CN104008687B - 一种基于红外光电技术的电子积木及其电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于红外光电技术的电子积木及其电路，依照电子积木电路用导片积木块将电源积木块、电感线圈积木块、555时基积木块、语音IC积木块、红外发射积木块、红外接收控制积木块和设有磁铁的转动轮盘拼装于拼装底板上。用外力拨动转动轮盘，当一个磁铁转至电感线圈L的上方，红外控制装置会接收到红外线信号且其红外接收电路导通，进而使电感线圈导通并产生排斥磁场推动转动轮盘。本发明将红外光电技术导入电子积木玩具产品，令红外光电与电磁动力技术有机结合，构成独特的电磁驱动系统，将无形的红外线通过动态方式来展现，为学生提供了一种全新的学习实践红外光电技术知识的电子实验教具。

Description

一种基于红外光电技术的电子积木及其电路

技术领域

本发明涉及智力拼装玩具、电子实验教具技术领域，尤其是指一种基于红外光电技术的电子积木及其电路。

背景技术

红外光电技术被认为是21世纪高新技术领域中必不可少的内容，其早就进入到我们日常生活的很多方面，已被普遍应用于家居生活、医疗、工业、军事和航天等领域。在电子实践教学中理应得到重点推广，但是智力拼装玩具、电子实验教具技术领域尚缺乏应用红外光电技术方面的知识理念，缺乏电子实践教学的全面性。在物理教学中，需要讲解光、电、磁等理论，尤其是对于光、电与磁驱动原理，为了让学生真实感受到这一理论，利用教具展现效果是最好的。

我们应该将红外光电技术导入电子积木玩具产品，令红外光电与电磁动力技术有机结合，构成独特的电磁驱动系统，让产品具有更高的技术层次，使得红外光电技术的知识性与电子积木的趣味性融为一体，培养学生的创造性思维和激发学习科学知识的兴趣，将娱乐和教育结合为一体。

发明内容

本发明针对现有技术的问题提供一种基于红外光电技术的电子积木及其电路，将红外光电技术的知识性与电子积木的趣味性融为一体，为学生提供了一种全新的学习实践红外光电技术知识的电子实验教具，激发他们学习科学知识的兴趣。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种基于红外光电技术的电子积木电路，包括红外发射器和红外控制装置，还包括脉冲电路、载波电路、电感线圈L和活动装置；所述红外控制装置包括红外接收器和用于控制电感线圈L导通的控制电路；所述脉冲电路用于产生与红外接收器相配合的脉冲信号；所述载波电路用于产生载波信号电流；所述活动装置包括转动轴，转动轴位于红外发射器和红外接收器之间，转动轴的自由端设置有磁铁，且该磁铁的磁场与电感线圈L产生的磁场相斥；脉冲电路产生的脉冲信号与载波电路产生的载波信号电流混合成发射信号电流，该发射信号电流触发红外发射器向外发射红外信号，当红外接收器接收到持续的红外信号后，其控制电路和电感线圈L迅速导通并随即进入静止保护状态。

其中，所述脉冲电路内包括有555时基IC以及外围电路；所述载波电路包括有可产生声频信号的语音IC。

其中，还包括有连接于电感线圈L的一端和电源U的正极之间的指示灯。

进一步的，还包括连接于电源U一端的开关K。

一种基于红外光电技术的电子积木，包括拼装底板、多块设有金属连接片的导片积木块和电源积木块，还包括有电感线圈积木块、555时基积木块、语音IC积木块、设有支架的红外发射积木块和红外接收控制积木块，用导片积木块将电源积木块、电感线圈积木块、555时基积木块、语音IC积木块、红外发射积木块和红外接收控制积木块拼装于拼装底板上；所述电感线圈积木块拼装于红外发射积木块、红外接收控制积木块之间，在电感线圈积木块的上方设置有转动轮盘，所述转动轮盘通过其中心轴搭接于红外发射积木块、红外接收控制积木块的支架上；所述转动轮盘上按等距比例安装有若干个磁铁，且每个磁铁的内侧分别设有一个导光孔。

其中，所述拼装底板还拼装有指示灯积木块，所述指示灯积木块的一端与电源积木块的正极电连接，其另一端与电感线圈积木块的一端连接。

其中，还包括用于控制电路通断的开关积木块，所述拼装底板上拼装有两个电源积木块，所述开关积木块连接于两个电源积木块之间。

其中，所述红外发射积木块的支架与中心轴之间设置有由第一齿轮和第二齿轮互相啮合组成的齿轮组，所述第一齿轮套设于中心轴的一端，所述第二齿轮可转动安装于红外发射积木块的支架上。

