RU2077358C1 - Sound signalling apparatus for toy - Google Patents

Abstract

FIELD: signalling device for movable self-propelled or mechanical toys. SUBSTANCE: apparatus has unit for determining position of movable object, sound signal generating unit with sound emitter, initial setting unit and univibrator. Movable object position determination unit has toy motion and position sensor and discriminator connected in series. Sound signal generating unit has strobe signal generator and sound frequency generator connected in series. EFFECT: increased efficiency, simplified construction, increased entertainment effect. 4 cl, 5 dwg

Description

Translated fromRussian

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. The invention relates to electronic toys and can be used in moving self-propelled or mechanical toys with a change in speed and / or direction of movement with the formation of an intermittent sound signal.

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. A sound device for a toy is known that contains a proximity sensor that responds to the proximity of an object and contains two detectors that detect the proximity of the object and provide a signal to a memory circuit that controls the sound signal generation circuit containing a control unit, a storage device with a set of sound data signals, sound generation unit and digital-to-analog converter. The control unit is turned on when the installation signal is received from the memory circuit, reads the sound signal data from the storage device in a certain sequence and feeds it to the sound generating unit, the output signal of which is converted by the digital-to-analog converter into sound signals of the sound emitter. At the end of the sound synthesis, the control unit resets thememory circuit 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.The disadvantages of the known device are:
a complex scheme for generating sound signals containing a significant number of blocks, including a memory block, into which information is entered during the manufacturing process;
the presence of a high-frequency emitter in a proximity sensor and a receiver of reflected high-frequency signals that complicate the circuit and require the conversion of a constant voltage to a high-frequency radio signal, which is associated with the expenditure of energy;
the presence of high-frequency radiation, which even within sanitary standards adversely affects the body of the playing child, which is unacceptable even in small amounts.

Предлагаемое изобретение решает задачу повышения игровой занимательности при одновременном упрощении устройства и снижении энергопотребления. The present invention solves the problem of increasing gaming entertainment while simplifying the device and reducing power consumption.

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. The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a functional diagram of the device, in FIG. 2 an example of the motion sensor andposition 2, in FIG. 3 an example of the implementation of discriminator 3, in FIG. 4 shows an example of the implementation of theinitial installation unit 4 and thesingle vibrator 5, in FIG. 5 shows an example of the execution of the sound generator 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. The device contains (see Fig. 1) apower supply unit 1, asensor 2 for the movement and position of toys, a discriminator 3, aninitial installation unit 4, asingle vibrator 5, an audio signal generating unit 6, consisting of agate signal generator 7 and anaudio frequency generator 8, sound emitter 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. The motion and position sensor 2 (see FIG. 2) comprises ahousing 10, an electricallyconductive layer 11, acover 12, an electricallyconductive layer 13 of the cover, aball 14,contacts 15, 16.

Дискриминатор 3 (см. фиг. 3) содержит резисторы 17, 18 и дифференцирующий конденсатор 19. The discriminator 3 (see Fig. 3) containsresistors 17, 18 and a differentiatingcapacitor 19.

Блок начальной установки 4 (см. фиг. 4) содержит диод 20 и резистор 21 гальванической связи. The initial installation unit 4 (see Fig. 4) contains adiode 20 and a galvanic coupling resistor 21.

Одновибратор 5 (см. фиг. 4) содержит резистор 22, инверторы 23, 24, диод 25 и конденсатор 26. The one-shot 5 (see Fig. 4) contains aresistor 22,inverters 23, 24, adiode 25 and acapacitor 26.

Генератор 7 стробирующих сигналов (см. фиг. 5) содержит резисторы 27, 28, инверторы 29, 30, диод 31, конденсатор 32. Thegenerator 7 of the strobe signals (see Fig. 5) containsresistors 27, 28,inverters 29, 30,diode 31,capacitor 32.

Генератор 8 звуковой частоты (см. фиг. 5) содержит резисторы 33, 34, инверторы 35, 36, диод 37, конденсатор 38. The sound frequency generator 8 (see Fig. 5) containsresistors 33, 34,inverters 35, 36,diode 37,capacitor 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. Thepower supply 1 is connected in series with the motion andposition sensor 2 and the discriminator 3 and is connected to theinitial installation unit 4, and is also intended to power the electronic circuit elements of the entire device.

Датчик 2 движения и положения предназначен для определения состояния игрушки и наличия ее движения с ускорением или без ускорения в горизонтальной плоскости. The motion andposition sensor 2 is designed to determine the state of the toy and the presence of its movement with or without acceleration in the horizontal plane.

