CN1104920C - 电动玩具车竞赛轨道控制系统 - Google Patents

Abstract

一种用于电动玩具车竞赛轨道的遥控系统，该轨道是由一系列轨道段连接在一起形成以提供具有共同延伸的供电轨道对的车道，该供电轨道用于给其上运动的电动车提供能量。该系统包括一个由竞赛者相对各车道使用的发射机和与供电轨道电连接的接收机，所述发射机包括一个信号发生器，用于产生一个以无线的方式发射控制信号，所述接收机包括一个信号处理器，用于处理所接受的来自发射机的控制信号以确定提供给供电轨道的电压特性，从而控制相关的玩具车的运动。

Description

电动玩具车竞赛轨道控制系统

本发明涉及一种电动玩具车竞赛轨道控制系统。

电动玩具车竞赛轨道通常是已知的，它一般是由循环连接的轨道段构成以提供至少两个并行的车道。每个车道具有一对供电轨道，供电动车沿上面运动。玩具车由比赛者通过各自的手持控制器进行控制，该手持控制器由导线穿过电源拾取段和相应供电轨道连接。

本发明寻求提供一种用于玩具车竞赛轨道的改进控制系统，它比现有的控制系统更方便。

根据本发明，提供一个用于电动玩具车竞赛轨道的遥控系统，该竞赛轨道是由一系列轨道段连接在一起形成以提供具有共同延伸的供电轨道对的车道，该供电轨道用于给在其上运动的电动车提供能量。该系统包括一个由竞赛者相对各车道使用的发射机和与供电轨道电连接的接收机，所述发射机包括一个信号发生器，用于产生一个以无线的方式发射的控制信号，所述接收机包括一个信号处理器，用于处理所接受的来自发射机的控制信号，以确定提供给各对供电轨道的电压特性，从而控制相关的玩具车的运动。

最好是，控制信号以射频信号的形式从发射机发出并且由接收机接收。

更可取的是，射频信号是调幅的。

最好是接收机带有一个电压调节器，以确定提供给供电轨道的电压特性。

在第一优选实施例中，电压调节器被用来改变提供给供电轨道的电压值。

在第二优选实施例中，电压调节器被用来改变提供给供电轨道的电压占空比。

在第三优选实施例中，电压调节器被用来改变提供给供电轨道电压的频率。

较可取的是接收机被用来在一个预定范围内逐渐地调节提供给供电轨道的电压特性。

更可取的是，每个发射机装有一个可变电阻器，用来确定控制接收机的控制信号，以逐渐调节提供给供电轨道的电压特性。

另一种可取的方式中，接收机适于在预定值之间选择提供给供电轨道的电压特性。

更可取的是，每个发射机装有一个选择开关，用于确定控制接收机的控制信号以选择提供给供电轨道的电压特性。

在优选的装置中，接收机被用于电连接在供电轨道和用于所述竞赛轨道的电源单元之间。

较方便的是遥控系统适用于一种常规的竞赛轨道。

本发明还提供一个电动玩具赛车的轨道和所述遥控系统。

本发明通过举例的方式，结合附图进行更具体的描述，其中：

图1是根据本发明的由一个发射机和一个接收机构成的控制系统的一个实施例的顶视图，该控制系统用于包括循环轨道和一个电源单元的电动玩具竞赛轨道；

图2是图1的发射机的内部侧视图；

图3A和3B是图1的发射机和接收机的各操作线路的功能块图；

图4是图3的发射机的操作线路的电路图；

图5是图3操作线路的电路图；

图6A到6E是五条曲线，表示在图1的控制系统的控制下在竞赛轨道上运动的电动车的电压/速度关系；以及

图7A和7B是玩具车在不同操作状况下内部驱动机构的顶视图。

首先参照图1，有一个体现本发明的遥控控制系统10，该系统10由供竞赛者使用的两个发射机20和一个接收机30构成，发射机用来控制各自的电动玩具车(未示)和接收机用于包括循环的竞赛轨道40和电源单元50的电动玩具竞赛轨道系统。竞赛轨道40是由内部连接的轨道段41形成的环构成，以提供两个共同延伸的循环车道40A和40B，沿着该车道电动车在上面运动，竞赛轨道41包括一个电能输入轨道段42。每个车道40A/40B具有一个中央槽43和两条供电轨道44，中央槽用于引导沿上面运动的各玩具车的底部栓钉，供电轨道设置在槽43的相对侧，用于给玩具车提供电能。电能输入轨道段42具有一个外侧接头45，在其上具有和各自的供电轨道44电连接的两对接触端子45T。

