用于智能陀螺的测量控制器、智能陀螺及其竞赛平台系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及智能玩具，旨在提供一种用于智能陀螺的测量控制器、智能陀螺及其竞赛平台系统。该测量控制器中，角速度传感器、角加速度传感器和陀螺仪分别与A/D转换电路相连，角加速度传感器与加速度比较器相连，A/D转换电路、加速度比较器、计时器和无线通讯模块分别与处理器模块相连；电池在处理器模块控制下为各部件供电。本发明能够测量、记录、上传陀螺运动过程中的各项数据。配合手机APP等智能控制器设备，可通过本地连接或互联网进行比赛或打榜。测量控制器可以独立封装，由使用者自行安装在不同的陀螺本体上，使之成为个性化十足的玩具，可把玩程度远远大于传统陀螺。
【专利说明】
用于智能陀螺的测量控制器、智能陀螺及其竞赛平台系统
技术领域
[0001]本发明涉及智能玩具，特别涉及智能陀螺测量控制器及智能陀螺与陀螺竞赛平台系统。
【背景技术】
[0002]陀螺是非常受欢迎的一种玩具或运动器材。为提高游戏过程中的趣味性，人们通过改变陀螺的大小、材质、形状，或者是加之以发声、发光、变色等措施进行改进。但即便是改进之后的陀螺，仍仅是独立的个体，导致其能够实现的玩法比较单一。
[0003]目前，关于陀螺的运行参数实时测量，以及利用这些测量数据扩展陀螺玩法，并无任何公开技术或资料予以揭示。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是，提供一种智能陀螺测量控制器及智能陀螺与陀螺竞赛平台系统。
[0005]为解决技术问题，本发明采用的技术方案是:
[0006]提供一种用于智能陀螺的测量控制器，包括处理器模块，还包括:角速度传感器、角加速度传感器、陀螺仪、加速度比较器、A/D转换电路、计时器、无线通讯模块和电池；其中，角速度传感器、角加速度传感器和陀螺仪分别与A/D转换电路相连，角加速度传感器与加速度比较器相连，A/D转换电路、加速度比较器、计时器和无线通讯模块分别与处理器模块相连;电池在处理器模块控制下为各部件供电。
[0007]本发明所述测量控制器还具有下述特征中的任意一种或几种:所述处理器模块与计时器相连;或所述处理器模块与存储芯片相连;或所述无线通讯模块是蓝牙模块或wif模块;或所述电池是可充电电池、干电池或纽扣电池。
[0008]本发明所述测量控制器，还包括用于将所有部件安设于其中的外壳;外壳具有下述任意一种或几种结构特征:外壳是全封闭或半封闭的;或外壳上设有充电插口；或外壳上设有供电插口；或外壳呈圆柱状，其外侧环设螺纹，顶部设一字槽或十字槽;或外壳呈扁圆柱体，其底部或外侧环设螺纹;或外壳的外侧或底部设卡口部件。
[0009]进一步地，本发明提供了基于前述测量控制器的智能陀螺，包括陀螺本体，在陀螺本体的内部或外部装设有所述的用于智能陀螺的测量控制器。
[0010]本发明中，在智能陀螺内部或表面装设了发光部件和/或发声部件，发光部件和发声部件分别通过各自的控制电路与处理器模块和电池相连。
[0011]本发明中，所述测量控制器安设于外壳之中，外壳通过设于其表面的螺纹或卡口部件安装在陀螺本体的内部或上部表面。
[0012]进一步地，本发明提供了一种基于前述测量控制器的智能陀螺竞赛平台系统，该系统包括测量控制器、陀螺本体和控制器设备;测量控制器安装在陀螺本体的内部或上部表面组成智能陀螺;控制器设备通过无线通讯模块与一个或多个智能陀螺实现连接。
[0013]本发明所述的智能陀螺竞赛平台系统，还包括基于云端的服务器，服务器通过互联网与控制器设备实现数据交换。
[0014]本发明中，所述控制器设备能够通过wifi或移动数据通信方式连接互联网，是智能手机、平板电脑、个人PC或游戏手柄中的任意一种。
[0015]与现有技术相比，本发明的有益效果在于:
[0016]1、本发明的测量控制器能够测量、记录、上传陀螺运动过程中的各项数据，使陀螺运动成为一项在不同使用者之间可互动的竞赛性质运动。配合手机APP等智能控制器设备，使用者可命名自己的陀螺，将收集到的运动数据与当时的现场玩友进行比赛，甚至还可以上传至服务器，通过互联网与全球玩家进行比赛或打榜。这无疑给传统的陀螺玩具赋予了一种全新的生命模式。
[0017]2、测量控制器可以独立封装，由使用者自行安装在不同的陀螺本体上，使之成为个性化十足的玩具，可把玩程度远远大于传统陀螺。
【附图说明】
[0018]图1为智能陀螺的结构示意图；(检测平面总数为4);