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. In the particular case of execution, the motion and position sensor (see Fig. 2) consists of ahousing 10, at the bottom of which a conductive layer is applied by spraying or pasting 13. At the bottom of the housing 10 aconductive ball 14 is freely placed, which closes with it when theconductive layer 13 is touched theconductive layer 11. Theconductive layers 11 and 13 are connected respectively to thecontacts 15 and 16, which are interconnected when theball 14, being on theconductive layer 11 touches thelayer 13, and open when theball 14 does not touch thelayer 13.

Таким образом на выходе датчика 2 формируется сигнал "обрыв" (разомкнутое состояние контактов 15 и 16 датчика) "корпус" (замкнутое состояние контактов датчика). Thus, at the output of thesensor 2, an “open” signal is generated (open state of thesensor contacts 15 and 16) and a “housing” (closed state of the sensor contacts).

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. When changing speed, i.e. when acceleration appears, theball 14 changes its position, toucheslayer 13 and briefly closeslayers 11 and 13 with each other, at the output ofsensor 2, a pulse appears at the second input of discriminator 3, the first input of which is supplied with power frompower supply 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. In the particular case of the implementation of themotion sensor 2 and the position of the bottom of thehousing 10 is made concave. Theball 14 without movement and with uniform movement is in the lower part of the concave bottom and can close thelayer 11 with thelayer 13 only at a certain acceleration, the value of which depends on the weight of the ball and the radius of curvature of the concave bottom.

Таким образом выбором этих параметров может быть получен датчик, реагирующий на определенное ускорение. Thus, by choosing these parameters, a sensor can be obtained that responds to a specific acceleration.

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. The discriminator 3 is designed to convert the short-circuit of the contacts of thesensor 2 into a short negative voltage pulse at the first input of the one-shot 5, to which the output of the discriminator 3 is connected.

Дискриминатор 3 может быть выполнен, например, по схеме фиг. 3 и состоит из резисторов и дифференцирующего конденсатора. The discriminator 3 can be performed, for example, according to the scheme of FIG. 3 and consists of resistors and a differentiating capacitor.

Блок начальной установки 4 предназначен для установки в начальное (нулевое) состояние одновибратора 5 и обеспечения гальванической связи одновибратора 5 с блоком 1 питания. Theinitial installation unit 4 is intended for installation in the initial (zero) state of the one-shot 5 and to provide galvanic communication of the one-shot 5 with thepower supply 1.

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. Theinitial installation unit 4 is connected to the second input of the one-shot 5, and can be performed, for example, according to the circuit of FIG. 4. It contains adiode 20 for the fast discharge of thecapacitor 26 when the single-vibrator 5 is installed in the initial state and a resistor 21 for maintaining the galvanic connection of the positive lining of thecapacitor 26 with thepower supply 1 with a reverse bias of thediode 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. The one-shot 5 is connected to the input of the sound generating unit 6 and is designed to normalize pulses from thesensor 2 having an arbitrary duration. Thus, when the contacts of thesensor 2 are short-circuited, an audible alarm is provided for a certain duration, determined by the output pulse of the one-shot 5.

Одновибратор 5 может быть выполнен, например, по схеме фиг. 4 и содержит входной резистор 22, инверторы 23, 24, диод 25, конденсатор 26. The one-shot 5 can be performed, for example, according to the circuit of FIG. 4 and contains aninput resistor 22,inverters 23, 24, adiode 25, acapacitor 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. When the contacts of thesensor 2 are open, the input of the one-shot 5 is connected through the discriminator 3 to thepower supply 1, thediode 25 is closed, because its cathode through the resistor 21 ofblock 4 is also connected to thepower supply 1. At the output of the inverter 23 there is a zero potential, and at the output of the inverter 24 a positive potential.Capacitor 26 is not charged.

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. When a negative impulse appears at the input of the one-shot 5 (when the contacts of thesensor 2 are short-circuited), thediode 25 remains closed, a positive impulse appears at the inverter 23 output, a negative impulse appears at theinverter 24 output, thediode 25 opens and thecapacitor 26 starts charging through the resistor 21, thediode 25 and in parallel through the resistor 21 of theinitial installation unit 4, while the potential at the input of the inverter 23 is close to zero (differs from zero by the magnitude of the voltage drop at the forward biased pn junction of diode 25) and supports alive zero potential at the output ofinverter 24. This state is maintained until thecapacitor 26 is charged to a voltage at which the potential formed at zero potential, and the output ofinverter 26 will be a positive regarded as positive, while at its output the input of the inverter 23. The one-shot 5 will return to its original state, while thecapacitor 26 is discharged without delay through thediode 20 ofblock 4, and the one-shot can generate the next pulse in the presence of a signal from thesensor 2.

