CN2531847Y

CN2531847Y - 用于玩具的光电控制系统

Info

Publication number: CN2531847Y
Application number: CN 02202131
Authority: CN
Inventors: 蔡奇逢
Original assignee: Silverlit Toys Manufactory Ltd
Current assignee: Silverlit Toys Manufactory Ltd
Priority date: 2002-01-18
Filing date: 2002-01-18
Publication date: 2003-01-22
Anticipated expiration: 2012-01-18

Abstract

一种用于玩具的光电控制系统，包括两个部分，其中，光信号发射部分被固定在参与游戏的人的腰部，用于光信号的产生和发射，该光信号中包括了人的腰部的扭动的启动和停止信息以及转动的方向和速度的信息；光信号接收部分位于该玩具中，用于接收该光信号、对该光信号进行光电转换，并且对所获得的电信号进行判断和处理，以控制位于该玩具中的呼啦圈跟随人的腰部的扭动方向和速度而旋转，并且由于呼啦圈的旋转而带动人形玩具的摇动，使之在达到一个具有共振效果的旋转频率时具有最大的摇动幅度；或者控制人形玩具发出声或光，以表示人的腰部跟随呼啦圈扭动的成功。

Description

用于玩具的光电控制系统

技术领域

本发明涉及一种用于玩具的光电转换和控制系统，更具体地，涉及一种能够发射、接收光信号并且进行光电转换的光电控制系统，以便控制一个玩具中的呼啦圈可跟随参与游戏的人的腰部的扭动方向和速度而旋转。

背景技术

利用包括采用微处理器在内的光电转换和控制技术已日益广泛地应用于包括玩具在内的各种日常的电子装置或用具之中。它通过预先设置的程序，在输入外部光信号的情况下，通过光电转换获得用于控制的电信号，使电子装置或用具按照预定的方式启动或动作，以达到所要求的目的。

在现有的光电控制的玩具中，基本上是采用人的手动操作一个遥控装置来发出光信号，作为接收侧的玩具在接收到该光信号之后经光电转换而产生转换后的相应的电信号，该电信号经处理之后成为用于控制玩具的机械动作的控制信号，从而达到控制玩具移动或动作的目的。在此过程中，除了手动操作之外，通常人体本身并不需要作出与控制相关的其它动作，就是说，玩具是被动地受到控制而动作的，作为控制者的人与玩具之间没有更进一步的相互呼应，因而其娱乐性或投入感没有地得到充分的发挥。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种发射、接收光信号并经光电转换而进行光电控制的光电控制系统，在其一个第一操作模式的状态下，用于控制一个人形玩具中的呼啦圈可跟随参与游戏的人的腰部的扭动方向和速度而旋转，并且由于呼啦圈的旋转而带动人形玩具的摇动，使之在达到一个具有共振效果的旋转频率时具有最大的摇动幅度；或者在其一个第二操作模式的状态下，当更换该玩具的呼啦圈的旋转方向的速度时，如果检测到人的腰部能够跟随呼啦圈的旋转而扭动，则该玩具会发出声或光，以表示人的腰部跟随呼啦圈扭动的成功。

为了达到上述目的，根据本发明的用于一个人形玩具的光电控制系统包括两个部分，其中，光信号发射部分被固定在参与游戏的人的腰部，用于光信号的产生和发射，该光信号中包括了人的腰部的扭动的启动和停止信息以及扭动的方向和速度的信息；光信号接收部分位于该玩具中，用于接收该光信号、对该光信号进行光电转换，并且对所获得的电信号进行判断和处理，以控制位于该玩具中的呼啦圈跟随人的腰部的扭动方向和速度而旋转，并且由于呼啦圈的旋转而带动人形玩具的摇动，使之在达到一个具有共振效果的旋转频率时具有最大的摇动幅度；或者控制人形玩具发出声或光，以表示人的腰部跟随呼啦圈扭动的成功。

