声的的图文对应位置。

3.如权利要求2所述的电容式触摸发声地球仪，其特征在于，所述的地球仪的壳体内侧安装的导电片的形状是和地球仪表面对应图文的形状相近和相似。

4.如权利要求2所述的电容式触摸发声地球仪，其特征在于，所述的地球仪的壳体内侧安装的导电片，其特征在于所述的导电片的材质可以是铜、铝、锌、石墨、碳系。

5.如权利要求1所述的电容式触摸发声地球仪，其特征在于，所述的导电片通过导线与触摸控制单元相连。

6.如权利要求1所述的电容式触摸发声地球仪，其特征在于，所述的触摸控制单元是电容式触摸控制单元。

7.如权利要求4所述的电容式触摸控制单元，其特征在于，所述的的触摸控制单元上设置有灵敏度调节电容和导电片多点接入端口。

8.如权利要求4所述的电容式触摸控制单元，其特征在于，所述的灵敏度调节电容是根据地球仪壳体的材质和厚度确定的，材料的介电常数越高，需要的的调节电容值越大；球壳的厚度约大，需要的调节电容值越小。

9.如权利要求4所述的电容式触摸控制单元，其特征在于，所述的触摸单元的触发来源于手指或者其他金属物体。

10.如权利要求1所述的电容式触摸发声地球仪，其特征在于，所述的于主控单元MCU能接受触控的信号、经过处理后、发出指令。

11.如权利要求1所述的电容式触摸发声地球仪，其特征在于，所述的主控单元MCU设置上有语音文件储存单元，并与主控单元MCU连接。

12.如权利要求1、8、9所述的电容式触摸发声地球仪，其特征在于，所述的地球仪上某点被触发后，主控制单元MCU能指令扬声器发出对应于受到触发的地球仪上某点的语音信息。

13.如权利要求1、8、9所述的电容式触摸发声地球仪，其特征在于，所述的扬声器、主电路、电池可以设置在地球仪球体的内部，也可以设置在地球仪的底座内。