Узел 6 предназначен для формирования в пределах длительности импульса одновибратора 5 прерывистых звуковых сигналов и соединен со звуковым излучателем 9. The node 6 is intended for the formation within the pulse duration of the one-shot 5 intermittent sound signals and is connected to the sound emitter 9.

Узел 6 состоит из последовательно соединенных генератора стробирующих сигналов 7, формирующего прямоугольные импульсы низкой частоты, стробирующие работу генератора звуковой частоты 8. The node 6 consists of a series-connected generator of thestrobe signals 7, forming rectangular pulses of low frequency, gating the operation of the generator ofsound frequency 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. Thegenerator 7 can be performed, for example, according to the circuit of FIG. 5 and represents a generator of rectangular pulses, at a single signal level at the output, blocking the operation of thesound frequency generator 8. Thus, the output signal of thegenerator 8 is a burst of pulses of sound frequency.

Генератор 8 может быть выполнен, например, по схеме фиг. 5. Thegenerator 8 can be performed, for example, according to the circuit of FIG. 5.

Звуковой излучатель 9 может быть выполнен на основе пьезоэлектрического сигнализатора звука. The sound emitter 9 can be made on the basis of a piezoelectric sound signaling device.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

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. When the toy is stationary, the motion andposition sensor 2 generates a static signal of open circuit "power supply unit 1 discriminator 3+ or short circuit of this circuit, and a positive potential is formed at the output of discriminator 3, in which the one-shot remains in the initial (zero) state. Node 6 generating sound signals does not generate sound frequency pulses.

Устройство работает аналогично при равномерном движении без ускорения, при котором датчик 2 не формирует сигнал разрыва цепи. The device operates similarly with uniform movement without acceleration, in which thesensor 2 does not generate a signal for breaking the circuit.

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. When acceleration appears (movement of the toy from its place, change of direction, etc.), the signal at the output ofsensor 2 changes from the open circuit state to the short circuit state due to short-circuiting of thesensor 2 contacts.

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. The discriminator 3 generates a short negative impulse, a one-shot 5 is launched, a signal of a given duration is generated at its output, which triggers agate signal generator 7 on the rising edge. Periodic rectangular pulses are generated at its output within the action of the one-shot output pulse 5. The positive output pulse of thegenerator 7 blocks the operation of the low-frequency generator 8, in the intervals between the pulses of thegenerator 7, thegenerator 8 starts up and generates pulses of sound frequency, ue to the acoustic alarm 9 which thus emits intermittent audio signals from the normalized duration sound.

Использование изобретения повышает игровую занимательность устройства. The use of the invention increases the gaming entertainment of the device.

Claims (1)

Translated fromRussian

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.1 1. A sound alarm device for a toy, comprising a node for determining the position of a moving object, connected by an output to the input of a node for generating sound signals with a sound emitter, and a power supply unit, characterized in that it is provided with a series-connected initial installation unit and a single-vibrator, a node for determining the position of a moving object has a motion sensor and a position of the toy and a discriminator connected in series, and the audio signal generating unit is made in the form of series connected x a strobe signal generator and an audio frequency generator, wherein the first output of the power supply is connected to the input of the motion sensor and the position of the toy, the second output of the power supply is connected to the input of the initial installation unit and the second input of the discriminator, which is connected to the second input of the one-shot connected to the output of the input of the generator of the strobe signals. 2 2. The device according to claim 1, characterized in that the sensor of movement and position of the toy contains a housing of insulating material with an electrically conductive part on the inside the bottom side, on which the electrically conductive ball is freely placed, and the lid with the electrically conductive part on the inner surface, the electrically conductive parts of the housing and the covers are connected to insulated contacts. 2. 3. The device according to claim 2, characterized in that the inner side of the bottom of the housing made concave. 2 4. The device according to claim 1, characterized in that the gate signal generator contains a diode, the cathode of which is the input of the gate signal generator, inverters, resistors and a capacitor, while the anode of the diode is connected to the first conclusions of the resistors and the input of the first inverter, the output of which is the output of the strobe signal generator and connected to the first output of the capacitor connected to the second output with the second output of the first resistor and through the second inverter with the second output of the second resistor, the sound frequency generator contains a diode, the anode of which is the input sound frequency generator, inverter, resistors and a capacitor, while the cathode of the diode is connected to the first terminals of the resistors and the input of the first inverter connected by the output through the condens an inverter with a second terminal of the first resistor and through a second inverter with a second terminal of the second resistor, one of the outputs of the inverters being the output of the sound frequency generator.

Images