谈谈电子玩具

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电子技术在玩具上的广泛应用,产生了各种各样的电子玩具。最初只是把晶体管电路附加在一般电动玩具里,采用声波、光波、电波或其它方式对玩具的动作进行控制,其功用相当于电子开关,可称为电子控制类玩具;以后随着电子技术的迅猛发展,很快就出现了以电子线路为主体的玩具,如玩具电话、玩具电子琴等,这些可称为电声类玩具;近年来,由于大规模集成电路的发展和微处理器的诞生,又出现了电子计算机玩具,如计算机国际象棋、电子游戏机、计算机玩具汽车等,它们应用了先进的微计算机技术,是电子玩具发展的高级阶段。

电子控制类玩具

此类玩具较多,它们一般由控制器和玩具体两部分组成。控制器掌握在游戏者手里,能发出信号来控制玩具动作的切换。根据发出信号的不同可分为声控、光控、磁控、遥控等常见的电子控制类玩具。此外,还有一部分超声波控制、红外线控制以及人体感应控制的玩具。

声控玩具 采用声波来控制的电子玩具,它由发生器和玩具体组成。操作者手持发生器,发出一定响度或一定频率的声波,被装在玩具内的受感器所接收,并转换为电信号控制玩具内的电机工作状态,达到控制玩具动作的目的。

发生器可分为接触发声器、气哨发声器和电子发声器等,前两种见图1所示。a图中,当击扳机时,钢片弯曲而发声,松开扳机时,钢片借弹性复位又发出一次声音;b图中,发生器下部为一气囊,当用手挤压时,产生一定频率的声音;由振荡器产生音频信号而发声的为电子发声器。

图1
图1 🔍原图 (766×569)

受感器是声控玩具的关键元件,它相当于换能器,用以把声波转换为电信号。较常见的受感器有驻极体电容传声器、高阻抗耳塞机和压电陶瓷片等。

无线电遥控玩具 根据线路程式可分为单通道遥控、多通道遥控和比例遥控,其中单通道遥控玩具较常见,方框图见图2。当接通发射机电源时,振荡器工作,高频调幅波从天射发射出去;接收机收到信号后,经超再生检波得到音频信号,放大后再控制继电器或开关电路,达到控制玩具的目的。比例遥控玩具是比较高级的,它是按操纵比例产生动作的玩具。如操纵方向电机时,能控制电机按操纵要求作任意大小角度的步进转弯,以控制玩具作任意角度的转向,同样它也能操纵行进电机机任意速度变化的前进或后退。

图2
图2 🔍原图 (978×416)

光控玩具 由发光器和玩具体组成,用光波对玩具进行动作控制。发光器分连续发光器、脉冲发光器与闪光发光器三种。连续发光器最简单的如手电筒、它的发光时间长短受开关控制。如用连续灯光器照射玩具猫头鹰的眼睛,它能闭起眼睛转身逃跑,把猫头鹰怕光的特性模拟得维妙维肖。这类发光器多用于动物玩具上。脉冲发光器多用于光控打靶玩具上。闪光发生器用于较高级的玩具上。此外,还有一种将发光器装在玩具内(如汽车内),其光照射路面,通过反射光强弱来控制玩具汽车的行驶路线。

在光控玩具中,将光波转变为电信号的受感器是光敏元器件,如光敏电阻,光敏二极管、光电池等。

其它电子控制玩具 磁控玩具是通过磁场来控制玩具动作的,如电子秋千、翘翘板等。此外,还有用人体感应来控制玩具动作以及用超声波、红外线等方式控制玩具的,其原理与声控玩具相似,就不再多说了。

电声类玩具

这是以电子线路产生的电子传声、扩声或发声为主的玩具,根据线路结构和功能可分为:

通信玩具 主要有对讲机和玩具电话。其中对讲机又可分为有线和无线两种。有线对讲机一组分为两只,一只里装有电源、电路板、喇叭,另一只里只装一只喇叭。当通话时,任意一方可按下相应按钮,对方就听到相应的信号声,双方即可用喇叭作话筒进行通话。

无线对讲机应用了遥控的原理,将声音变为电信号去调制高频载波,再由天线发射出去。接收机则把高频信号经混频检波取出音频信号,再经放大、发声。每只对讲机均有发射与接收线路,通过按钮转换,其方框图如图3所示,外形见图4。