本发明的有益效果：

本发明所提供的基于红外光电技术的电子积木依照该电子积木电路用导片积木块将电源积木块、电感线圈积木块、555时基积木块、语音IC积木块、红外发射积木块和红外接收控制积木块拼装于拼装底板上，另外将设有磁铁的转动轮盘通过其中心轴搭接于红外发射积木块、红外接收控制积木块的支架上，所述转动轮盘上按等距比例安装有若干个磁铁，且每个磁铁的内侧分别设有一个导光孔。当接通电源，红外发射器即进入工作状态，红外控制装置则进入待机状态；用外力拨动转动轮盘，当一个磁铁转至电感线圈L的上方，红外控制装置的红外线接收头就会接收到透过导光孔的红外线信号，使得红外控制装置的红外接收电路导通，进而使电感线圈导通并产生排斥磁场推动转动轮盘；当磁铁离开电感线圈L后，红外线接收头接收不到红外线信号，红外接收电路停止工作，电感线圈L即不导通；转动轮盘在惯性作用下再将另一个磁铁推送到电感线圈L的上方，红外接收电路会再次导通，电感线圈L也就再次产生磁场推动转动轮盘，这样周而复始，转动轮盘就会不停旋转。

本发明将红外光电技术导入电子积木玩具产品，令红外光电与电磁动力技术有机结合，构成独特的电磁驱动系统，让产品具有更高的技术层次。尤其是将无形的红外线通过动态方式来展现，让学生更容易感受理解和掌握应用红外线的电子理论知识，将红外光电技术的知识性与电子积木的趣味性融为一体，为学生提供了一种全新的学习实践红外光电技术知识的电子实验教具，激发他们学习科学知识的兴趣。

附图说明

图1为本发明一种基于红外光电技术的电子积木电路简图。

图2为本发明一种基于红外光电技术的电子积木的俯视图。

图3为本发明一种基于红外光电技术的电子积木的立体图。

在图1至图3中的附图标记包括：

1—脉冲电路 2—载波电路 3—红外发射器

4—红外控制装置 5—活动装置 6—指示灯

7—拼装底板 8—导片积木块 9—电源积木块

10—电感线圈积木块 11—555时基积木块 12—语音IC积木块

13—支架 14—红外发射积木块 15—红外接收控制积木块

16—转动轮盘 17—中心轴 18—磁铁

19—导光孔 20—开关积木块 21—指示灯积木块

22—第一齿轮 23—第二齿轮。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。参见图1至图3，以下结合附图对本发明进行详细的描述。

如图1所示，本发明所提供的一种基于红外光电技术的电子积木电路，本电路还设有电源U，所述电源U由电源U1和电源U2串联组成；进一步的，还包括连接于电源U一端的开关K，优选的所述开关K连接在电源U1和电源U2之间，快速实现对电源U1和电源U2的通断控制。

本发明所述基于红外光电技术的电子积木电路，包括红外发射器3和红外控制装置4，还包括脉冲电路1、载波电路2、电感线圈L和活动装置5；所述红外控制装置4包括红外接收器和用于控制电感线圈L导通的控制电路；所述脉冲电路1用于产生与红外接收器相配合的脉冲信号；所述载波电路2用于产生载波电流；所述活动装置5包括转动轴，转动轴位于红外发射器3和红外接收器之间，转动轴的自由端设置有磁铁，且该磁铁的磁场与电感线圈L产生的磁场相斥；脉冲电路1产生的脉冲信号与载波电路2产生的载波信号电流混合成发射信号电流，该发射信号电流触发红外发射器3向外发射红外信号，当红外接收器接收到持续的红外信号后，所述的控制电路和电感线圈L即迅速导通并随即进入静止保护状态。在本实施例中，所述脉冲电路1内包括有555时基IC以及外围电路，如图1所示所述的外围电路由三个电阻构成；所述载波电路2包括有可产生声频信号的语音IC。

