TWI718958B - 電磁動作之玩具車及其車距控制方法 - Google Patents

Abstract

一種電磁動作之玩具車車距控制方法，以及，一種電磁動作之玩具車包含：一車體；一永磁鐵，設置於該車體的一端；一電磁鐵，設置於該車體的另一端；一供電單元，設置於該車體；以及一開關單元，設置於該車體，該開關單元電性連接該供電單元及該電磁鐵以使該供電單元及該電磁鐵間形成一通路或一斷路；當該開關單元使該供電單元及該電磁鐵間形成該通路時，該供電單元供電給該電磁鐵，該電磁鐵產生磁性；當該開關單元使該供電單元及該電磁鐵間形成該斷路時，該電磁鐵無磁性。藉此，讓兩台電磁動作之玩具車相互吸引或相互排斥，具有教育功能。

Description

電磁動作之玩具車及其車距控制方法

本發明係關於一種玩具車及玩具車車距控制方法，特別係指一種電磁動作之玩具車及其車距控制方法。

車輛科技日新月異，對於駕駛人的主動防護安全技術也越來越進步，例如先進駕駛輔助系統(Advanced Driver Assistance Systems,ADAS)即是近年來各大車廠積極研發的安全技術。常見的ADAS例如有：前方碰撞警示系統(Forward Crash Collision Warning System)、盲點偵測系統(Blind Spot Detection System)、停車輔助系統(Parking Aid System)、車道偏離警示系統(Lane Departure Warning System)、適路性車燈系統(Adaptive Front-lighting System)、夜視系統(Night Vision System)、主動車距控制巡航系統(Adaptive Cruise Control System)、緊急煞車輔助系統(Advanced Emergency Braking System)......等等。

以前方碰撞警示系統為例，具體例如有中華民國專利公開號201507899提供的一種汽車防撞系統，包括兩磁鐵、一斥力感應晶片及一控制器。兩磁鐵分別設置於該汽車的車頭與車尾。該斥力感應晶片用於獲取該汽車內兩磁鐵的排斥力，並輸出對應於該排斥力的斥力訊號。該控制器用於接收該斥力感應晶片傳輸的斥力訊號，並判斷該斥力訊號對應的排斥力是否大於一預設值。當大於預設值的斥力訊號來自該汽車車頭的磁鐵時，該控制器發出減速 行駛提示；當大於預設值的斥力訊號來自該汽車車尾的磁鐵時，該控制器發出加速行駛提示。

除了真實的汽車，磁鐵在市面上既有的玩具車上也有廣泛應用，例如藉由吸力連結玩具火車的各個車廂，或使用者手持磁鐵，藉由斥力推動玩具車前進等等。

然而，無論是前述專利案的磁鐵，還是市面上既有玩具車的磁鐵，磁極的方向都是固定的，無法藉由吸力與斥力的切換而在教學的場合做為教育之用。

爰此，本發明人提出一種電磁動作之玩具車，包含：一車體；一永磁鐵，設置於該車體的一端；一電磁鐵，設置於該車體的另一端；一供電單元，設置於該車體，該供電單元電性連接該電磁鐵；以及一開關單元，設置於該車體，該開關單元電性連接該供電單元及該電磁鐵以使該供電單元及該電磁鐵間形成一通路或一斷路；當該開關單元使該供電單元及該電磁鐵間形成該通路時，該供電單元供電給該電磁鐵，該電磁鐵產生磁性；當該開關單元使該供電單元及該電磁鐵間形成該斷路時，該電磁鐵無磁性。

