УСТРОЙСТВО ЗВУКОВОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ ДЛЯ ИГРУШКИ Российский патент 1997 года по МПК A63H17/32 

Изобретение относится к электронным игрушкам и может быть использовано в движущихся самоходных или механических игрушках с изменением скорости и/или направления движения с формированием звукового прерывистого сигнала.

Известно устройство звуковой сигнализации для игрушки, содержащее бесконтактный датчик, реагирующий на приближение какого-либо объекта и содержащий два детектора, фиксирующие приближение объекта и подающие сигнал на схему памяти, которая управляет схемой генерирования звуковых сигналов, содержащей блок управления, запоминающее устройство с набором данных звуковых сигналов, блок генерирования звука и цифроаналоговый преобразователь. Блок управления включается при поступлении установочного сигнала со схемы памяти, считывает с запоминающего устройства данные звукового сигнала в определенной последовательности и подает их в блок генерирования звука, выходной сигнал которого преобразуется цифроаналоговым преобразователем в звуковые сигналы звукоизлучателя. По окончании синтезирования звука блок управления сбрасывает схему памяти 1.

Недостатками известного устройства являются:
сложная схема формирования звуковых сигналов, содержащая значительное число блоков, в том числе блок памяти, в который в процессе изготовления заносится информация;
наличие излучателя высокой частоты в бесконтактном датчике и приемника отраженных сигналов высокой частоты, усложняющих схему и требующих преобразования постоянного напряжения питания в радиосигнал высокой частоты, что связано с затратой энергии;
наличие высокочастотного излучения, которое даже в пределах санитарных норм отрицательно сказывается на организме играющего ребенка, что недопустимо даже в незначительных размерах.

Предлагаемое изобретение решает задачу повышения игровой занимательности при одновременном упрощении устройства и снижении энергопотребления.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведена функциональная схема устройства, на фиг. 2 пример выполнения датчика движения и положения 2, на фиг. 3 пример выполнения дискриминатора 3, на фиг. 4 показан пример выполнения блока начальной установки 4 и одновибратора 5, на фиг. 5 изображен пример выполнения генератора звуковых сигналов 6.

Устройство содержит (см. фиг. 1) блок питания 1, датчик 2 движения и положения игрушек, дискриминатор 3, блок 4 начальной установки, одновибратор 5, узел 6 генерирования звуковых сигналов 6, состоящий из генератора 7 стробирующих сигналов и генератора 8 звуковой частоты, звуковой излучатель 9.

Датчик 2 движения и положения (см. фиг. 2) содержит корпус 10, электропроводящий слой 11, крышку 12, электропроводящий слой 13 крышки, шарик 14, контакты 15, 16.

Дискриминатор 3 (см. фиг. 3) содержит резисторы 17, 18 и дифференцирующий конденсатор 19.

Блок начальной установки 4 (см. фиг. 4) содержит диод 20 и резистор 21 гальванической связи.

Одновибратор 5 (см. фиг. 4) содержит резистор 22, инверторы 23, 24, диод 25 и конденсатор 26.

Генератор 7 стробирующих сигналов (см. фиг. 5) содержит резисторы 27, 28, инверторы 29, 30, диод 31, конденсатор 32.

Генератор 8 звуковой частоты (см. фиг. 5) содержит резисторы 33, 34, инверторы 35, 36, диод 37, конденсатор 38.

Блок питания 1 последовательно соединен с датчиком 2 движения и положения и дискриминатором 3 и подключен к блоку 4 начальной установки, а также предназначен для питания элементов электронной схемы всего устройства.

Датчик 2 движения и положения предназначен для определения состояния игрушки и наличия ее движения с ускорением или без ускорения в горизонтальной плоскости.

В частном случае выполнения датчик движения и положения (см. фиг. 2) состоит из корпуса 10, на дне которого нанесен напылением или наклеен токопроводящий слой 13. На дне корпуса 10 свободно размещен токопроводящий шарик 14, который при касании токопроводящего слоя 13 замыкает с ним токопроводящий слой 11. Токопроводящие слои 11 и 13, соединены соответственно с контактами 15 и 16, которые соединяются между собой в том случае, когда шарик 14, находясь на токопроводящем слое 11 касается слоя 13, и размыкаются, когда шарик 14 не касается слоя 13.