当开关K闭合使得电源U1与电源U2接通，脉冲电路1、载波电路2和红外发射器3即进入工作状态，红外控制装置4则进入待机状态，即静止保护状态；具体的，在接通电源之后，脉冲电路1的555时基IC以及外围电路产生高频的脉冲信号，载波电路2的语音IC产生音频信号，脉冲信号加载于音频信号上形成音频脉冲信号，然后音音频冲信号传送到红外发射器3，激励红外发射器3向红外控制装置4发出连续的红外线，接着红外控制装置4间断地接收到来自红外发射器3的红外线之后，红外控制装置4内部的工作电路亦开始导通，使得电感线圈L导通；此时通过用外力拨动活动装置5，当其中的一个磁铁转至电感线圈L的上方，电感线圈L导通并且产生排斥磁场推动活动装置5；当磁铁离开电感线圈L后，电感线圈L即不导通；活动装置5在惯性作用下再将另一个磁铁推送到电感线圈L的上方，电感线圈L也就再次导通产生磁场推动活动装置5，这样周而复始，使得活动装置5不停旋转。

在本实施例中，所述的电子积木电路还包括有连接于电感线圈L的一端和电源U的正极之间的指示灯6。作为优选的，所述指示灯6为LED指示灯。当活动装置5旋转时，电感线圈L的电流会时通时断的，由于活动装置5在转动的时候受到惯性力的作用，难以察觉电路的通断的。因此通过LED指示灯的闪烁来直接表现，将无形（看不见）的红外线通过动态闪烁的方式来展现，让学生更容易感受理解和掌握应用红外线的电子理论知识。

在本实施例中，所述红外接收器为能接收间断信号的红外线接收头。红外线接收头(又称红外线接收模组,IRM)是集成红外线接收PD二极管、放大、滤波和比较器输出等的YX0038MIC模块。其体积比较小，抗干挠能力强而且能抵挡环境干挠光线。因此比较适用于电子积木的电路应用。

如图2和图3所示，本发明提供一种基于红外光电技术的电子积木，包括拼装底板7、多块设有金属连接片（在图中未标出）的导片积木块8和电源积木块9，还包括有电感线圈积木块10、555时基积木块11、语音IC积木块12、设有支架13的红外发射积木块14和红外接收控制积木块15，在本实施例中根据图1的电路原理图用导片积木块8将电源积木块9、电感线圈积木块10、555时基积木块11、语音IC积木块12、红外发射积木块14和红外接收控制积木块15拼装于拼装底板7上；所述电感线圈积木块10拼装于红外发射积木块14、红外接收控制积木块15之间，在电感线圈积木块10的上方设置有转动轮盘16，所述转动轮盘16通过其中心轴17搭接于红外发射积木块14、红外接收控制积木块15的支架13上；所述转动轮盘16上按等距比例安装有若干个磁铁18，且每个磁铁18的内侧分别设有一个导光孔19。在本实施例中，还包括用于控制电路通断的开关积木块20，所述拼装底板7上拼装有两个电源积木块9，所述开关积木块20连接于两个电源积木块9之间。

当开关积木块20闭合使得接通两个电源积木块9连通，所述555时基积木块11、语音IC积木块12、红外发射积木块14即进入工作状态，红外控制装置15则进入待机状态；用外力拨动转动轮盘16，当其中的一个磁铁18转至电感线圈积木块10的上方，红外控制装置15的红外线接收头（在图中未标出）就会接收到透过导光孔19的红外线信号，使得红外控制装置15的红外接收电路导通，进而使电感线圈积木块10导通并产生排斥磁场推动转动轮盘16；当磁铁18离开电感线圈积木块10后，红外发射积木块14连续发射过来的红外线被阻挡，红外线接收头就接收不到红外线信号，那么红外接收电路停止工作，此时电感线圈积木块10就不导通；转动轮盘16在惯性作用下再将另一个磁铁18推送到电感线圈积木块10的的上方，红外接收电路会再次导通，电感线圈积木块10也就再次产生磁场推动转动轮盘16，这样周而复始，转动轮盘16就会不停旋转。

本发明将红外光电技术理念及其电路融合入电子积木及教具领域，利用光、电、磁和动体（转子）四者之间的互相制衡来达到传动效果，提供了一种全新概念的电子积木模式，其结构简单，便于拼装使用，将无形（看不见）的红外线通过动态方式来展现，让学生更容易感受理解和掌握应用红外线的电子理论知识。本发明将红外光电技术导入电子积木玩具产品，令红外光电与电磁动力技术有机结合，构成独特的电磁驱动系统，让产品具有更高的技术层次。将红外光电技术的知识性与电子积木的趣味性融为一体，为学生提供了一种全新的学习实践红外光电技术知识的电子实验教具，激发他们学习科学知识的兴趣。