根据本发明的一种用于玩具的光电控制系统，包括：

一个发射部分，其中包括：

一个发射部分信号处理单元，用于接收所述发射部分中的一些其它部件的信息并进行判断，并且根据所述判断的结果来控制可见光或红外光的发射；

一个发射部分按键，它连接至所述发射部分信号处理单元，用于接通或切断电源；

一个X轴振动传感器，它连接至所述发射部分信号处理单元，用于向所述发射部分信号处理单元提供所述发射部分在X轴方向的振动信息，所述X轴方向定义为在人体腰部的一个横截面内的一个方向；

一个Y轴振动传感器，它连接至所述发射部分信号处理单元，用于向所述发射部分信号处理单元提供所述发射部分在Y轴方向的振动信息，所述Y轴方向定义为在所述人体腰部的横截面内的与所述X轴方向相垂直的方向；

一个发射部分工作指示发光二极管，它连接至所述发射部分信号处理单元，用于在所述发射部分信号处理单元的控制下发射可见光；

一个红外光发光二极管，它连接至所述发射部分信号处理单元，用于在所述发射部分信号处理单元的控制下发射红外光；及

一个发射部分直流电源，用于向所述发射部分的各个组成部分供电；和

一个接收部分，其中包括：

一个接收部分信号处理单元，用于接收来自所述接收部分中的其它部件的信息并进行判断和控制；

一个红外光接收器，它连接至所述接收部分信号处理单元，用于接收来自所述发射部分的红外光，并且将所接收的光信号转换成电信号并传输至所述接收部分信号处理单元；

一个音频放大电路，它连接至所述接收部分信号处理单元，用于放大从所述接收部分信号处理单元输出的音频信号；

一个扬声器，它连接至所述音频放大电路，用于发出声音；

一个桥形马达驱动电路，它连接至所述接收部分信号处理单元，用于在所述接收部分信号处理单元的控制下输出驱动信号；

一个动作马达，它连接至所述桥形马达驱动电路，用于在所述驱动信号的控制下按所需要的方向和速度旋转；

一个工作状态显示部分，它连接至所述接收部分信号处理单元，用于显示所述接收部分的工作状态；

一个省电电路，用于在非工作状态下关断向所述红外光接收器的供电；及

一个直流电源，用于向所述接收部分的各个组成部分供电，

其特征在于，所述接收部分信号处理单元在其一个第一操作模式的状态下，可操作地根据来自所述红外光接收器的电信号中包含的有关所述发射部分的X轴和Y轴的振动信息进行判断，根据所述判断结果发出控制所述桥形马达驱动电路的信号，以驱动所述动作马达按所需要的方向和速度旋转；或者，在其一个第二操作模式的状态下，可操作地控制所述桥形驱动电路，以驱动所述动作马达按所需要的方向和速度旋转，并且根据所述判断结果经所述音频放大电路来控制所述扬声器发声并在所述工作显示部分进行显示。

在根据本发明的光电控制系统中，所述信号处理单元是一个微处理器。

在根据本发明的光电控制系统中，所述控制所述桥形马达驱动电路的信号是两个具有不同的占空比的脉宽调制信号。

在根据本发明的光电控制系统中，所述控制所述桥形马达驱动电路的脉宽调制信号包括一个指示所述工作马达的旋转方向的标志位。

在根据本发明的光电控制系统中，所述发射部分可被装嵌在一个便于固定在人体腰部的外壳中。

采用根据本发明的光电控制系统，在一种游戏方法中，人形玩具的呼啦圈的旋转受到参与游戏的人的腰部的扭动的控制，并且由于呼啦圈的旋转而带动玩具的摇动，使之在达到一个具有共振效果的旋转频率时具有最大的摇动幅度；或者在另一种游戏方法中，判断参与游戏的人的腰部的扭动能否跟随呼啦圈的旋转。这样，玩具本身的摇动和其中的呼啦圈的旋转共同产生良好逼真的效果，并且人和玩具两者之间相互呼应，从而使游戏过程更具娱乐性和投入感。