Таким образом на выходе датчика 2 формируется сигнал "обрыв" (разомкнутое состояние контактов 15 и 16 датчика) "корпус" (замкнутое состояние контактов датчика).

При изменении скорости, т.е. при появлении ускорения шарик 14 изменяет свое положение, касается слоя 13 и кратковременно замыкает слои 11 и 13 между собой, на выходе датчика 2 появляется импульс, поступающий на второй вход дискриминатора 3, на первый вход которого подается напряжение питания от блока питания 1.

В частном случае выполнения датчика 2 движения и положения дно корпуса 10 выполнено вогнутым. Шарик 14 без движения и при равномерном движении находится в нижней части вогнутого дна и может замкнуть слой 11 со слоем 13 только при определенном ускорении, величина которого зависит от веса шарика и радиуса кривизны вогнутого дна.

Таким образом выбором этих параметров может быть получен датчик, реагирующий на определенное ускорение.

Дискриминатор 3 предназначен для преобразования кратковременного замыкания контактов датчика 2 в короткий отрицательный импульс напряжения на первом входе одновибратора 5, с которым соединен выход дискриминатора 3.

Дискриминатор 3 может быть выполнен, например, по схеме фиг. 3 и состоит из резисторов и дифференцирующего конденсатора.

Блок начальной установки 4 предназначен для установки в начальное (нулевое) состояние одновибратора 5 и обеспечения гальванической связи одновибратора 5 с блоком 1 питания.

Блок 4 начальной установки соединен со вторым входом одновибратора 5, может быть выполнен, например, по схеме фиг. 4. Он содержит диод 20 для быстрого разряда конденсатора 26 при установке одновибратора 5 в начальное состояние и резистор 21 для сохранения гальванической связи положительной обкладки конденсатора 26 с блоком питания 1 при обратном смещении диода 25.

Одновибратор 5 соединен со входом узла 6 генерирования звуковых сигналов и предназначен для нормирования импульсов с датчика 2, имеющих произвольную длительность. Таким образом, при кратковременном замыкании контактов датчика 2 обеспечивается звуковая сигнализация определенной длительности, определяемой выходным импульсом одновибратора 5.

Одновибратор 5 может быть выполнен, например, по схеме фиг. 4 и содержит входной резистор 22, инверторы 23, 24, диод 25, конденсатор 26.

При разомкнутых контактах датчика 2 вход одновибратора 5 подключен через дискриминатор 3 к блоку питания 1, диод 25 закрыт, т.к. его катод через резистор 21 блока 4 подключен также к блоку питания 1. На выходе инвертора 23 нулевой потенциал, а на выходе инвертора 24 положительный потенциал. Конденсатор 26 не заряжен.

При появлении на входе одновибратор 5 отрицательного импульса (при кратковременном замыкании контактов датчика 2) диод 25 остается закрытым, на выходе инвертора 23 появляется положительный импульс, а на выходе инвертора 24 отрицательный импульс, диод 25 открывается и конденсатор 26 начинает заряжаться через резистор 21, диод 25 и параллельно через резистор 21 блока начальной установки 4, при этом потенциал на входе инвертора 23 близок к нулевому (отличается от нулевого на величину падения на напряжения на прямосмещенном р-n-переходе диода 25) и поддерживает нулевой потенциал на выходе инвертора 24. Это состояние сохраняется до того, как конденсатор 26 зарядится до напряжения, при котором потенциал на входе инвертора 23 будет восприниматься как положительный, тогда на его выходе образуется нулевой потенциал, а на выходе инвертора 26 положительный. Одновибратор 5 вернется в исходное состояние, при этом конденсатор 26 без задержки разрядится через диод 20 блока 4, и одновибратор может формировать следующий импульс при наличии сигнала от датчика 2.

Узел 6 предназначен для формирования в пределах длительности импульса одновибратора 5 прерывистых звуковых сигналов и соединен со звуковым излучателем 9.

Узел 6 состоит из последовательно соединенных генератора стробирующих сигналов 7, формирующего прямоугольные импульсы низкой частоты, стробирующие работу генератора звуковой частоты 8.

Генератор 7 может быть выполнен, например, по схеме фиг. 5 и представляет собой генератор прямоугольных импульсов, при единичном уровне сигнала на выходе блокирующий работу генератора звуковой частоты 8. Таким образом, выходной сигнал генератора 8 представляет собой пачки импульсов звуковой частоты.