進一步，有一控制單元訊號連接該開關單元，該控制單元控制該開關單元以使該供電單元及該電磁鐵間形成該通路或該斷路。

進一步，有一提示單元電性連接該供電單元及該開關單元，當該開關單元使該供電單元及該電磁鐵間形成該通路時，該提示單元發出一提示。

其中，當該開關單元使該供電單元及該電磁鐵間形成該通路時，該供電單元決定該電磁鐵的磁力大小。

其中，該永磁鐵位於該車體的一車尾，該電磁鐵位於該車體的一車頭。

其中，當該開關單元使該供電單元及該電磁鐵間形成該通路時，該電磁鐵的磁極方向與該永磁鐵的磁極方向相同或相反。

本發明人再提供一種電磁動作之玩具車車距控制方法，包含：在一前車設置一永磁鐵；在一後車設置一電磁鐵，且該前車位於該後車的前方；該後車上的一開關單元使該後車上的一供電單元及該電磁鐵間形成一通路或一斷路；當該開關單元使該供電單元及該電磁鐵間形成該通路時，該供電單元供電給該電磁鐵，該電磁鐵產生磁性，該前車的該永磁鐵與該後車的該電磁鐵相吸或相斥；該前車的該永磁鐵與該後車的該電磁鐵相吸時，該電磁鐵的磁極方向與該永磁鐵的磁極方向相同，該前車與該後車間的車距減少；該前車的該永磁鐵與該後車的該電磁鐵相斥時，該電磁鐵的磁極方向與該永磁鐵的磁極方向相反，該前車與該後車間的車距不減少；當該開關單元使該供電單元及該電磁鐵間形成該斷路時，該電磁鐵無磁性，該前車的該永磁鐵吸引該後車的該電磁鐵，使該前車與該後車間的車距減少。

進一步，當該開關單元使該供電單元及該電磁鐵間形成該通路時，該供電單元決定該電磁鐵的磁力大小。

進一步，有一控制單元控制該開關單元以使該供電單元及該電磁鐵間形成該通路或該斷路。

進一步，當該開關單元使該供電單元及該電磁鐵間形成該通路時，有一提示單元發出一提示。

根據上述技術特徵可達成以下功效：

1.藉由開關單元使供電單元及電磁鐵間形成通路或斷路決定電磁鐵的磁性，可以讓兩台電磁動作之玩具車相互吸引或相互排斥，具有教育功能。

2.當開關單元使供電單元及電磁鐵間形成斷路時，電磁鐵無磁性，若兩台電磁動作之玩具車過於靠近，電磁鐵會受永磁鐵吸引，導致碰撞發生。

3.當開關單元使供電單元及電磁鐵間形成通路時，若永磁鐵與電磁鐵的磁極方向相反，可以讓兩台電磁動作之玩具車相互排斥，避免碰撞。

4.當開關單元使供電單元及電磁鐵間形成通路時，若永磁鐵與電磁鐵的磁極方向相同，永磁鐵與電磁鐵會相互吸引，加速碰撞的發生。

5.控制單元可以結合於手機或遙控器等等，更方便控制開關單元。

6.藉由提示單元發出的提示，方便使用者確認開關單元是否使供電單元及電磁鐵間形成通路。

7.永磁鐵設置於車尾，使設置於車頭的電磁鐵可以模擬前方碰撞警示系統。

8.供電單元可以決定電磁鐵的磁力大小或磁力方向，方便教學時模擬不同的情境。

100:後車

100a:前車

1:車體

2,2a:永磁鐵

3:電磁鐵

4:供電單元

41:第一供電單元

42:第二供電單元

5:開關單元

51:第一開關單元

52:第二開關單元

6:提示單元

61:第一提示單元

62:第二提示單元

7:控制單元

8:電阻

[第一圖]係本發明實施例之實施示意圖。

[第二圖]係本發明實施例之系統方塊圖。

[第三圖]係本發明實施例之電路示意圖。

[第四圖]係本發明實施例之流程圖。

[第五圖]係本發明實施例之作動圖一，示意電磁鐵尚未通電。

[第六圖]係本發明實施例之作動圖二，示意電磁鐵通電後磁極方向與永磁鐵相反。

[第七圖]係本發明實施例之作動圖三，示意電磁鐵通電後磁極方向與永磁鐵相同。

綜合上述技術特徵，本發明電磁動作之玩具車及其車距控制方法的主要功效將可於下述實施例清楚呈現。

請參閱第一圖及第二圖，係揭示本發明實施例電磁動作之玩具車，可用於執行一電磁動作之玩具車車距控制方法，該電磁動作之玩具車包含：一車體1、一永磁鐵2、一電磁鐵3、二供電單元4、二開關單元5、二提示單元6及一控制單元7。

