CN102436435A - 改良式电子算盘 - Google Patents

Abstract

一种改良式电子算盘，主要改良在于电子算盘显示及输入感应方式。将先前电子算盘感应方式必须装置感应器于算盘珠轴及及算珠上，改良为置于盘面上，简化珠轴及算珠的生产，降低成本；并修改算珠外型，将一般侧面圆形的算珠修改为切去一部分，让算珠底部接近盘面地方有一平整的切面可以贴反光片，以利盘面上内嵌的红外反射感应器，感应算珠位置。

Description

改良式电子算盘

技术领域

本发明系关于一种电子算盘的创作设计，尤指一种带反射片的红外反射感应方式及带算珠显示的电子算盘。 

背景技术

算盘是中国古老的发明，自电子计算器发明以后，算盘依然存在，并且随着微处理机的发明，有了电子算盘的产生。有些维持传统算盘外观的发明，如中国专利CN85101486 及CN2168287 及台湾专利093119429，都必须有一个机制来感应算珠位置。以CN85101485而言是使用磁感应因此必须在算珠里埋入磁性物，而CN2168287是用红外光对射感应，必须在珠轴上埋上发光LED（发光二极管），台湾专利093119429说明中使用感应器可为磁簧开关、触碰开关、光耦合器、电磁感应器任一种，但是其实施方式中的电磁感应方式和CN85101486专利一样必须在算珠中埋磁性物。因此，算珠及珠轴的生产步骤复杂，安装也困难，增加了生产成本。因此必须有更简易的感应及显示方式，才能将电子算盘更普及，延续算盘在现代生活的应用。 

发明内容

一般感应方式中，电磁感应单价最高，需要磁铁及霍耳感应器，红外线光感应其次，微动开关最低。但是微动开关一般故障率最高，因此在考虑可靠性之下，本发明以红外感应方式感应算珠位置。红外感应算珠方式如中国专利CN2168287（图1）所示，将发射管装于珠轴中，珠轴中钻出孔可以发射红外光到盘面的接收管，此光孔可以被算珠遮挡，因此移动算珠时，于盘面上的接收管即可依有无发射光来感应出算珠位置。虽然算珠可以用一般算珠，但是珠轴的设计却相对复杂，且每个珠轴必须考虑供电问题。 

而专利093119429虽然有提到可以用光耦合器为位置感应器，但是实施方式中没有具体说明，因为一般光耦合器指Photo coupler系发射与接收管都封装在一起，用来电气上隔离输入输出用，与一般红外光电感应方式不同。一般红外光电感应，分为对射射及反射式。对射式如图1的设计是对射式，发射管光线直接射到接收管。反射式的光电感应，发射管光线经由反射片或其它物体反射到接收管，而不直接射到接收管。一般电子算盘中没有使用反射式红外光电感应方式，系因为一般算珠边缘的形状为尖锥或圆弧状，无法贴反光贴片。而没有反光亮片，即使把反射式红外感应器安装在算珠下方，发射光线算珠也不易把足够的光线反射到感应器的接收管。 

 因此同样是以红外感应方式，我们采用反射外加反射亮片的感应方式，在算珠下方盘面的各个算珠移动位置上安置红外发射及接收管，用来感应算珠位置。为使该感应位置在有算珠跟无算珠时接收管的红外接收量差异加大，因此在算珠下方贴上反射亮片。而为了使算珠下方能贴上反射片，算珠原有外型有部分修正，外观看起来跟原有算珠不同，在算珠下方有部分被截掉，因此产生一小部分平面可供贴亮反射片使用，因为修改的只是算珠的下部分，上半部维持原算珠的外观，不影响使用者原来拨动手感。而算珠只需修改外型，贴上一小片反射片或直接电镀上反光膜，珠轴可以使用一般珠轴不用内置线路。可以大大降低生产成本及时间。 

附图说明

指定代表图：图3

图1是光学电子算盘发明例

图2是本发明外观图

图3是本发明算珠构造侧面图

图4是本发明算珠构造底面图

图5是本发明电子电路框图

图6是本发明反射式感应矩阵电路

代表图组件简单说明：

1电子算盘本体

131算珠

132珠轴

1311算珠反射亮片

1331可见光LED透光罩

1332红外光LED透光罩

1333可见光LED

1334红外光发射管

1335红外光接收管

1336电路板。 

具体实施方式

本创作外观图如附图2，除了右边的传统算盘外观外，多了左边的显示器12及按键区11，显示器12使用液晶或一般LED（发光二极管）矩阵亦可，按键区11有0～9、小数点、＝、＋－×÷、功能键F1..等按键，显示器12跟按键区11主要功能在于教学及验证功能，当教学使用时，显示区可以显示教学讯息，让使用者自行依教学讯息于右侧算盘区练习题目，或者当一般计算器使用，可以让使用者验证自己以右侧算盘计算结果。 

