專利名稱：用于玩具的光電控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于玩具的光電轉(zhuǎn)換和控制系統(tǒng)，更具體地，涉及一種能夠發(fā)射、接收光信號并且進行光電轉(zhuǎn)換的光電控制系統(tǒng)，以便控制一個玩具中的呼啦圈可跟隨參與游戲的人的腰部的扭動方向和速度而旋轉(zhuǎn)。
背景技術：
利用包括采用微處理器在內(nèi)的光電轉(zhuǎn)換和控制技術已日益廣泛地應用于包括玩具在內(nèi)的各種日常的電子裝置或用具之中。它通過預先設置的程序，在輸入外部光信號的情況下，通過光電轉(zhuǎn)換獲得用于控制的電信號，使電子裝置或用具按照預定的方式啟動或動作，以達到所要求的目的。
在現(xiàn)有的光電控制的玩具中，基本上是采用人的手動操作一個遙控裝置來發(fā)出光信號，作為接收側(cè)的玩具在接收到該光信號之后經(jīng)光電轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生轉(zhuǎn)換后的相應的電信號，該電信號經(jīng)處理之后成為用于控制玩具的機械動作的控制信號，從而達到控制玩具移動或動作的目的。在此過程中，除了手動操作之外，通常人體本身并不需要作出與控制相關的其它動作，就是說，玩具是被動地受到控制而動作的，作為控制者的人與玩具之間沒有更進一步的相互呼應，因而其娛樂性或投入感沒有地得到充分的發(fā)揮。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種發(fā)射、接收光信號并經(jīng)光電轉(zhuǎn)換而進行光電控制的光電控制系統(tǒng)，在其一個第一操作模式的狀態(tài)下，用于控制一個人形玩具中的呼啦圈可跟隨參與游戲的人的腰部的扭動方向和速度而旋轉(zhuǎn)，并且由于呼啦圈的旋轉(zhuǎn)而帶動人形玩具的搖動，使之在達到一個具有共振效果的旋轉(zhuǎn)頻率時具有最大的搖動幅度；或者在其一個第二操作模式的狀態(tài)下，當更換該玩具的呼啦圈的旋轉(zhuǎn)方向的速度時，如果檢測到人的腰部能夠跟隨呼啦圈的旋轉(zhuǎn)而扭動，則該玩具會發(fā)出聲或光，以表示人的腰部跟隨呼啦圈扭動的成功。
為了達到上述目的，根據(jù)本發(fā)明的用于一個人形玩具的光電控制系統(tǒng)包括兩個部分，其中，光信號發(fā)射部分被固定在參與游戲的人的腰部，用于光信號的產(chǎn)生和發(fā)射，該光信號中包括了人的腰部的扭動的啟動和停止信息以及扭動的方向和速度的信息；光信號接收部分位于該玩具中，用于接收該光信號、對該光信號進行光電轉(zhuǎn)換，并且對所獲得的電信號進行判斷和處理，以控制位于該玩具中的呼啦圈跟隨人的腰部的扭動方向和速度而旋轉(zhuǎn)，并且由于呼啦圈的旋轉(zhuǎn)而帶動人形玩具的搖動，使之在達到一個具有共振效果的旋轉(zhuǎn)頻率時具有最大的搖動幅度；或者控制人形玩具發(fā)出聲或光，以表示人的腰部跟隨呼啦圈扭動的成功。
根據(jù)本發(fā)明的一種用于玩具的光電控制系統(tǒng)，包括一個發(fā)射部分，其中包括一個發(fā)射部分信號處理單元，用于接收所述發(fā)射部分中的一些其它部件的信息并進行判斷，并且根據(jù)所述判斷的結果來控制可見光或紅外光的發(fā)射；一個發(fā)射部分按鍵，它連接至所述發(fā)射部分信號處理單元，用于接通或切斷電源；一個X軸振動傳感器，它連接至所述發(fā)射部分信號處理單元，用于向所述發(fā)射部分信號處理單元提供所述發(fā)射部分在X軸方向的振動信息，所述X軸方向定義為在人體腰部的一個橫截面內(nèi)的一個方向；一個Y軸振動傳感器，它連接至所述發(fā)射部分信號處理單元，用于向所述發(fā)射部分信號處理單元提供所述發(fā)射部分在Y軸方向的振動信息，所述Y軸方向定義為在所述人體腰部的橫截面內(nèi)的與所述X軸方向相垂直的方向；一個發(fā)射部分工作指