專利名稱：對人的接觸敏感的玩具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種玩具，該玩具包括用于探測活物(living being)的一部分的接近——特別是為了觸發(fā)某種效應(yīng)(effect)，比如，聲效應(yīng)、光效應(yīng)或甚至是由所述玩具執(zhí)行的運(yùn)動——的裝置。更具體而言，本發(fā)明涉及一種洋娃娃，該洋娃娃包括與其他探測系統(tǒng)相結(jié)合的、通過電容效應(yīng)進(jìn)行探測的裝置。有關(guān)的領(lǐng)域?yàn)橥婢哳I(lǐng)域和此種玩具中的電子設(shè)備的領(lǐng)域。
在諸如洋娃娃之類的玩具中使用電容效應(yīng)探測器來啟動效應(yīng)是已知的。公開號為NO.US2004/0043696的美國專利申請公開了一種玩具，該玩具包括具有導(dǎo)電接收器板的電容效應(yīng)非接觸探測系統(tǒng)、效應(yīng)激發(fā)電路以及將這兩元件相互連接的裝置。該接收器板可以被隱藏在玩具里，以便避免任何探測系統(tǒng)在玩具外部是可見或明顯的。當(dāng)對象接近其中一個接收器板時，在該板處測量到的電容被改變。因此，通過測量RC電路的時間常數(shù)，對RC電路放電時，有可能探測到所述時間常數(shù)的變化，時間常數(shù)等于乘積R*C，其中C是板的電容，R是電路中的阻抗。如此RC電路放電時間被測量，接著為了確定電容是否已變化，將RC電路放電時間和參考值作比較。放電時間的這種變化意味著有對象位于洋娃娃或玩具附近。
然而，如果金屬板被引向玩具，那么玩具探測到板的存在，并因此觸發(fā)其效應(yīng)。因而，即使沒有活物的任何部分位于傳感器附近，玩具看來似乎也響應(yīng)。此類干擾可由附近任何大重量或大面積的金屬物體以此種方式引發(fā)。
本發(fā)明的目的是消除上面提到的不足。本發(fā)明因此提出避免那種干擾的探測系統(tǒng)。它所基于的事實(shí)是活物的身體發(fā)射無線電波。更確切地說，電力分配網(wǎng)絡(luò)(electrical power distribution network)發(fā)射具有和它分配的電力相同波形的無線電波。這些波被附近的活物接收并被再發(fā)射。
本發(fā)明因此提供一種玩具，該玩具包括至少一個電容傳感器、至少一個效應(yīng)生成器，該電容傳感器包括構(gòu)成電容器的兩個板中的一個的金屬板，第二板由玩具附近的活物的一部分構(gòu)成；以及控制電路，該控制電路包括響應(yīng)所述電容傳感器的激勵而使效應(yīng)發(fā)生的裝置；該玩具的特征是，所述至少一個電容傳感器的所述金屬板被用作天線，用于接收來自該玩具附近的活物的所述部分的射頻發(fā)射。
有利地，射頻發(fā)射是以電力分配網(wǎng)絡(luò)的頻率。
在優(yōu)選實(shí)施方案中，本發(fā)明的玩具有利地包括用于對所述至少一個電容傳感器的電容器充電和放電的裝置；用于測量所述至少一個電容傳感器的放電時間的計數(shù)器；用于在所述電容器被充電時啟動該計數(shù)器的裝置以及用于在所述電容器被放電時使該計數(shù)器停止的裝置；連接至計數(shù)器并具有用于存儲由計數(shù)器發(fā)出的多個放電時間的裝置的控制電路，所述多個放電時間構(gòu)成一個集(collection)，該控制電路包括用于分析多個放電時間的集的裝置以及用于探測集的平均值相對于前一個集的平均值的變化的裝置，該控制電路還包括用于將單個集里的放電時間的值的變化和頻率基本等于電力分配網(wǎng)絡(luò)的頻率的正弦信號作比較的裝置；位于地和所述至少一個電容傳感器的電容器的第一板的底部(base)之間的電阻器，這樣電阻器和所述電容器組成RC電路；以及產(chǎn)生電磁場的可變頻率射頻發(fā)生器、包括無源諧振電路的至少一個附加物(accessory)，該無源諧振電路由一電感與一電容器串聯(lián)組成，并對確定頻率的電磁場響應(yīng)；以及用于確定至少一個附加物的存在并用于以一種使效應(yīng)生成器產(chǎn)生效應(yīng)的方式激勵效應(yīng)生成器的裝置。