图3
图3 🔍原图 (812×324)
图4
图4 🔍原图 (896×833)

扩声玩具 此类玩具是通过电子线路对人声或其它音频信号进行放大,并同时配合其它辅助动作。如玩具扩音机,其机体为一动物造型,由电机带动作出手舞足蹈的动作。当游戏者手持话筒唱歌时,一方面将声音放大,另一方面控制电机使它按声音频率转动、停止,使得玩具能按唱歌的节奏手舞足蹈,很受孩子们欢迎。

拟音玩具 这是一种构思巧妙的电声玩具。它用音频振荡及频率合成技术来模拟出各种动物的叫声以及模拟出枪声、炮声、军号声、火车声等等。如国外设计了一种哄婴儿睡觉的玩具,当把玩具放在婴儿枕边,玩具发出一种节拍声,这种模拟声就像胎儿在母腹中听到的那种心脏跳动声一样,使婴儿很习惯地入睡。

电子乐器玩具 这是近几年流行的玩具,有电子琴、电吉他、电子风琴、电子手风琴、音乐门铃等。这些乐器玩具大都是由基波发生器、分频器、颤音、余音及功放电路组成,模拟各种乐器,供玩或演奏用。

电脑玩具

此类玩具采用了集成电路和微处理器,具有微机的一些功能,所以也称它们为计算机玩具。根据其功用可分为:

电子游戏机 这是富有竞技性的电脑玩具。分为电视游戏机和屏幕游戏机两种,两种工作原理大同小异,只是前者用家用电视机作显示,后者自带液晶显示屏幕。

电视游戏机的内部线路方框图见图5。使用时,只要把游戏机输出馈线接在电视机天线插孔上,即可利用电视机荧光屏显示游戏图象。较简单的电视游戏机内容有各种球类比赛,可通过波段开关选择;较高级的电视游戏机采用一种“盒式线路板”,外形象“盒式磁带”,只要把它插入游戏机,就可交换一种游戏内容,见图6。

图5
图5 🔍原图 (801×422)
图6
图6 🔍原图 (918×759)

屏幕游戏机以袖珍为多,一般大小与袖珍电子计算器相同,最小的像手表那样大。图6为一种袖珍电子游戏机,它内存的每种游戏都有着故事情节。如图左边的椰子树上有一男人,不停地采集椰子并向任一方向扔去,而游戏者则要通过左、右按钮操纵猩猩,使它接住椰子,并将椰子扔给右边的女人,若这套动作对了,得1分;失误了则扣分。以此训练人们的反应能力。

还有一些用于娱乐场所的大屏幕电子游戏机,其工作原理是一样的。

人工智能玩具 这种玩具由于内部装有微型计算机,故具有一定智能。图7为一种电子计算机国际象棋,棋盘内装有计算机,内存储了高手的棋路。棋盘一侧装有一微型机械手。当人与电脑对奕时,由于棋子带有磁性,每走一步,产生的信号就送给计算机。通过机内处理,迅速地选出最佳棋路,发出指令,使机械手按要求移动棋子。

图7
图7 🔍原图 (844×632)

还有一种“电脑小金刚”玩具,它能检查孩子们的作业、复核孩子的算术答案、纠正孩子的英语发音。如孩子念单词时,若发音正确,则玩具显示信号表示正确;若发音不准,玩具一方面发出信号,一方面发出正确的读音。

编程玩具 可用于训练儿童的编程序能力,用以普及计算机。图8为一玩具轿车,打开车前盖则是一排计算机按钮,分别用文字或符号标明用途。其中箭头表示运行的方向,数字表示行驶时间,还有亮灯,鸣喇叭等按钮。汽车行驶前,先要编制好行进路线、作各种动作的程序,然后按着预定的轨迹按下按钮,编完程序后,再按一下启动按钮,玩具就按程序动作,可以培养人们的编程能力。

图8
图8 🔍原图 (890×623)
图9
图9 🔍原图 (850×717)

以上极简略地介绍了电子玩具的各种类型,可见电子玩具有极广泛的发展前景。当前,我国社会主义两个文明建设蓬勃开展,人们对少年儿童的智力教育日益关注,发展电子玩具更是大有可为。电子玩具,是值得开拓者重视的一个领域。(何关善)