Генератор 8 может быть выполнен, например, по схеме фиг. 5.

Звуковой излучатель 9 может быть выполнен на основе пьезоэлектрического сигнализатора звука.

Устройство работает следующим образом.

При неподвижном состоянии игрушки датчик движения и положения 2 формирует статический сигнал обрыва цепи "блок питания 1 дискриминатор 3+ или короткого замыкания этой цепи, и на выходе дискриминатора 3 формируется и положительный потенциал, при котором одновибратор остается в исходном (нулевом) состоянии. Узел 6 генерирования звуковых сигналов не формирует импульсы звуковой частоты.

Устройство работает аналогично при равномерном движении без ускорения, при котором датчик 2 не формирует сигнал разрыва цепи.

При появлении ускорения (движение игрушки с места, изменение направления движения и т. п.) сигнал на выходе датчика 2 изменяется из состояния обрыв цепи в состояние короткое замыкание за счет кратковременного замыкания контактов датчика 2.

Дискриминатор 3 формирует короткий отрицательный импульс, запускается одновибратор 5, на его выходе формируется сигнал заданной длительности, который по переднему фронту запускает генератор стробирующих сигналов 7. На его выходе формируются периодические прямоугольные импульсы в пределах действия выходного импульса одновибратора 5. Выходной положительный импульс генератора 7 блокирует работу генератора низкой частоты 8, в промежутках между импульсами генератора 7 генератор 8 запускается и формирует импульсы звуковой частоты, поступающие на звукоизлучатель 9, который таким образом издает прерывистые сигналы звуковой частоты с нормированной длительностью звучания.

Использование изобретения повышает игровую занимательность устройства.

Изобретение относится к устройствам звуковой сигнализации для игрушек и может быть использовано в движущихся самоходных или механических игрушках с изменением скорости и/или направления движения с формированием звукового сигнала. Устройство содержит узел определения положения движущегося объекта, узел генерирования звуковых сигналов со звукоизлучателем, блок начальной установки, одновибратор, а узел определения положения движущегося объекта имеет последовательно включенные датчик движения и положения игрушки и дискриминатор, а узел генерирования звуковых сигналов выполнен в виде последовательно соединенных генератора стробирующих сигналов и генератора звуковой частоты. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

1 1. Устройство звуковой сигнализации для игрушки, содержащее узел определения положения движущегося объекта, соединенный выходом с входом узла генерирования звуковых сигналов со звукоизлучателем, и блок питания, отличающееся тем, что оно снабжено последовательно соединенными блоком начальной установки и одновибратором, узел определения положения движущегося объекта имеет последовательно включенные датчик движения и положения игрушки и дискриминатор, а узел генерирования звуковых сигналов выполнен в виде последовательно соединенных генератора стробирующих сигналов и генератора звуковой частоты, при этом первый вывод блока питания соединен с входом датчика движения и положения игрушки, второй вывод блока питания подключен к входу блока начальной установки и второму входу дискриминатора, который выходом соединен с вторым входом одновибратора, связанного выходом с входом генератора стробирующих сигналов.2 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что датчик движения и положения игрушки содержит корпус из изоляционного материала с электропроводящей частью на внутренней стороне дна, на котором свободно размещен электропроводящий шарик, и крышку с электропроводящей частью на внутренней поверхности, электропроводящие части корпуса и крышки соединены с изолированными друг от друга контактами.2 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что внутренняя сторона дна корпуса выполнена вогнутой.2 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что генератор стробирующих сигналов содержит диод, катод которого является входом генератора стробирующих сигналов, инверторы, резисторы и конденсатор, при этом анод диода соединен с первыми выводами резисторов и входом первого инвертора, выход которого является выходом генератора стробирующих сигналов и связан с первым выводом конденсатора, связанного вторым выводом с вторым выводом первого резистора и через второй инвертор с вторым выводом второго резистора, генератор звуковой частоты содержит диод, анод которого является входом генератора звуковой частоты, инвертора, резисторы и конденсатор, при этом катод диода соединен с первыми выводами резисторов и входом первого инвертора, связанного выходом через конденсатор с вторым выводом первого резистора и через второй инвертор с вторым выводом второго резистора, причем один из выходов инверторов является выходом генератора звуковой частоты.