該永磁鐵2設置於該車體1的一端，該電磁鐵3則設置於該車體1的另一端。在本發明之實施方式中，該永磁鐵2設置於該車體1的一車尾，該電磁鐵3則設置於該車體1的一車頭，且該永磁鐵2的N極朝後，也就是朝向該車體1的該車尾，該永磁鐵2的S極朝前，也就是朝向該車體1的該車頭。所述供電單元4、所述開關單元5及所述提示單元6皆設置於該車體1，而該控制單元7可以結合於手機、平板或遙控器等裝置上，本發明對於該控制單元7設置的位置不加以限制。實際實施時，若所述開關單元5為撥桿式開關、按壓式開關等可以直接由一使用者切換的開關，也可以不使用該控制單元7，該使用者直接於該車體1上切換所述開關單元5的開啟或閉合。

所述供電單元4包含一第一供電單元41及一第二供電單元42，所述供電單元4例如可以是直流電池或直流電源供應器。所述開關單元5包含一第一開關單元51及一第二開關單元52。所述提示單元6也包含一第一提示單元61及一第二提示單元62，所述提示單元6通電後可以發出一提示，在本發明之實施方式中，所述提示單元6為LED，該提示為燈光。

請參閱第三圖，所述供電單元4的一端經由所述開關單元5、所述提示單元6及一電阻8電性連接該電磁鐵3，所述供電單元4的另一端則直接電性連接該電磁鐵3。更明確的說，該第一供電單元41的正極直接電性連接該電磁鐵3的第一端，該第一供電單元41的負極經由該第一開關單元51及該第一提示單元61後電性連接該電阻8的第一端，而該第二供電單元42的負極直接電性連接該電磁鐵3的第一端，該第二供電單元42的正極經由該第二開關單元52及該第二提示單元62後電性連接該電阻8的第一端，該電阻8的第二端則是電性連接該電磁鐵3的第二端。

該第一開關單元51閉合時，會使該第一供電單元41及該電磁鐵3間形成一通路；該第一開關單元51開啟時，會使該第一供電單元41及該電磁鐵3間形成一斷路。該第二開關單元52閉合時，則會使該第二供電單元42及該電磁鐵3間形成該通路；該第二開關單元52開啟時，會使該第二供電單元42及該電磁鐵3間形成該斷路。

請參閱第二圖、第四圖及第五圖，該使用者在教學場合中，可以操作該控制單元7，決定該第一開關單元51及該第二開關單元52的開啟或閉合，以進行教育。該使用者可以在該電磁動作之玩具車前放置另一台電磁動作之玩具車以模擬不同情境，以下為方便說明，將前方的該電磁動作之玩具車稱為一 前車100a，後方的該電磁動作之玩具車稱為一後車100，該使用者透過該控制單元7是控制該後車100的該第一開關單元51及該第二開關單元52。

請參閱第四圖及第五圖，當該後車100的該第一開關單元51及該第二開關單元52皆開啟時，該第一供電單元41及該電磁鐵3間、以及該第二供電單元42及該電磁鐵3間，皆形成該斷路。此時，該第一提示單元61及該第二提示單元62皆不發出該提示，而該第一供電單元41及該第二供電單元42皆沒有供應電能給該電磁鐵3，該電磁鐵3無磁性。

由於該後車100的該電磁鐵3無磁性，若該後車100的該車頭太靠近該前車100a的該車尾時，該後車100的該電磁鐵3會受到該前車100a的該永磁鐵2a吸引。若該前車100a的該永磁鐵2a對該後車100的該電磁鐵3的吸引力大到足以使該後車100移動，將導致該後車100往該前車100a接近，該前車100a與該後車100間的車距減少而使該後車100撞上該前車100a。該使用者可以藉由該後車100的該第一開關單元51及該第二開關單元52皆開啟的情境，模擬該後車100未開啟前方碰撞警示系統，說明該後車100未與該前車100a保持安全距離的後果。