示發(fā)光二極管，它連接至所述發(fā)射部分信號處理單元，用于在所述發(fā)射部分信號處理單元的控制下發(fā)射可見光；一個紅外光發(fā)光二極管，它連接至所述發(fā)射部分信號處理單元，用于在所述發(fā)射部分信號處理單元的控制下發(fā)射紅外光；及一個發(fā)射部分直流電源，用于向所述發(fā)射部分的各個組成部分供電；和一個接收部分，其中包括一個接收部分信號處理單元，用于接收來自所述接收部分中的其它部件的信息并進行判斷和控制；一個紅外光接收器，它連接至所述接收部分信號處理單元，用于接收來自所述發(fā)射部分的紅外光，并且將所接收的光信號轉(zhuǎn)換成電信號并傳輸至所述接收部分信號處理單元；一個音頻放大電路，它連接至所述接收部分信號處理單元，用于放大從所述接收部分信號處理單元輸出的音頻信號；一個揚聲器，它連接至所述音頻放大電路，用于發(fā)出聲音；一個橋形馬達驅(qū)動電路，它連接至所述接收部分信號處理單元，用于在所述接收部分信號處理單元的控制下輸出驅(qū)動信號；一個動作馬達，它連接至所述橋形馬達驅(qū)動電路，用于在所述驅(qū)動信號的控制下按所需要的方向和速度旋轉(zhuǎn)；一個工作狀態(tài)顯示部分，它連接至所述接收部分信號處理單元，用于顯示所述接收部分的工作狀態(tài)；一個省電電路，用于在非工作狀態(tài)下關斷向所述紅外光接收器的供電；及一個直流電源，用于向所述接收部分的各個組成部分供電，其特征在于，所述接收部分信號處理單元在其一個第一操作模式的狀態(tài)下，可操作地根據(jù)來自所述紅外光接收器的電信號中包含的有關所述發(fā)射部分的X軸和Y軸的振動信息進行判斷，根據(jù)所述判斷結果發(fā)出控制所述橋形馬達驅(qū)動電路的信號，以驅(qū)動所述動作馬達按所需要的方向和速度旋轉(zhuǎn)；或者，在其一個第二操作模式的狀態(tài)下，可操作地控制所述橋形驅(qū)動電路，以驅(qū)動所述動作馬達按所需要的方向和速度旋轉(zhuǎn)，并且根據(jù)所述判斷結果經(jīng)所述音頻放大電路來控制所述揚聲器發(fā)聲并在所述工作顯示部分進行顯示。
在根據(jù)本發(fā)明的光電控制系統(tǒng)中，所述信號處理單元是一個微處理器。
在根據(jù)本發(fā)明的光電控制系統(tǒng)中，所述控制所述橋形馬達驅(qū)動電路的信號是兩個具有不同的占空比的脈寬調(diào)制信號。
在根據(jù)本發(fā)明的光電控制系統(tǒng)中，所述控制所述橋形馬達驅(qū)動電路的脈寬調(diào)制信號包括一個指示所述工作馬達的旋轉(zhuǎn)方向的標志位。
在根據(jù)本發(fā)明的光電控制系統(tǒng)中，所述發(fā)射部分可被裝嵌在一個便于固定在人體腰部的外殼中。
采用根據(jù)本發(fā)明的光電控制系統(tǒng)，在一種游戲方法中，人形玩具的呼啦圈的旋轉(zhuǎn)受到參與游戲的人的腰部的扭動的控制，并且由于呼啦圈的旋轉(zhuǎn)而帶動玩具的搖動，使之在達到一個具有共振效果的旋轉(zhuǎn)頻率時具有最大的搖動幅度；或者在另一種游戲方法中，判斷參與游戲的人的腰部的扭動能否跟隨呼啦圈的旋轉(zhuǎn)。這樣，玩具本身的搖動和其中的呼啦圈的旋轉(zhuǎn)共同產(chǎn)生良好逼真的效果，并且人和玩具兩者之間相互呼應，從而使游戲過程更具娛樂性和投入感。


通過參照以下附圖的說明，本發(fā)明將變得更加清晰。附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的光電控制系統(tǒng)的一個發(fā)射部分的方框圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的光電控制系統(tǒng)的一個接收部分的方框圖；圖3是X軸振動傳感器和Y軸振動傳感器的振動開關的結構示意圖；圖4是X軸振動傳感器和Y軸振動傳感器在各位置的狀態(tài)示意圖；圖5是順時針旋轉(zhuǎn)的控制信號波形圖；圖6是逆時針旋轉(zhuǎn)的控制信號波形圖；圖7是發(fā)射部分旋轉(zhuǎn)方向與速度識別的操作流程圖；圖8是接收部分的操作流程圖；圖9是采用根據(jù)本發(fā)明的光電控制系統(tǒng)的一個人形玩具的外形示意圖；圖10a和10b分別是根據(jù)本發(fā)明的光電控制系統(tǒng)中的用于固定在人體腰部的發(fā)射部分的外殼的正面和側(cè)面的外形示意圖。
