專利名稱：蝙蝠車實驗演示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于教具，具體地說是一種蝙蝠車實驗演示裝置。
(三)實用新型內(nèi)容本實用新型的目的就是提供一種蝙蝠車實驗演示裝置，它是利用紅外線的發(fā)射與接收，通過演示實驗使蝙蝠原理定位技術(shù)的應(yīng)用得以在課堂上直觀生動地有趣展現(xiàn)，結(jié)合講述，從而加深學(xué)生對現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的了解。
為了達(dá)到上述目的，本實用新型采取的技術(shù)方案是該蝙蝠車實驗演示裝置包括拆除了遙控電路部分的玩具小車，其特征在于，它還包括——小車的前端部，呈半圓形安裝有發(fā)射與接收面朝外的紅外反射管傳感器，稱為“眼”，靠左邊的叫左側(cè)眼，靠右邊的叫右側(cè)眼，靠左前方的叫左前眼，靠右前方的叫右前眼；——兩個“非門”，D1的輸入端a與左側(cè)眼連接，輸出端與一個“或非門”D4的輸入端c連接，D2的輸入端b與右側(cè)眼連接，輸出端與D4的輸入端d連接，D4的輸出端與一個“非門”D3的輸入端e連接，D3的輸出端f連接在倒換開關(guān)S1的點2上，S1的點3與+6V電源連接，動觸點1通過隔離二極管VD9連接小車的直行信號輸入端g；——兩個“或非門”，D5的輸入端h與左前眼連接，輸入端j連接在D6的輸出端上，D6的輸入端i與右前眼連接，輸入端k連接在D5的輸出端上，D5的輸出端k通過隔離二極管VD10連接小車的右轉(zhuǎn)彎信號輸入端1，D6的輸出端j通過隔離二極管VD11連接小車的左轉(zhuǎn)彎信號輸入端m；——8個隔離二極管，VD1與VD2順向串聯(lián)、VD3與VD4順向串聯(lián)，VD2、VD3兩正端連在一起，通過隔離電阻R2接在D2輸出端d點上；VD5與VD6順向串聯(lián)、VD7與VD8順向串聯(lián)，VD6、VD7兩正端連在一起，通過隔離電阻R1接在D1輸出端c點上；VD1、VD5兩負(fù)端并接，通過隔離電阻R3接在D3輸出端f點上；VD4、VD8兩負(fù)端并接，通過隔離電阻R4接在D3輸出端f點上；VD1、VD2之間有連線接在D5輸入端h’點上，VD3、VD4之間與共地端接有電容C2；VD7、VD8之間有連線接在D6輸入端i’點上，VD5、VD6之間與共地端接有電容C1。
本實用新型的優(yōu)點是1、蝙蝠車向外發(fā)射紅外線信號，根據(jù)接收到的反射情況，能自動回避障礙物而不會與其發(fā)生碰撞。2、具有漫游功能，即在障礙物林立的地方無目的地漫游而不會碰到障礙物，遇障礙自動轉(zhuǎn)彎，無障礙物直行。3、具有巡邏功能，即圍繞任意形狀的建筑物模型作環(huán)游巡邏，順著壁走，并保持一定距離，既不離開也不碰壁。4、利用現(xiàn)成的遙控玩具車改裝成教具，生動直觀、趣味性強、成本低、制作容易、可節(jié)約教學(xué)經(jīng)費。5、通過演示實驗，可加深學(xué)生對現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的了解，引發(fā)同學(xué)們的想像力和創(chuàng)造精神，有利于智力開發(fā)。
圖2是


圖1的邏輯控制電路圖。
圖3是小車的漫游路徑邏輯分解圖。
圖4是小車的巡邏路徑邏輯分解圖。
圖5是巡邏路線的示意圖。
圖2是