請參閱第四圖及第六圖，當該後車100的該第一開關單元51開啟，但該第二開關單元52閉合時，該第一供電單元41及該電磁鐵3間形成該斷路，該第二供電單元42及該電磁鐵3間則形成該通路。此時，該第一提示單元61不發出該提示，該第二供電單元42供應電能給該第二提示單元62，使該第二提示單元62則發出該提示，該提示例如可以是持續或閃爍的燈光，方便該使用者確認該第二供電單元42是否正常運作，該第二供電單元42並供應電能給該電磁鐵3，使該後車100之該電磁鐵3的磁極方向與該前車100a之該永磁鐵2a的磁極方向相 反，也就是說，該後車100之該電磁鐵3的N極朝向該車體1的該車頭，S極則朝向該車體1的該車尾。

由於該後車100之該電磁鐵3的磁極方向與該前車100a之該永磁鐵2a的磁極方向相反，當該後車100的該車頭靠近該前車100a的該車尾時，該後車100的該電磁鐵3會受到該前車100a的該永磁鐵2a排斥，該前車100a與該後車100間的車距不會減少，而使該後車100不會與該前車100a相撞。該使用者可以藉由該後車100的該第一開關單元51開啟，但該第二開關單元52閉合的情境，模擬該後車100開啟前方碰撞警示系統，說明該後車100開啟前方碰撞警示系統的好處。

請參閱第四圖及第七圖，當該後車100的該第一開關單元51閉合，但該第二開關單元52開啟時，該第一供電單元41及該電磁鐵3間形成該通路，該第二供電單元42及該電磁鐵3間則形成該斷路。此時，該第一供電單元41供應電能給該第一提示單元61，使該第一提示單元61發出該提示，該第二提示單元62則不發出該提示，方便該使用者確認該第一供電單元41是否正常運作，該第一供電單元41並供應電能給該電磁鐵3，使該後車100之該電磁鐵3的磁極方向與該前車100a之該永磁鐵2a的磁極方向相同，也就是說，該後車100之該電磁鐵3的N極朝向該車體1的該車尾，S極則朝向該車體1的該車頭。

由於該後車100之該電磁鐵3的磁極方向與該前車100a之該永磁鐵2a的磁極方向相同，當該後車100的該車頭靠近該前車100a的該車尾時，該後車100的該電磁鐵3會受到該前車100a的該永磁鐵2a吸引，一旦該前車100a的該永磁鐵2a與該後車100的該電磁鐵3間的吸引力大到足以使該後車100移動，將會使該後車100加速往該前車100a接近，該前車100a與該後車100間的車距加速 減少而使該後車100更快撞上該前車100a。該使用者可以藉由該後車100的該第一開關單元51閉合，但該第二開關單元52開啟的情境，模擬該後車100為小車，該前車100a為大車，說明該前車100a在行駛過程中產生的風壓容易將該後車100吸引靠近而發生意外，尤其是當該後車100為機車，該前車100a為砂石車、聯結車等等的狀況，除了視線死角，該前車100a的風壓更容易使該後車100被吸引而摔倒，導致該後車100被該前車100a的後輪或後方來車輾過，因此，當該前車100a與該後車100有車輛大小的差異時，該後車100與該前車100a更應該保持足夠的安全距離。

請參閱第三圖、第六圖及第七圖，根據法拉第和麥克斯韋提出的 磁力線概念推導出的麥克斯韋磁吸力公式：

，其中，F是該電磁 鐵3的吸力，B是磁感應強度，μ₀是真空磁導率，S是磁性面積，Φ則是磁通，可以再簡化為F=NI，其中，N為線圈圈數，I為直流電流。因此，在該電磁鐵3的線圈圈數固定的情況下，在該後車100的該第一開關單元51開啟、但該第二開關單元52閉合，或是該後車100的該第一開關單元51閉合、但該第二開關單元52開啟的情況下，若將該電阻8更換為可變電阻，可以根據該電阻8的電阻值，改變該第一供電單元41或該第二供電單元42輸出的電流大小，進而改變該電磁鐵3的磁力大小，使該後車100的該電磁鐵3在該前車100a與該後車100間有不同的距離時感受到該前車100a之該永磁鐵2a的磁力而被排斥或吸引。該使用者還可以據此說明無論有無開啟前方碰撞警示系統，不同車速下也會需要不同距離讓該後車100的駕駛人反應，該後車100應隨時與該前車100a保持適當的車距。