實施例說明本發(fā)明的光電控制系統(tǒng)一個發(fā)射部分和一個接收部分構成。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的光電控制系統(tǒng)的發(fā)射部分的方框圖。
如圖1所示，發(fā)射部分包括一個X軸振動傳感器11、一個Y軸振動傳感器12、一個按鍵開關13、一個發(fā)射部分信號處理單元14、一個工作指示發(fā)光二極管(LED)燈15、一個紅外光發(fā)光二極管16、以及一個發(fā)射部分的3V直流電源17。
圖5和圖6示出在人體腰部的不同的扭動方向的情況下由X軸振動傳感器11與Y軸振動傳感器12依人體腰部的扭動方向而組合地產(chǎn)生的兩種時差信號。如圖5所示，當人體腰部沿順時針方向扭動時，X軸振動傳感器11的方波脈沖信號的下降沿落后于Y軸振動傳感器12的方波脈沖信號的下降沿。如圖6所示，當人體腰部沿逆時針方向扭動時，X軸振動傳感器11的方波脈沖信號的下降沿超前于Y軸振動傳感器12的方波脈沖信號的下降沿。X軸振動傳感器11向信號處理單元14提供X軸方向的振動信息，Y軸振動傳感器12向信號處理單元14提供Y軸方向的振動信息。其中，X軸方向定義為所述發(fā)射部分在人體腰部處的一個橫截面的一個方向，而Y軸方向定義為在該橫截面內(nèi)與X軸方向相垂直的方向。在上述兩種不同的扭動情況下，X和Y軸振動傳感器的信號被輸送至信號處理單元14進行運算和判斷。信號處理單元14根據(jù)判斷的結果輸出不同的信號去控制紅外光發(fā)光二極管16和工作指示LED燈15是否發(fā)光。通過按鍵13可以啟動或停止信號處理部分14的工作。電源17用于向所述發(fā)射部分的各個組成部分供電。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的光電控制系統(tǒng)的接收部分的方框圖。
如圖2所示，接收部分包括一個紅外光接收器21、一個接收部分信號處理單元22、一個音頻放大電路23、一個揚聲器24、一個橋形馬達驅(qū)動電路25、一個動作馬達26、一個工作狀態(tài)顯示部分27、一個省電電路28、以及一個接收部分的6V直流電源29。
在工作時，紅外光接收器21接收來自發(fā)射部分的紅外光發(fā)光二極管16的紅外光信號時，并且將所接收的信號轉(zhuǎn)換成相應的電信號后輸送至信號處理單元22。信號處理單元22對該電信號進行判斷處理，然后根據(jù)判斷的結果向橋形馬達驅(qū)動電路25發(fā)出相應的動作信號，該動作信號包括具有不同的占空比的脈寬調(diào)制信號，其中包括一個指示所述工作馬達的旋轉(zhuǎn)方向的標志位，從而驅(qū)動動作馬達26按照所要求的方向和速度轉(zhuǎn)動。與此同時，信號處理單元22向音頻放大電路23發(fā)出發(fā)聲信號，從而帶動揚聲器24發(fā)出聲響。另一方面，信號處理單元22還向工作狀態(tài)顯示部分27提供相關的狀態(tài)指示信號，以顯示當時的工作狀態(tài)。當工作狀態(tài)顯示部分27無顯示，即信號處理部分22處于非工作狀態(tài)時，省電電路28關斷向紅外光接收器21的供電。電源29用于向所述接收部分的各個組成部分供電。
圖3示意地示出X軸振動傳感器和Y軸振動傳感器的振動開關的放大的結構。圖4示意地示出在人體腰部的不同的扭動方向的情況下的X軸振動傳感器和Y軸振動傳感器的振動開關在轉(zhuǎn)動圓周各個位置處的狀態(tài)。