圖1的邏輯控制電路。邏輯控制是本實用新型的核心，主要由“非門”集成塊D1、D2、D3，型號為74LS14?！盎蚍情T”集成塊D4、D5、D6，型號為74LS02，巡邏與漫游功能倒換開關(guān)S1(1倒2為巡邏功能位置，1倒3為漫游功能位置)以及外圍元件隔離二極管VD1～VD11、充放電電容C1、C2、隔離電阻R1～R6構(gòu)成，4是原有遙控玩具車驅(qū)動電路的連接端口板，電路的連接關(guān)系由圖示出。它有a(左側(cè)眼)、b(右側(cè)眼)、h(左前眼)、i(右前眼)4個信號輸入端和g(直行信號)、l(右轉(zhuǎn)信號)、m(左轉(zhuǎn)信號)3個信號輸出端，輸入端與
圖1中各紅外反射管對應(yīng)連接；輸出端與遙控玩具車驅(qū)動電路的直行、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)端口對應(yīng)連接(具體做法是打開玩具車的電路板，找到分別控制直行、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)的三根信號線，截斷并拆除遙控部分，從此處相應(yīng)接入本邏輯控制電路輸出信號線即可)。其中，左側(cè)眼信號從“非門”D1的a端輸入，右側(cè)眼信號從“非門”D2的b端輸入，左前眼信號從“或非門”D5的h端輸入，右前眼信號從“或非門“D6的i端輸入；直行信號從VD9負(fù)端輸出，右轉(zhuǎn)彎信號從VD10負(fù)端輸出，左轉(zhuǎn)彎信號從VD11的負(fù)端輸出，與端口板4上的g、l、m相對應(yīng)。
設(shè)計規(guī)定“眼”的信號輸入為“0”有效；控制信號輸出為“1”有效；左、右轉(zhuǎn)信號輸出交叉鎖定，至多只能有一個是“1”，且先到的信號有效；當(dāng)信號接踵而來，先至的信號有效。
邏輯控制過程一、漫游功能小車的路徑邏輯是在直行時遇到障礙即轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)至前方無障礙時，再直行。因此，它的路徑邏輯可分解為下面的A、B、C、D四種基本狀態(tài)(參見圖3，圖3中，A是無障直行，B是左障右轉(zhuǎn)，C是右障左轉(zhuǎn)，D是前障隨機轉(zhuǎn))，據(jù)此，只需要左前與右前兩只眼觀察控制小車就能執(zhí)行漫游任務(wù)。演示時，將倒換開關(guān)S1撥至1與3相接的漫游功能位置上，這時“或非門”D3的輸出被切斷，小車由+6V電源直接驅(qū)動行進(jìn)。其對應(yīng)的邏輯關(guān)系如下表1表1
注(1)所謂閉眼，意思是該眼信號在閉眼期間無效。
(2)“非門”即是反相器，相位相差180°，輸入跟輸出剛好相反。
(3)“或非門”的邏輯關(guān)系是只要有一個輸入端為“1”，則輸出就為“0”，只有當(dāng)所有的輸入端都為“0”時，輸出才為“1”。
二、巡邏功能小車的路徑邏輯是環(huán)繞任意形狀的物體作環(huán)游，可以是外環(huán)、或者內(nèi)環(huán)、也可以是內(nèi)外環(huán)巡邏(參見圖5，R為外巡邏，S為內(nèi)巡邏，T為內(nèi)外巡邏)，靠近了離開，離開了靠近。它的路徑邏輯可分解為下面的E、F、G、H、J、K六種基本狀態(tài)(參見圖4，圖中，E為右壁無障直行，G為左壁前障右轉(zhuǎn)，J為左壁消失左轉(zhuǎn)，F(xiàn)為左壁無障直行，H為右壁前障左轉(zhuǎn)，K為右壁消失右轉(zhuǎn))，據(jù)此，需要左、右前眼，左、右側(cè)眼觀察控制小車才能執(zhí)行巡邏任務(wù)，因此，需要4個眼的邏輯信號編輯成六種路徑邏輯信號。演示時，將倒換開關(guān)S1撥至1與2相接的巡邏功能位置上，這時就可得到前述的4個眼的邏輯信號，其對應(yīng)的邏輯關(guān)系如下表2表2