[0019]图2为智能陀螺竞赛平台系统的原理框图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图，通过具体实施例对本发明的实现方式加以说明。
[0021]如图1所示，本发明所述用于智能陀螺的测量控制器，包括处理器模块、角速度传感器、角加速度传感器、陀螺仪、加速度比较器、A/D转换电路、计时器、无线通讯模块和电池;其中，角速度传感器、角加速度传感器和陀螺仪分别与A/D转换电路相连，角加速度传感器与加速度比较器相连，A/D转换电路、加速度比较器、计时器和无线通讯模块分别与处理器模块相连;电池在处理器模块控制下为各部件供电。
[0022]其中，处理器模块用于实现计算和控制功能，可以通过单片机(例如八位处理器EM78)加载其内置的程序来实现，也可以是通过主控芯片(例如EPROM和ROM构成的控制芯片)调用存储芯片中的内置程序来实现。处理器模块可以通过软件实现计时功能，也可以设置为与计时器相连。处理器模块还可以设置为连接存储芯片，后者用于存储程序或数据。无线通讯模块可以是蓝牙模块或wifi模块;电池可以选用可充电电池、干电池或纽扣电池。
[0023]本发明中，测量控制器可以作为一款独立产品，利用一个外壳将所有部件安设于陀螺本体的内部或外部(如顶部)。这样，生产商或使用者可以通过采购独立的测量控制器与陀螺本体，自行组装成需要的最终的智能陀螺，极大地拓展了产品的可组配性，以及可玩性。
[0024]外壳可以是全封闭或半封闭形式的；可以在外壳上设有充电插口或供电插口。为了将测量控制器装配于陀螺上，外壳的外形可以是呈圆柱状，其外侧环设螺纹，顶部设一字槽或十字槽;或者可以在外壳的外侧设卡口部件。或者，也可以将外壳设计为扁的圆柱体，其底部或外侧环设螺纹，以螺旋或卡装方式将测量控制器固定在陀螺的顶端。在陀螺本体上，设置与外壳相适应的螺纹或卡口部件。
[0025]为使陀螺具备声光效果，可以在智能陀螺内部或表面装设发光部件和/或发声部件，发光部件和发声部件分别通过各自的控制电路与处理器模块和电池相连。
[0026]本发明最主要的创新之处是，将传统的单人玩具赋予互联网产品的性质。本发明基于测量控制器和控制器设备提供了一种智能陀螺竞赛平台系统。其中，该系统包括测量控制器、陀螺本体和控制器设备;测量控制器安装在陀螺本体的内部或上部表面组成智能陀螺;控制器设备通过无线通讯模块与一个或多个智能陀螺实现连接。该系统还可以包括基于云端的服务器，服务器通过互联网与控制器设备实现数据交换。控制器设备能够通过wifi或移动数据通信方式连接互联网，可以是智能手机、平板电脑、个人PC或游戏手柄中的任意一种。
[0027]该智能陀螺竞赛平台系统可以是本地模式的，即多个现场的玩家可以通过控制器设备使其智能陀螺实现本地多人对战或组队竞赛游戏模式。该智能陀螺竞赛平台系统还可以是联网模式的，即多个现场的玩家可以通过控制器设备使其智能陀螺实现基于互联网的多人对战或组队竞赛游戏模式，还可上传个人成绩至服务器，这大大拓展了陀螺玩法的想象空间。
[0028]例如，通过在智能手机运行游戏专用的APP，搜集并显示测量控制器传送的陀螺运行数据，通过连接互联网，将数据上传至服务器。服务器将组队竞赛结果或各类排行榜数据回传给智能手机的APP，使用者就可以实现联网游戏了。
[0029]本发明中，陀螺运行技术参数的有关测量属成熟技术，在智能穿戴设备中已有多种应用。通过在陀螺内部安装角速度传感器、角加速度传感器、陀螺仪、计时器、存储芯片、电池及相应的电路，构成测量控制器的主体部分，能够完成陀螺运行参数的检测、计量、运算、判断、存储等功能。基于现代电子技术的发展，这些传感器和电子电路，都是能够实现的，而且也都能够实现小型化、微功耗，能够满足本发明的要求。具体地说，本专利利用角速度传感器、角加速度传感器、陀螺仪等三种传感器和计时器，能够解决陀螺转速、角加速度、倾斜度、连续旋转的时间、旋转圈数累计、平均每鞭的旋转圈数、总鞭打次数、角动量等运行参数的原始数据的测量。然后通过程序的控制、运算、判断、存储等，到达运行参数的测量和传输的目的。
[0030]各参数的取得及基本的计算原理如下:
[0031 ]角速度，由角速度传感器直接测量得到:转速=角速度/360;角加速度，由角加速度传感器直接测量得到;倾斜度，由陀螺仪直接测量得到;旋转时间及累计，由计时器得到；旋转圈数累计，由转速与持续时间的积分得到;平均每鞭的旋转圈数=总旋转圈数/总鞭打次数;鞭打检测及总鞭打次数，由角速度检测得到(每一次有效鞭打，必然产生一次角加速度的正向变化)；角动量=转动惯量X角速度;转动惯量由陀螺的形状、质量等，可以事先按照物理公式计算得到，然后输入存储芯片。