從圖3可以看出，兩個振動開關的結構是相同的，均由一個空心銅管、一個鍍金鋼珠及三個引出腳組成。該兩個振動開關互成直角水平地放置于發(fā)射部分地外殼內(nèi)，其中左右方向的稱為SW-X，另一個前后方向的稱為SW-Y。如圖4所示，當發(fā)射部分隨人體的腰部順/逆時針方向扭動時，振動開關會產(chǎn)生由規(guī)則的方波脈沖信號(見圖5和圖6)。
圖7是發(fā)射部分旋轉(zhuǎn)方向與速度識別的操作流程圖。
在第一種操作模式中，在開始時，發(fā)射部分的移動速度(即參與游戲的人的腰部的扭動速度)等于0，計時器置0。信號處理單元14判斷是否能夠檢測到X軸傳感器的輸出信號下降沿，如果檢測不到的話，則重復進行此判斷。如果檢測到Y軸傳感器的輸出信號的下降沿，則進一步判斷Y軸傳感器的輸出信號是否為低電平。如果Y軸傳感器的輸出信號不是低電平的話，則表示參與游戲的人的腰部是沿逆時針方向扭動的；如果Y軸傳感器的輸出信號是低電平的話，則表示參與游戲的人的腰部是沿順時針方向扭動的。在判斷出轉(zhuǎn)動方向之后，在原轉(zhuǎn)動速度上加1。再判斷計時器是否已達到1秒，如果未達到1秒時，重復上述從開始進行的各操作；如果計時器已達到1秒，則有信號處理單元14控制紅外發(fā)光二極管16發(fā)出紅外光信號。
圖8示出接收部分的操作流程。在開始時，信號處理單元22通過音頻放大電路23控制揚聲器24發(fā)出聲響、工作狀態(tài)顯示部分27發(fā)光、并且通過橋形馬達驅(qū)動電路25控制動作馬達26的旋轉(zhuǎn)方向和速度。接著，信號處理單元22判斷是否接收到來自發(fā)射部分的紅外光發(fā)光二極管16的紅外光信號，如果沒有接收到紅外光信號，則重復上述從開始進行的各操作；如果接收到紅外光信號，則根據(jù)接收的信號而改變輸出至橋形馬達驅(qū)動電路的具有不同的占空比的脈寬調(diào)制信號和其中的指示所述工作馬達的旋轉(zhuǎn)方向的標志位，從而改變動作馬達的旋轉(zhuǎn)速度和方向，同時控制揚聲器24的聲響和工作狀態(tài)顯示部分的發(fā)光。
第二操作模式中的發(fā)射操作過程與第一操作模式中的發(fā)射操作過程相同。在接收操作過程中，信號處理單元22判斷所接收的紅外光信號中包含的旋轉(zhuǎn)速度和方向信息是否與玩具的現(xiàn)行旋轉(zhuǎn)速度和方向相一致。如果判斷的結果是一致的話，則通過音頻放大電路23控制揚聲器24發(fā)出聲響并且工作狀態(tài)顯示部分27發(fā)光；如果判斷結果是不一致的話，則既不發(fā)聲也不發(fā)光。
圖9示意地示出采用根據(jù)本發(fā)明的光電控制系統(tǒng)的一個人形玩具的外形。圖10a和10b分別示意地示出根據(jù)本發(fā)明的光電控制系統(tǒng)中的用于固定在人體腰部的發(fā)射部分的外殼的正面和側(cè)面的外形。
以上參照附圖對根據(jù)本發(fā)明的一個實施例進行了說明。本領域的普通技術人員可以理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可以對本發(fā)明進行各種變化或修改。本發(fā)明的保護范圍由屬于本發(fā)明申請的權利要求書所限定。
權利要求1.一種用于一個玩具的光電控制系統(tǒng)，包括一個發(fā)射部分，其中包括一個發(fā)射部分信號處理單元，用于接收所述發(fā)射部分中的一些其它部件的信息并進行判斷，并且根據(jù)所述判斷的結果來控制可見光或紅外光的發(fā)射；一個發(fā)射部分按鍵，它連接至所述發(fā)射部分信號處理單元，用于接通或切斷電源；一個X軸振動傳感器，它連接至所述發(fā)射部分信號處理單元，用于向所述發(fā)射部分信號處理單元提供所述發(fā)射部分在X軸方向的振動信息，所述X軸方向定義為在人體腰部的一個橫截面內(nèi)的一個方向；一個Y軸振動傳感器，它連接至所述發(fā)射部分信號處理單元，用于向所述發(fā)射部分信號處理單元提供所述發(fā)射部分在Y軸方向的振動信息，所述Y軸方向定義為在所述人體腰部的橫截面內(nèi)的與所述X軸方向相垂直的