右侧算盘区分为上栏14及下栏13区，在本实施例中我们使用上栏一算珠下栏四算珠的一四珠算盘，及使用5行的珠轴。要扩充更多的珠轴，或变更为上栏二算珠下栏五算珠的二五珠算盘，或上栏一下栏五的一五珠算盘，其原理类似不重复赘言。下栏13有5个下珠轴132，每个下珠轴132有4个算珠131，每个下珠轴132下方有5个显示及感应单元133位于本体1上，用来感应算珠131的位置，及于教学模式时提示使用者正确的算珠位置。上栏14有5个上珠轴142，每个上珠轴142有1个算珠141，每个上珠轴142下方有2个显示及感应单元143位于本体1上。所有的上下栏的显示及感应单元133与143构造一样如附图3，包括有一个可见光LED1333及红外发射管1334、红外接收管1335于电路板1336上，内嵌位于本体1内部，位置就在各算珠移动位置的下方，本图标以下算珠下方的显示及感应单元133为例，上算珠下方的显示及感应单元143构造相同；在本体上可见光lLED1333上方有可见光透光罩1331可以让光线透出，而算珠的材质为可透光材质，因此无论显示及感应单元133上方有无算珠，当可见光lLED1333发光时使用者都能看到，不致于被算珠遮住；在本体上红外发射管1334及红外接收管1335上方有红外线透光罩1332，用来过滤可见光让红外光透过，避免红外接收管被可见光干扰。本实施例中一个显示及感应单元使用一个可见光LED，必要时可以增加以增加亮度。在图3的算珠131下方我们可以看到跟一般算珠不同，被截去一部分以贴上反射亮片1311，可以在图4另一个视角看到底部有一个平面及贴上反射亮片1311的样子，反射亮片并没有贴满整个平面，以方便让可见光LED1333光线可以透出。 整个系统电路方块图如图5，主要有为微处理机21、红外反射感应器矩阵22、可见光LED矩阵23、显示电路24、按键矩阵25、电源电路26。微处理机21使用常见的8051兼容处理器，并选用特殊管脚推动能力较强的系列以直接可推动LED矩阵。显示电路21视显示器12使用液晶或LED矩阵，可以使用液晶专用驱动芯片如盛群HT16xx或LED矩阵专用驱动芯片如盛群HT1632，以简化设计。电源电路使用外部稳压管及电池切换接头，切换外部6伏特直流电压输入或内部1.5Vx4的电池输入，经过低压差稳压管转成5伏特供系统使用，可见光LED矩阵23及按键矩阵25都为习见电路因此不赘述。红外反射感应器矩阵22内部线路如图5，图5标示是MxN的矩阵，于本实施例中M=5、N=7，每个矩阵单元由一个红外接收管223及红外发射管224构成，红外接收管223接有上拉电阻221上拉到VCC(5伏特），红外发射管224串有限流电阻222以控制发射电流大小。上拉电阻及限流电阻选用适当的值，让红外接收管223上方没有反射片时，该SEGi（i=1~n)信号为高电位，而红外接收管223上方有反射片时，该SEGi信号为低电位。微处理机21推动COM1~COMm，若COMi(i＝1~m）的推动电流大于微处理机负荷，可以加一个晶体管放大，SEG1~SEGn的信号送到微处理机21，微处理机21逐次推动COM1~COMm，每次可以检查N个红外接受管状态，依此可以检查所有MxN个红外接收管状态，以判断现在算珠的位置。在本图中为解释方便，每个单元内都有上拉电阻，实际上所有同一SEG上的上拉电阻可以并联成一个即可。 

微处理机的软件部分可以分为正常模式及教学模式，正常模式时各显示及感应单元并不工作，系统左半部显示器12及按键11功能为一个计算器，而右半部即是一般算盘，使用者可以练习，必要时可以用左边的计算器验证。教学模式时，显示器12显示教学内容，使用者可以用按键11选择各式教学内容，教学模式时显示及感应单元用来感应使用者拨动算珠位置，并且以发光LED显示正确的算珠位置，以引导使用者依据正确的算珠位置来拨动学习，达到自我学习功能。 

Claims (4)

1.一种改良式电子算盘，系包含有：一算盘本体，系主要包含上栏及下栏、上下栏中有复数个算珠及复数个显示及感应单元，其中复数算珠系分组串接于上下栏的珠轴上，并可于珠轴上移动；一个电路板，系主要由一微处理器、一可见光LED矩阵电路、一红外反射感应器矩阵电路、一显示电路、一按键矩阵、一电源电路；可见光LED矩阵电路与红外反射感应器矩阵电路系与微处理器连接；显示电路系设于该本体，并与该电路板的微处理器连接；按键矩阵，系包含复数不同功能的按键，分别与电路板的微处理器连接；电源电路连接微处理器、可见光LED矩阵电路、红外反射感应器矩阵电路、显示电路、按键矩阵，提供所需电源。

2.如申请专利范围第1项所述之改良式电子算盘，该算珠下方有平面以贴上反射亮片或镀上反射膜。

3.如申请专利范围第1项所述之改良式电子算盘，该显示电路之显示部分为液晶显示或LED矩阵。 

4.如申请专利范围第1项所述之改良式电子算盘，该显示及感应单元包含：一个以上可见光LED、一个红外发射管、一个红外接收管、可见光透光罩、红外光透光罩，设置于本体上并分别对应一个算珠可移动位置；可见光LED由所述可见光LED矩阵电路所驱动，红外发射管与红外接收管由所述红外反射感应器矩阵电路所驱动；可见光LED矩阵电路及红外反射感应器矩阵电路，由微处理机控制，以显示该算珠位置及感应各算珠的位置。

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