专利名称：蝙蝠车实验演示装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于教具，具体地说是一种蝙蝠车实验演示装置。
(三)实用新型内容本实用新型的目的就是提供一种蝙蝠车实验演示装置，它是利用红外线的发射与接收，通过演示实验使蝙蝠原理定位技术的应用得以在课堂上直观生动地有趣展现，结合讲述，从而加深学生对现代科学技术的了解。
为了达到上述目的，本实用新型采取的技术方案是该蝙蝠车实验演示装置包括拆除了遥控电路部分的玩具小车，其特征在于，它还包括——小车的前端部，呈半圆形安装有发射与接收面朝外的红外反射管传感器，称为“眼”，靠左边的叫左侧眼，靠右边的叫右侧眼，靠左前方的叫左前眼，靠右前方的叫右前眼；——两个“非门”，D1的输入端a与左侧眼连接，输出端与一个“或非门”D4的输入端c连接，D2的输入端b与右侧眼连接，输出端与D4的输入端d连接，D4的输出端与一个“非门”D3的输入端e连接，D3的输出端f连接在倒换开关S1的点2上，S1的点3与+6V电源连接，动触点1通过隔离二极管VD9连接小车的直行信号输入端g；——两个“或非门”，D5的输入端h与左前眼连接，输入端j连接在D6的输出端上，D6的输入端i与右前眼连接，输入端k连接在D5的输出端上，D5的输出端k通过隔离二极管VD10连接小车的右转弯信号输入端1，D6的输出端j通过隔离二极管VD11连接小车的左转弯信号输入端m；——8个隔离二极管，VD1与VD2顺向串联、VD3与VD4顺向串联，VD2、VD3两正端连在一起，通过隔离电阻R2接在D2输出端d点上；VD5与VD6顺向串联、VD7与VD8顺向串联，VD6、VD7两正端连在一起，通过隔离电阻R1接在D1输出端c点上；VD1、VD5两负端并接，通过隔离电阻R3接在D3输出端f点上；VD4、VD8两负端并接，通过隔离电阻R4接在D3输出端f点上；VD1、VD2之间有连线接在D5输入端h’点上，VD3、VD4之间与共地端接有电容C2；VD7、VD8之间有连线接在D6输入端i’点上，VD5、VD6之间与共地端接有电容C1。
本实用新型的优点是1、蝙蝠车向外发射红外线信号，根据接收到的反射情况，能自动回避障碍物而不会与其发生碰撞。2、具有漫游功能，即在障碍物林立的地方无目的地漫游而不会碰到障碍物，遇障碍自动转弯，无障碍物直行。3、具有巡逻功能，即围绕任意形状的建筑物模型作环游巡逻，顺着壁走，并保持一定距离，既不离开也不碰壁。4、利用现成的遥控玩具车改装成教具，生动直观、趣味性强、成本低、制作容易、可节约教学经费。5、通过演示实验，可加深学生对现代科学技术的了解，引发同学们的想像力和创造精神，有利于智力开发。
图2是
图1的逻辑控制电路图。
图3是小车的漫游路径逻辑分解图。
图4是小车的巡逻路径逻辑分解图。
图5是巡逻路线的示意图。
图2是
图1的逻辑控制电路。逻辑控制是本实用新型的核心，主要由“非门”集成块D1、D2、D3，型号为74LS14。“或非门”集成块D4、D5、D6，型号为74LS02，巡逻与漫游功能倒换开关S1(1倒2为巡逻功能位置，1倒3为漫游功能位置)以及外围元件隔离二极管VD1～VD11、充放电电容C1、C2、隔离电阻R1～R6构成，4是原有遥控玩具车驱动电路的连接端口板，电路的连接关系由图示出。它有a(左侧眼)、b(右侧眼)、h(左前眼)、i(右前眼)4个信号输入端和g(直行信号)、l(右转信号)、m(左转信号)3个信号输出端，输入端与
图1中各红外反射管对应连接；输出端与遥控玩具车驱动电路的直行、左转、右转端口对应连接(具体做法是打开玩具车的电路板，找到分别控制直行、左转、右转的三根信号线，截断并拆除遥控部分，从此处相应接入本逻辑控制电路输出信号线即可)。其中，左侧眼信号从“非门”D1的a端输入，右侧眼信号从“非门”D2的b端输入，左前眼信号从“或非门”D5的h端输入，右前眼信号从“或非门“D6的i端输入；直行信号从VD9负端输出，右转弯信号从VD10负端输出，左转弯信号从VD11的负端输出，与端口板4上的g、l、m相对应。
设计规定“眼”的信号输入为“0”有效；控制信号输出为“1”有效；左、右转信号输出交叉锁定，至多只能有一个是“1”，且先到的信号有效；当信号接踵而来，先至的信号有效。