附图说明

通过参照以下附图的说明，本发明将变得更加清晰。附图中：

图1是根据本发明的光电控制系统的一个发射部分的方框图；

图2是根据本发明的光电控制系统的一个接收部分的方框图；

图3是X轴振动传感器和Y轴振动传感器的振动开关的结构示意图；

图4是X轴振动传感器和Y轴振动传感器在各位置的状态示意图；

图5是顺时针旋转的控制信号波形图；

图6是逆时针旋转的控制信号波形图；

图7是发射部分旋转方向与速度识别的操作流程图；

图8是接收部分的操作流程图；

图9是采用根据本发明的光电控制系统的一个人形玩具的外形示意图；

图10a和10b分别是根据本发明的光电控制系统中的用于固定在人体腰部的发射部分的外壳的正面和侧面的外形示意图。

实施例说明

本发明的光电控制系统一个发射部分和一个接收部分构成。

图1是根据本发明的光电控制系统的发射部分的方框图。

如图1所示，发射部分包括一个X轴振动传感器11、一个Y轴振动传感器12、一个按键开关13、一个发射部分信号处理单元14、一个工作指示发光二极管(LED)灯15、一个红外光发光二极管16、以及一个发射部分的3V直流电源17。

图5和图6示出在人体腰部的不同的扭动方向的情况下由X轴振动传感器11与Y轴振动传感器12依人体腰部的扭动方向而组合地产生的两种时差信号。如图5所示，当人体腰部沿顺时针方向扭动时，X轴振动传感器11的方波脉冲信号的下降沿落后于Y轴振动传感器12的方波脉冲信号的下降沿。如图6所示，当人体腰部沿逆时针方向扭动时，X轴振动传感器11的方波脉冲信号的下降沿超前于Y轴振动传感器12的方波脉冲信号的下降沿。X轴振动传感器11向信号处理单元14提供X轴方向的振动信息，Y轴振动传感器12向信号处理单元14提供Y轴方向的振动信息。其中，X轴方向定义为所述发射部分在人体腰部处的一个横截面的一个方向，而Y轴方向定义为在该横截面内与X轴方向相垂直的方向。在上述两种不同的扭动情况下，X和Y轴振动传感器的信号被输送至信号处理单元14进行运算和判断。信号处理单元14根据判断的结果输出不同的信号去控制红外光发光二极管16和工作指示LED灯15是否发光。通过按键13可以启动或停止信号处理部分14的工作。电源17用于向所述发射部分的各个组成部分供电。

图2是根据本发明的光电控制系统的接收部分的方框图。

如图2所示，接收部分包括一个红外光接收器21、一个接收部分信号处理单元22、一个音频放大电路23、一个扬声器24、一个桥形马达驱动电路25、一个动作马达26、一个工作状态显示部分27、一个省电电路28、以及一个接收部分的6V直流电源29。

在工作时，红外光接收器21接收来自发射部分的红外光发光二极管16的红外光信号时，并且将所接收的信号转换成相应的电信号后输送至信号处理单元22。信号处理单元22对该电信号进行判断处理，然后根据判断的结果向桥形马达驱动电路25发出相应的动作信号，该动作信号包括具有不同的占空比的脉宽调制信号，其中包括一个指示所述工作马达的旋转方向的标志位，从而驱动动作马达26按照所要求的方向和速度转动。与此同时，信号处理单元22向音频放大电路23发出发声信号，从而带动扬声器24发出声响。另一方面，信号处理单元22还向工作状态显示部分27提供相关的状态指示信号，以显示当时的工作状态。当工作状态显示部分27无显示，即信号处理部分22处于非工作状态时，省电电路28关断向红外光接收器21的供电。电源29用于向所述接收部分的各个组成部分供电。

图3示意地示出X轴振动传感器和Y轴振动传感器的振动开关的放大的结构。图4示意地示出在人体腰部的不同的扭动方向的情况下的X轴振动传感器和Y轴振动传感器的振动开关在转动圆周各个位置处的状态。