电源单元50由一个电池盒51提供，该电池盒包括，例如八节电池以形成6V的直流电源(图5中的Vcc)。电池盒51具有前侧接头52，其上有与电池相连的两对供电端子52T。电源端子对52T通过导线和相应的接触端子45T连接，从而电源单元50和供电轨道44电连接。电池盒51包括一后侧接头53，其上有两对接触端子53T。每对接触端子53T表示在用于相应玩具车的相应供电轨道对44的电源电路中的一个断点和通过一个导线给常规手持控制器提供连接。控制器实际上是一个可变电阻器，用于控制提供给相应的供电轨道对44的电压，从而控制玩具车的速度。

竞赛轨道40和电源单元50的构造和操作，如上所述是已知的。另一种方式，电源单元50可以由连接到主电源的电压调节器代替。

接收机30具有一个外壳31，它具有前侧接头和后侧接头32和33，每个具有一个沟道形横截面和两对接触端子32T/33T。接收机30用于电能输入轨道段42和电源单元50之间，接头32和33滑动地和相应的接头45和52接合，并且各接触端子32T和33T与各自供电端子45T和52T同时电连接。

现在参照附图2-5。每个发射机20具有一个手持体21，它包括一个弹簧加载扳机22，一个内部滑动选择开关23和一个向上延伸的天线24。发射机20和接收机30具有各自的内部操作电路25和35，它们是由无线电联系起来以使发射机20控制接收机30的操作。

每个发射机电路25是由双稳态振荡器26形成，该双稳态振荡器连接到选择器开关23和一个AM(调幅)调制器27上，该调制器调谐到用于一个发射机20的载频27MHZ或用于另一发射机20的载频40MHZ，并且调制器27连接到相应的天线24上。接收机电路35具有两个部分，其每一个部分由和公共天线34连接的一个RF(射频)放大器/解调器36、一个放大器37、一个信号处理器38、一对晶体管开关38A和一输出驱动器39构成。

在每个发射机电路25中，振荡器26设计成产生一个1KHZ或2.6KHZ的方波控制信号，该信号由选择器开关23选择连接到电阻R3/R4或电阻R2/R5上(图4)。AM调制器27由各自的天线24发射27MHZ或40MHZ载频下的AM控制信号。

在接收机电路35的每一部分中，RF放大器/解调器36用来通过公共天线34接收AM控制信号，并且通过解调恢复由发射机20的振荡器26原来发出的1KHZ或2.6KHZ的方波控制信号。解调控制信号由放大器37放大，然后送到信号处理器38。

信号处理器38是IC(集成电路)片形式，它具有一个用于接收控制信号的输入管脚1和两个输出管脚6和7。当收到1KHZ的控制信号时，输出管脚6提供一个逻辑高电平(3V)，而当收到2.6KHZ的控制信号时，输出管脚8提供一个逻辑高电平(3V)。晶体管开关38A连接到相应的输出管脚6和7上，以将输出管脚6和7的逻辑高电平(3V)分别修正为4.0-4.5V和4.3-4.8V的控制信号。修正控制信号根据负载情况同时改变但是将卡紧0.3V的差。修正控制信号最终送到输出驱动器39，以在相应的供电轨道44两端提供一个相应的低或高轨道电压，用于在低或高速下驱动相关的玩具车(马达M)。

电源单元50通过输出驱动器39和供电轨道44连接，该输出驱动器作为电压调节器来确定提供给供电轨道44的轨道电压，并且从而确定相应玩具车的控制速度。

如图6A所示，玩具车的速度正比于轨道电压值(实际)，如上面实施例所述。在不同的实施例中，输出驱动器39被这样构成以提供一个脉动轨道电压(以方波形式)，并且通过改变占空比来改变轨道电压的平均值，例如对于玩具车低速运动时50％通/50％断(图6B)，对于玩具车高速运动时75％通/25％断(图6C)。在另一个实施例中，如附图6D和6E所示，脉动轨道电压的频率可以由输出驱动器39来改变，从而使低频用于低速运动，高频用于高速运动。

在所有所述实施例中，可以设想轨道电压可以在整个连续的范围内变化，而不是只在两个预定的高/低电平下变化，从而玩具车的速度可以逐渐地得到控制。

对于玩具车的速度控制，不采用改变轨道电压的实际值或平均值的方法，而是采用将轨道电压的极性颠倒的方法来实现。这种速度的控制要求使用对玩具车特殊的驱动机构60，例如在图7A和7B所示。