方向；一個發(fā)射部分工作指示發(fā)光二極管，它連接至所述發(fā)射部分信號處理單元，用于在所述發(fā)射部分信號處理單元的控制下發(fā)射可見光；一個紅外光發(fā)光二極管，它連接至所述發(fā)射部分信號處理單元，用于在所述發(fā)射部分信號處理單元的控制下發(fā)射紅外光；及一個發(fā)射部分直流電源，用于向所述發(fā)射部分的各個組成部分供電；和一個接收部分，其中包括一個接收部分信號處理單元，用于接收來自所述接收部分中的其它部件的信息并進行判斷和控制；一個紅外光接收器，它連接至所述接收部分信號處理單元，用于接收來自所述發(fā)射部分的紅外光，并且將所接收的光信號轉(zhuǎn)換成電信號并傳輸至所述接收部分信號處理單元；一個音頻放大電路，它連接至所述接收部分信號處理單元，用于放大從所述接收部分信號處理單元輸出的音頻信號；一個揚聲器，它連接至所述音頻放大電路，用于發(fā)出聲音；一個橋形馬達驅(qū)動電路，它連接至所述接收部分信號處理單元，用于在所述接收部分信號處理單元的控制下輸出驅(qū)動信號；一個動作馬達，它連接至所述橋形馬達驅(qū)動電路，用于在所述驅(qū)動信號的控制下按所需要的方向和速度旋轉(zhuǎn)；一個工作狀態(tài)顯示部分，它連接至所述接收部分信號處理單元，用于顯示所述接收部分的工作狀態(tài)；一個省電電路，用于在非工作狀態(tài)下關斷向所述紅外光接收器的供電；及一個直流電源，用于向所述接收部分的各個組成部分供電，其特征在于，所述接收部分信號處理單元在其一個第一操作模式的狀態(tài)下，可操作地根據(jù)來自所述紅外光接收器的電信號中包含的有關所述發(fā)射部分的X軸和Y軸的振動信息進行判斷，根據(jù)所述判斷結果發(fā)出控制所述橋形馬達驅(qū)動電路的信號，以驅(qū)動所述動作馬達按所需要的方向和速度旋轉(zhuǎn)；或者，在其一個第二操作模式的狀態(tài)下，可操作地控制所述橋形驅(qū)動電路，以驅(qū)動所述動作馬達按所需要的方向和速度旋轉(zhuǎn)，并且根據(jù)所述判斷結果經(jīng)所述音頻放大電路來控制所述揚聲器發(fā)聲并在所述工作顯示部分進行顯示。
2.根據(jù)權利要求1所述的光電控制系統(tǒng)，其特征在于，所述信號處理單元是一個微處理器。
3.根據(jù)權利要求1所述的光電控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制所述橋形馬達驅(qū)動電路的信號是兩個具有不同的占空比的脈寬調(diào)制信號。
4.根據(jù)權利要求3所述的光電控制系統(tǒng)，其特征在于，所述脈寬調(diào)制信號包括一個指示所述工作馬達的旋轉(zhuǎn)方向的標志位。
5.根據(jù)權利要求1所述的光電控制系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)射部分可被裝嵌在一個便于固定在人體腰部的外殼中，而所述接收部分被安裝在所述玩具之中。
專利摘要一種用于玩具的光電控制系統(tǒng)，包括兩個部分，其中，光信號發(fā)射部分被固定在參與游戲的人的腰部，用于光信號的產(chǎn)生和發(fā)射，該光信號中包括了人的腰部的扭動的啟動和停止信息以及轉(zhuǎn)動的方向和速度的信息；光信號接收部分位于該玩具中，用于接收該光信號、對該光信號進行光電轉(zhuǎn)換，并且對所獲得的電信號進行判斷和處理，以控制位于該玩具中的呼啦圈跟隨人的腰部的扭動方向和速度而旋轉(zhuǎn)，并且由于呼啦圈的旋轉(zhuǎn)而帶動人形玩具的搖動，使之在達到一個具有共振效果的旋轉(zhuǎn)頻率時具有最大的搖動幅度；或者控制人形玩具發(fā)出聲或光，以表示人的腰部跟隨呼啦圈扭動的成功。
文檔編號A63H30/00GK2531847SQ0220213
公開日2003年1月22日 申請日期2002年1月18日 優(yōu)先權日2002年1月18日
發(fā)明者蔡奇逢 申請人:銀輝玩具制品廠有限公司