復請參閱第四圖，當該第一開關單元51及該第二開關單元52皆閉合時，將會造成該第一供電單元41及該第二供電單元42逆接，於本發明中不對此情況進行討論與說明，於圖式中也未繪出此情況。

綜合上述實施例之說明，當可充分瞭解本發明之操作、使用及本發明產生之功效，惟以上所述實施例僅係為本發明之較佳實施例，當不能以此限定本發明實施之範圍，即依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作簡單的等效變化與修飾，皆屬本發明涵蓋之範圍內。

1:車體

2:永磁鐵

3:電磁鐵

4:供電單元

41:第一供電單元

42:第二供電單元

5:開關單元

51:第一開關單元

52:第二開關單元

6:提示單元

61:第一提示單元

62:第二提示單元

Claims (10)

1. 一種電磁動作之玩具車，包含：一車體；一永磁鐵，設置於該車體的一端；一電磁鐵，設置於該車體的另一端；一供電單元，設置於該車體，該供電單元電性連接該電磁鐵；以及一開關單元，設置於該車體，該開關單元電性連接該供電單元及該電磁鐵以使該供電單元及該電磁鐵間形成一通路或一斷路；當該開關單元使該供電單元及該電磁鐵間形成該通路時，該供電單元供電給該電磁鐵，該電磁鐵產生磁性；當該開關單元使該供電單元及該電磁鐵間形成該斷路時，該電磁鐵無磁性。
2. 如請求項1之電磁動作之玩具車，進一步，有一控制單元訊號連接該開關單元，該控制單元控制該開關單元以使該供電單元及該電磁鐵間形成該通路或該斷路。
3. 如請求項1之電磁動作之玩具車，進一步，有一提示單元電性連接該供電單元及該開關單元，當該開關單元使該供電單元及該電磁鐵間形成該通路時，該提示單元發出一提示。
4. 如請求項1之電磁動作之玩具車，其中，當該開關單元使該供電單元及該電磁鐵間形成該通路時，該供電單元決定該電磁鐵的磁力大小。
5. 如請求項1之電磁動作之玩具車，其中，該永磁鐵位於該車體的一車尾，該電磁鐵位於該車體的一車頭。
6. 如請求項5之電磁動作之玩具車，其中，當該開關單元使該供電單元及該電磁鐵間形成該通路時，該電磁鐵的磁極方向與該永磁鐵的磁極方向相同或相反。
7. 一種電磁動作之玩具車車距控制方法，包含：在一前車設置一永磁鐵；在一後車設置一電磁鐵，且該前車位於該後車的前方；該後車上的一開關單元使該後車上的一供電單元及該電磁鐵間形成一通路或一斷路；當該開關單元使該供電單元及該電磁鐵間形成該通路時，該供電單元供電給該電磁鐵，該電磁鐵產生磁性，該前車的該永磁鐵與該後車的該電磁鐵相吸或相斥；該前車的該永磁鐵與該後車的該電磁鐵相吸時，該電磁鐵的磁極方向與該永磁鐵的磁極方向相同，該前車與該後車間的車距減少；該前車的該永磁鐵與該後車的該電磁鐵相斥時，該電磁鐵的磁極方向與該永磁鐵的磁極方向相反，該前車與該後車間的車距不減少；當該開關單元使該供電單元及該電磁鐵間形成該斷路時，該電磁鐵無磁性，該前車的該永磁鐵吸引該後車的該電磁鐵，使該前車與該後車間的車距減少。
8. 如請求項7之電磁動作之玩具車車距控制方法，進一步，當該開關單元使該供電單元及該電磁鐵間形成該通路時，該供電單元決定該電磁鐵的磁力大小。
9. 如請求項7之電磁動作之玩具車車距控制方法，進一步，有一控制單元控制該開關單元以使該供電單元及該電磁鐵間形成該通路或該斷路。
10. 如請求項7之電磁動作之玩具車車距控制方法，進一步，當該開關單元使該供電單元及該電磁鐵間形成該通路時，有一提示單元發出一提示。

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