[0032]产品组装的示例:
[0033]把角速度传感器、角加速度传感器、陀螺仪、计时器、存储芯片、无线通讯模块(如蓝牙)、可充电电池及相应的电路，分别通过信号线接至处理电路。按照前述的测量方法和计算方法编制运算控制软件，并写入处理器模块或存储芯片。把所有的零件安装在陀螺里，就构成了一个智能控制陀螺。接通电源开关，电路就开始工作了。启动智能手机的APP，建立连接，智能陀螺的运行参数就可以源源不断地记录和显示在手机上了。陀螺的存储芯片可以存储陀螺名称(昵称)，重量，直径，高度，材质，转动惯量，各项运行测量参数等数据。还可以在移动设备里面，同样存储这些参数。
[0034]当智能陀螺在使用者的抽打下旋转时，就能够实时测量陀螺转速、角加速度、倾斜度、连续旋转的时间、旋转圈数累计、平均每鞭的旋转圈数、总鞭打次数、角动量等参数。同时，还可以把这些参数，上传至与它无线连接的控制器设备甚至服务器上。当然，也可以把这些运行参数，存储在控制器设备上。
[0035]产品实施例:
[0036]制作一个圆柱状的杯型塑料容器2，高25mm。外壁加工成M20X1.5的螺纹，其底部加工有十字槽和一个充电插口 I。内孔尺寸是Φ 16 X 20，所有的传感器及电路零件，都装入这个容器2的空腔3内。这样，就形成了一个智能陀螺专用的测量控制器。在陀螺本体4的圆柱形的端面中心，加工一个M20X 1.5的螺纹深孔，孔深25mm。然后把测量控制器顶部朝螺纹深孔里面拧进去，并固定住。这样在陀螺的端面能够看到容器2的十字槽和充电口 I。测量控制器本身的体积和质量都很小，可以安装在陀螺本体4的旋转轴上。这样，陀螺的旋转和使用不受影响。在制作测量控制器时，可以尽可能设计好元器件的位置，让整个产品的重量分布能够呈沿轴对称。
【主权项】
1.用于智能陀螺的测量控制器，包括处理器模块，其特征在于，还包括:角速度传感器、角加速度传感器、陀螺仪、加速度比较器、A/D转换电路、计时器、无线通讯模块和电池；其中，角速度传感器、角加速度传感器和陀螺仪分别与A/D转换电路相连，角加速度传感器与加速度比较器相连，A/D转换电路、加速度比较器、计时器和无线通讯模块分别与处理器模块相连;电池在处理器模块控制下为各部件供电。2.根据权利要求1所述的测量控制器，其特征在于，还具有下述特征中的任意一种或几种: 所述处理器模块与计时器相连;或 所述处理器模块与存储芯片相连;或 所述无线通讯模块是蓝牙模块或wif模块;或 所述电池是可充电电池、干电池或纽扣电池。3.根据权利要求1至4任意一项中所述的测量控制器，其特征在于，还包括用于将所有部件安设于其中的外壳;外壳具有下述任意一种或几种结构特征: 外壳是全封闭或半封闭的;或 外壳上设有充电插口；或 外壳上设有供电插口；或 外壳呈圆柱状，其外侧环设螺纹，顶部设一字槽或十字槽;或 外壳呈扁圆柱体，其底部或外侧环设螺纹;或 外壳的外侧或底部设卡口部件。4.一种基于权利要求1所述测量控制器的智能陀螺，包括陀螺本体，其特征在于，在陀螺本体的内部或外部装设有所述的用于智能陀螺的测量控制器。5.根据权利要求4所述的智能陀螺，其特征在于，在智能陀螺内部或表面装设了发光部件和/或发声部件，发光部件和发声部件分别通过各自的控制电路与处理器模块和电池相连。6.根据权利要求4所述的智能陀螺，其特征在于，所述测量控制器安设于外壳之中，外壳通过设于其表面的螺纹或卡口部件安装在陀螺本体的内部或上部表面。7.—种基于权利要求1所述测量控制器的智能陀螺竞赛平台系统，其特征在于，该系统包括测量控制器、陀螺本体和控制器设备;测量控制器安装在陀螺本体的内部或上部表面组成智能陀螺;控制器设备通过无线通讯模块与一个或多个智能陀螺实现连接。8.根据权利要求7所述的智能陀螺竞赛平台系统，其特征在于，还包括基于云端的服务器，服务器通过互联网与控制器设备实现数据交换。9.根据权利要求7所述的智能陀螺竞赛平台系统，其特征在于，所述控制器设备能够通过wifi或移动数据通信方式连接互联网，是智能手机、平板电脑、个人PC或游戏手柄中的任意一种。
【文档编号】A63H29/22GK105833529SQ201610330238
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年5月18日
【发明人】陈元平, 陈川
【申请人】富阳陈工企业管理咨询有限公司