机构60由电动马达61形成，该马达具有一个马达齿轮62，一对相对的冠状轮63A和63B，用于同时由齿轮62驱动以在相反的方向上转动，以及由相应冠状轮63A和63B在所述相反方向围绕一个公共轴转动的两个同轴的轴65A和65B。传动结构64在冠状轮63B和轴65B之间使用，用于使轴65B的速度比轴65A的速度慢。每个冠状轮63A/63B通过各自的单向棘轮和相应的轴65A/65B可转动地啮合，如图所示。棘轮66A和66B设置成以相对的方向操作(卡紧/滑动)，从而当一个棘轮66A/66B卡紧/滑动而另一个棘轮66A/66B滑动/卡紧。

在以图7A所示的极性给马达61供电的工作情况下，通过卡紧棘轮66A，冠状轮63A使轴65A转动，车向前运动。虽然另一冠状轮63B以相反的方向转动(通过相同的齿轮62)，但是借助于各个车轮与轨道表面的接触，棘轮66B滑动，使相关的轴65B在与驱动轴65A无关的情况下跟着转动。玩具车向前运动。

在以图7B所示的相反极性给马达61供电的不同的工作情况下，马达61和冠状轮63A和63B在相反方向上转动，引起棘轮66A滑动，而棘轮66B卡紧。通过卡紧棘轮66B，冠状轮63B使轴65B以相反方向转动，于是车以由传动机构64引起的减小的速度向前运动。借助于车轮和轨道表面，另一棘轮66A滑动，使得相关的轴65A在与驱动轴65B无关的情况下转动。玩具车保持向前运动，尽管是低速的。

颠倒轨道电压的极性可以通过接收机操作电路35中的适当的晶体管开关来完成，以改变电源单元50的正和地的连接。

使用所述的控制系统10的发射机20和接收机30与竞赛轨道40是可以选择的，其中竞赛轨道40本身也可以由常规接线的控制器来控制。使用控制系统10可以使用无线遥控，而不必改变现有技术所知的竞赛轨道40和玩具车的结构，这样使结构简单和更具娱乐性。

在不同的实施例中，发射机20和接收机30的无线遥控联系可以通过红外信号或其他适当的无线控制信号来建立。而且，竞赛轨道40由市电而不是用电池来供电。

本发明只是通过例子给出，在不脱离本发明的权利要求书的范围内本技术领域的普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种修改和/变形。

Claims (13)

1.一种用于电动玩具车竞赛轨道的遥控系统，该竞赛轨道是由一系列轨道段连接在一起形成以提供具有共同延伸的供电轨道对的车道，该供电轨道用于给在其上运动的电动车提供能量，所述供电轨道段含有连接到每个车道的供电轨道的端子用于连接到由一个有线控制器控制的电源，该系统包括一个由竞赛者相对各车道使用的发射机和与供电轨道电连接的接收机，所述发射机包括一个信号发生器，用于产生一个以无线的方式发射控制信号，所述接收机包括一个信号处理器，用于处理所接受的来自发射机的控制信号，以确定提供给各自供电轨道的电压特性，从而控制相关的玩具车的运动，其特征在于所述接收机适于在供电轨道和所述电源之间使用，且所述接收机具有一个电连接到所述供电轨道段的上述端子的输出端子和电连接到所述电源的上述端子的输入端子。

2.根据权利要求1所述的遥控系统，其特征在于：所述控制信号以射频信号的形式从各发射机发出并且由接收机接收。

3.根据权利要求2所述的遥控系统，其特征在于：所述射频信号是调幅的。

4.根据权利要求1所述的遥控系统，其特征在于：所述接收机带有一个电压调节器以确定提供给供电轨道的电压特性。

5.根据权利要求4所述的遥控系统，其特征在于：所述电压调节器被用来改变提供给供电轨道的电压值。

6.根据权利要求4所述的遥控系统，其特征在于：所述电压调节器被用来改变提供给供电轨道的电压占空比。

7.根据权利要求4所述的遥控系统，其特征在于：所述电压调节器被用来改变提供给供电轨道的电压的频率。

8.根据权利要求1所述的遥控系统，其特征在于：所述发射机被用来在一个预定范围内逐渐地调节提供给供电轨道的电压特性。

9.根据权利要求8所述的遥控系统，其特征在于：每个发射机装有一个可变电阻器，用来确定控制接收机的控制信号，以逐渐调节提供给供电轨道的电压特性。

10.根据权利要求1所述的遥控系统，其特征在于：所述接收机适于在预定值之间选择提供给供电轨道的电压特性。

11.根据权利要求10所述的遥控系统，其特征在于：每个发射机装有一个选择开关用于确定控制接收机的控制信号以选择提供给供电轨道的电压特性。

12.根据权利要求1所述的遥控系统，其特征在于：所述接收机被用于电连接在供电轨道和用于所述竞赛轨道的电源单元之间。

13.根据权利要求1所述的遥控系统，其特征在于：它适用于一种常规的竞赛轨道。

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