从图3可以看出，两个振动开关的结构是相同的，均由一个空心铜管、一个镀金钢珠及三个引出脚组成。该两个振动开关互成直角水平地放置于发射部分地外壳内，其中左右方向的称为SW-X，另一个前后方向的称为SW-Y。如图4所示，当发射部分随人体的腰部顺/逆时针方向扭动时，振动开关会产生由规则的方波脉冲信号(见图5和图6)。

图7是发射部分旋转方向与速度识别的操作流程图。

在第一种操作模式中，在开始时，发射部分的移动速度(即参与游戏的人的腰部的扭动速度)等于0，计时器置0。信号处理单元14判断是否能够检测到X轴传感器的输出信号下降沿，如果检测不到的话，则重复进行此判断。如果检测到Y轴传感器的输出信号的下降沿，则进一步判断Y轴传感器的输出信号是否为低电平。如果Y轴传感器的输出信号不是低电平的话，则表示参与游戏的人的腰部是沿逆时针方向扭动的；如果Y轴传感器的输出信号是低电平的话，则表示参与游戏的人的腰部是沿顺时针方向扭动的。在判断出转动方向之后，在原转动速度上加1。再判断计时器是否已达到1秒，如果未达到1秒时，重复上述从开始进行的各操作；如果计时器已达到1秒，则有信号处理单元14控制红外发光二极管16发出红外光信号。

图8示出接收部分的操作流程。在开始时，信号处理单元22通过音频放大电路23控制扬声器24发出声响、工作状态显示部分27发光、并且通过桥形马达驱动电路25控制动作马达26的旋转方向和速度。接着，信号处理单元22判断是否接收到来自发射部分的红外光发光二极管16的红外光信号，如果没有接收到红外光信号，则重复上述从开始进行的各操作；如果接收到红外光信号，则根据接收的信号而改变输出至桥形马达驱动电路的具有不同的占空比的脉宽调制信号和其中的指示所述工作马达的旋转方向的标志位，从而改变动作马达的旋转速度和方向，同时控制扬声器24的声响和工作状态显示部分的发光。

第二操作模式中的发射操作过程与第一操作模式中的发射操作过程相同。在接收操作过程中，信号处理单元22判断所接收的红外光信号中包含的旋转速度和方向信息是否与玩具的现行旋转速度和方向相一致。如果判断的结果是一致的话，则通过音频放大电路23控制扬声器24发出声响并且工作状态显示部分27发光；如果判断结果是不一致的话，则既不发声也不发光。

图9示意地示出采用根据本发明的光电控制系统的一个人形玩具的外形。图10a和10b分别示意地示出根据本发明的光电控制系统中的用于固定在人体腰部的发射部分的外壳的正面和侧面的外形。

以上参照附图对根据本发明的一个实施例进行了说明。本领域的普通技术人员可以理解，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可以对本发明进行各种变化或修改。本发明的保护范围由属于本发明申请的权利要求书所限定。

Claims

1.一种用于一个玩具的光电控制系统，包括：

一个发射部分，其中包括：

一个接收部分，其中包括：

一个扬声器，它连接至所述音频放大电路，用于发出声音；

一个直流电源，用于向所述接收部分的各个组成部分供电，

2.根据权利要求1所述的光电控制系统，其特征在于，所述信号处理单元是一个微处理器。

3.根据权利要求1所述的光电控制系统，其特征在于，所述控制所述桥形马达驱动电路的信号是两个具有不同的占空比的脉宽调制信号。

4.根据权利要求3所述的光电控制系统，其特征在于，所述脉宽调制信号包括一个指示所述工作马达的旋转方向的标志位。

5.根据权利要求1所述的光电控制系统，其特征在于，所述发射部分可被装嵌在一个便于固定在人体腰部的外壳中，而所述接收部分被安装在所述玩具之中。