注(1)表列的J邏輯左轉(zhuǎn)彎信號取自左壁消失，信號來源左側(cè)眼，這是因為前方無障礙物，注意到圖4中J邏輯時小車的動態(tài)位置，J邏輯在E邏輯之后，E邏輯時電容C1已被充電，左壁消失引起C1放電，由于放電速度較慢，導(dǎo)致i’點的左轉(zhuǎn)信號先到，執(zhí)行左轉(zhuǎn)彎。同理，K邏輯亦然，K邏輯時，由電容C2放電。
(2)所謂交叉鎖定，是指“或非門”D5輸出為1時，D6輸出為0；D6輸出為1時，D5輸出為0。
(3)E→G→J的路徑邏輯可完成順時針方向環(huán)繞巡邏功能；F→K→H的路徑邏輯可完成逆時針環(huán)繞巡邏功能。
權(quán)利要求1.一種蝙蝠車實驗演示裝置，包括拆除了遙控電路部分的玩具小車，其特征在于，它還包括——小車的前端部，呈半圓形安裝有發(fā)射與接收面朝外的紅外反射管傳感器，稱為“眼”，靠左邊的叫左側(cè)眼，靠右邊的叫右側(cè)眼，靠左前方的叫左前眼，靠右前方的叫右前眼；——兩個“非門”，D1的輸入端a與左側(cè)眼連接，輸出端與一個“或非門”D4的輸入端c連接，D2的輸入端b與右側(cè)眼連接，輸出端與D4的輸入端d連接，D4的輸出端與一個“非門”D3的輸入端e連接，D3的輸出端f連接在倒換開關(guān)S1的點2上，S1的點3與+6V電源連接，動觸點1通過隔離二極管VD9連接小車的直行信號輸入端g；——兩個“或非門”，D5的輸入端h與左前眼連接，輸入端j連接在D6的輸出端上，D6的輸入端i與右前眼連接，輸入端k連接在D5的輸出端上，D5的輸出端k通過隔離二極管VD10連接小車的右轉(zhuǎn)彎信號輸入端1，D6的輸出端j通過隔離二極管VD11連接小車的左轉(zhuǎn)彎信號輸入端m；——8個隔離二極管，VD1與VD2順向串聯(lián)、VD3與VD4順向串聯(lián)，VD2、VD3兩正端連在一起，通過隔離電阻R2接在D2輸出端d點上；VD5與VD6順向串聯(lián)、VD7與VD8順向串聯(lián)，VD6、VD7兩正端連在一起，通過隔離電阻R1接在D1輸出端c點上；VD1、VD5兩負(fù)端并接，通過隔離電阻R3接在D3輸出端f點上；VD4、VD8兩負(fù)端并接，通過隔離電阻R4接在D3輸出端f點上；VD1、VD2之間有連線接在D5輸入端h’點上，VD3、VD4之間與共地端接有電容C2；VD7、VD8之間有連線接在D6輸入端i’點上，VD5、VD6之間與共地端接有電容C1。
專利摘要本實用新型提供了一種蝙蝠車實驗裝置，包括拆除了遙控部分的玩具小車，其特征是小車前端部左側(cè)、右側(cè)、左前、右前呈半圓形裝有紅外反射管傳感器，獲得信息后通過“非門”、“或非門”邏輯控制電路處理，分別輸出直行、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)三個信號給小車的驅(qū)動機構(gòu)，指揮小車行動。這種演示裝置能自動回避障礙物，具有漫游和巡邏功能，即可在障礙物林立的地方無目的地漫游而不會碰到障礙物，也可以圍繞任意形狀的建筑物作環(huán)游巡邏，順著壁走，保持適當(dāng)距離、既不離開也不碰壁。通過演示，生動直觀地向?qū)W生講述仿生學(xué)中的蝙蝠原理，趣味性強，可加深學(xué)生對現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的了解，引發(fā)同學(xué)們的想像力和創(chuàng)造精神，有利于智力開發(fā)。
文檔編號G09B25/00GK2574149SQ02276249
公開日2003年9月17日 申請日期2002年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月22日
發(fā)明者方興, 羅星凱, 劉小兵 申請人:廣西師范大學(xué)