逻辑控制过程一、漫游功能小车的路径逻辑是在直行时遇到障碍即转向，转至前方无障碍时，再直行。因此，它的路径逻辑可分解为下面的A、B、C、D四种基本状态(参见图3，图3中，A是无障直行，B是左障右转，C是右障左转，D是前障随机转)，据此，只需要左前与右前两只眼观察控制小车就能执行漫游任务。演示时，将倒换开关S1拨至1与3相接的漫游功能位置上，这时“或非门”D3的输出被切断，小车由+6V电源直接驱动行进。其对应的逻辑关系如下表1表1
注(1)所谓闭眼，意思是该眼信号在闭眼期间无效。
(2)“非门”即是反相器，相位相差180°，输入跟输出刚好相反。
(3)“或非门”的逻辑关系是只要有一个输入端为“1”，则输出就为“0”，只有当所有的输入端都为“0”时，输出才为“1”。
二、巡逻功能小车的路径逻辑是环绕任意形状的物体作环游，可以是外环、或者内环、也可以是内外环巡逻(参见图5，R为外巡逻，S为内巡逻，T为内外巡逻)，靠近了离开，离开了靠近。它的路径逻辑可分解为下面的E、F、G、H、J、K六种基本状态(参见图4，图中，E为右壁无障直行，G为左壁前障右转，J为左壁消失左转，F为左壁无障直行，H为右壁前障左转，K为右壁消失右转)，据此，需要左、右前眼，左、右侧眼观察控制小车才能执行巡逻任务，因此，需要4个眼的逻辑信号编辑成六种路径逻辑信号。演示时，将倒换开关S1拨至1与2相接的巡逻功能位置上，这时就可得到前述的4个眼的逻辑信号，其对应的逻辑关系如下表2表2
注(1)表列的J逻辑左转弯信号取自左壁消失，信号来源左侧眼，这是因为前方无障碍物，注意到图4中J逻辑时小车的动态位置，J逻辑在E逻辑之后，E逻辑时电容C1已被充电，左壁消失引起C1放电，由于放电速度较慢，导致i’点的左转信号先到，执行左转弯。同理，K逻辑亦然，K逻辑时，由电容C2放电。
(2)所谓交叉锁定，是指“或非门”D5输出为1时，D6输出为0；D6输出为1时，D5输出为0。
(3)E→G→J的路径逻辑可完成顺时针方向环绕巡逻功能；F→K→H的路径逻辑可完成逆时针环绕巡逻功能。
权利要求1.一种蝙蝠车实验演示装置，包括拆除了遥控电路部分的玩具小车，其特征在于，它还包括——小车的前端部，呈半圆形安装有发射与接收面朝外的红外反射管传感器，称为“眼”，靠左边的叫左侧眼，靠右边的叫右侧眼，靠左前方的叫左前眼，靠右前方的叫右前眼；——两个“非门”，D1的输入端a与左侧眼连接，输出端与一个“或非门”D4的输入端c连接，D2的输入端b与右侧眼连接，输出端与D4的输入端d连接，D4的输出端与一个“非门”D3的输入端e连接，D3的输出端f连接在倒换开关S1的点2上，S1的点3与+6V电源连接，动触点1通过隔离二极管VD9连接小车的直行信号输入端g；——两个“或非门”，D5的输入端h与左前眼连接，输入端j连接在D6的输出端上，D6的输入端i与右前眼连接，输入端k连接在D5的输出端上，D5的输出端k通过隔离二极管VD10连接小车的右转弯信号输入端1，D6的输出端j通过隔离二极管VD11连接小车的左转弯信号输入端m；——8个隔离二极管，VD1与VD2顺向串联、VD3与VD4顺向串联，VD2、VD3两正端连在一起，通过隔离电阻R2接在D2输出端d点上；VD5与VD6顺向串联、VD7与VD8顺向串联，VD6、VD7两正端连在一起，通过隔离电阻R1接在D1输出端c点上；VD1、VD5两负端并接，通过隔离电阻R3接在D3输出端f点上；VD4、VD8两负端并接，通过隔离电阻R4接在D3输出端f点上；VD1、VD2之间有连线接在D5输入端h’点上，VD3、VD4之间与共地端接有电容C2；VD7、VD8之间有连线接在D6输入端i’点上，VD5、VD6之间与共地端接有电容C1。
专利摘要本实用新型提供了一种蝙蝠车实验装置，包括拆除了遥控部分的玩具小车，其特征是小车前端部左侧、右侧、左前、右前呈半圆形装有红外反射管传感器，获得信息后通过“非门”、“或非门”逻辑控制电路处理，分别输出直行、左转、右转三个信号给小车的驱动机构，指挥小车行动。这种演示装置能自动回避障碍物，具有漫游和巡逻功能，即可在障碍物林立的地方无目的地漫游而不会碰到障碍物，也可以围绕任意形状的建筑物作环游巡逻，顺着壁走，保持适当距离、既不离开也不碰壁。通过演示，生动直观地向学生讲述仿生学中的蝙蝠原理，趣味性强，可加深学生对现代科学技术的了解，引发同学们的想像力和创造精神，有利于智力开发。
文档编号G09B25/00GK2574149SQ02276249
公开日2003年9月17日 申请日期2002年8月22日 优先权日2002年8月22日
发明者方兴, 罗星凯, 刘小兵 申请人:广西师范大学