在本实施例中，所述拼装底板7还拼装有指示灯积木块21，所述指示灯积木块21的一端与电源积木块9的正极电连接，其另一端与电感线圈积木块10的一端连接。当转动轮盘16旋转时，电感线圈积木块10的电流会时通时断的，由于转动轮盘16在转动的时候受到惯性力的作用，难以察觉电路的通断的。因此通过指示灯积木块21的闪烁来直接表现，将无形（看不见）的红外线通过动态闪烁的方式来展现，让学生更容易感受理解和掌握应用红外线的电子理论知识。由于电子积木的转动轮盘16通过其中心轴17搭接于红外发射积木块14、红外接收控制积木块15的支架13上的，在转动的过程或待机状态时，若不慎人为地将转动轮盘16取下，红外发射积木块14还是会持续发射红外信号的，此是，红外接收控制积木块15即会在1-2秒的时间内进入静止保护状态，红外接收控制电路停止工作，指示灯积木块21就会自动熄灭。

在本实施例中，所述红外发射积木块14的支架13与中心轴17之间设置有由第一齿轮22和第二齿轮23互相啮合组成的齿轮组，所述第一齿轮22套设于中心轴17的一端，所述第二齿轮23可转动安装于红外发射积木块14的支架13上。当转动轮盘16旋转时，其中心轴17带动第一齿轮22旋转，而第一齿轮22和第二齿轮23互相啮合的，因此第二齿轮23也伴随着旋转，向学生展示了齿轮之间具有传递动力的作用效果。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (4)

1.一种基于红外光电技术的电子积木电路，包括红外发射器和红外控制装置，其特征在于：还包括脉冲电路、载波电路、电感线圈L和活动装置；

所述红外控制装置包括红外接收器和用于控制电感线圈L导通的控制电路；

所述脉冲电路用于产生与红外接收器相配合的脉冲信号；所述载波电路用于产生载波信号电流；

所述活动装置包括转动轴，转动轴位于红外发射器和红外接收器之间，转动轴的自由端设置有磁铁，且该磁铁的磁场与电感线圈L产生的磁场相斥；所述脉冲电路内包括有555时基IC以及外围电路；所述载波电路包括有可产生声频信号的语音IC；还包括有连接于电感线圈L的一端和电源U的正极之间的指示灯；

脉冲电路产生的脉冲信号与载波电路产生的载波信号电流混合成发射信号电流，该发射信号电流触发红外发射器向外发射红外信号，当红外接收器接收到持续的红外信号后，所述控制电路和电感线圈L迅速导通并随即进入静止保护状态。

2.根据权利要求1所述的一种基于红外光电技术的电子积木电路，其特征在于：还包括连接于电源U一端的开关K。

3.一种基于红外光电技术的电子积木，包括拼装底板、多块设有金属连接片的导片积木块和电源积木块，其特征在于：还包括有电感线圈积木块、555时基积木块、语音IC积木块、设有支架的红外发射积木块和红外接收控制积木块，用导片积木块将电源积木块、电感线圈积木块、555时基积木块、语音IC积木块、红外发射积木块和红外接收控制积木块拼装于拼装底板上；所述电感线圈积木块拼装于红外发射积木块、红外接收控制积木块之间，在电感线圈积木块的上方设置有转动轮盘，所述转动轮盘通过其中心轴搭接于红外发射积木块、红外接收控制积木块的支架上；所述转动轮盘上安装有若干个磁铁，且每个磁铁的内侧分别设有一个导光孔；所述拼装底板还拼装有指示灯积木块，所述指示灯积木块的一端与电源积木块的正极电连接，其另一端与电感线圈积木块的一端连接；还包括用于控制电路通断的开关积木块，所述拼装底板上拼装有两个电源积木块。

4.根据权利要求3所述的一种基于红外光电技术的电子积木，其特征在于：所述红外发射积木块的支架与中心轴之间设置有由第一齿轮和第二齿轮互相啮合组成的齿轮组，所述第一齿轮套设于中心轴的一端，所述第二齿轮可转动安装于红外发射积木块的支架上。