在優(yōu)選實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種具有多個電容傳感器的洋娃娃，該多個電容傳感器位于洋娃娃上的不同位置。
在另一方面，本發(fā)明提供用于玩具的、探測人的存在的方法，該玩具包括一個電容傳感器，該電容傳感器包括構(gòu)成電容器的兩個板中的一個的金屬板，所述電容器的第二板由玩具附近的活物的一部分構(gòu)成，所述方法包括至少以下步驟產(chǎn)生一個包括所述電容器的放電時間的多個值的集；
將集的平均值和參考放電時間值作比較；將集的平均值和前一個集的平均值作比較；以及將集里電容器的放電時間值之間的任何變化和頻率基本等于電力分配網(wǎng)絡(luò)的頻率的正弦信號作比較。
有利地，本發(fā)明的該第二個方面包括以下特征當(dāng)放電時間值的變化基本上呈現(xiàn)出所述正弦信號的形式時，推出活物的一部分存在；如果當(dāng)前集的平均值基本上等于前一個集的平均值，并且如果之前推出活物的一部分存在，推出活物的一部分存在；當(dāng)當(dāng)前集的平均值基本上等于參考值時，推出沒有活物的任何部分存在；參考值是外部條件的函數(shù)；以及集包括十個放電時間值。
本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)通過參照附圖給出的、對非限制性實(shí)施方案的以下描述顯現(xiàn)，其中

圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的洋娃娃的示意圖；圖2是與圖1洋娃娃中的電容傳感器板相關(guān)的電子電路的示意圖；圖3是由圖2電路實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的探測方法的流程圖；以及圖4是繪出接觸期間集里放電時間的變化的曲線圖。
圖1示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案。它示出了具有多個傳感器的洋娃娃1，這些傳感器位于洋娃娃1身體的不同位置。這些傳感器可以是多種類型的。這樣，根據(jù)本發(fā)明的電容傳感器2位于洋娃娃1的腳上、一個手腕上、以及一個臉頰上，而電感傳感器3位于洋娃娃1的嘴唇上、胸上、以及另一個手腕上。其中電感傳感器3用于探測未示出的附加物，電容傳感器2用于探測傳感器附近的活物的一部分的存在。其他傳感器，比如重力或無線電傳感器(未示出)，也可以被安裝在洋娃娃1上。
每個電容傳感器2能引發(fā)不同的動作，取決于其在洋娃娃1身體中的位置。通過該系統(tǒng)，由于金屬物體的存在而導(dǎo)致的誤動作被避免了。
圖2示出了電容傳感器2的操作。電容傳感器2由探測板5和連接在探測板5和地之間的電阻器6組成。在人4的一部分接近時，由探測板5和人4的一部分組成的電容器50改變，以致由電阻器6和電容器50組成的RC電路的放電時間被改變。放大器7起對電容器50再充電的作用，以便計數(shù)器8測量RC電路的放電時間。計數(shù)器8通過開始計數(shù)信號81和放大器7協(xié)作。這樣，當(dāng)電容器50被放大器7充好電時，開始計數(shù)信號81通知計數(shù)器8應(yīng)該開始計數(shù)了。類似地，停止計數(shù)信號82用來使計數(shù)器8停止并通知中央處理器(CPU)9可以在數(shù)據(jù)總線84上讀取由計數(shù)器8傳送的數(shù)據(jù)。通過公共時鐘信號83，計數(shù)器8和CPU9被同步。
因此，為了開始對由探測板5和活物4的一部分組成的電容器50充電，CPU9通過將信號81置于1狀態(tài)來指示放大器7開始充電。接著放大器7將電能傳送給探測板5直到它被充好電。當(dāng)由探測板5和活物4的一部分組成的電容器50已經(jīng)完成充電時，信號81變?yōu)?，從而使放大器7停止并啟動計數(shù)器8。一旦由探測板5和活物4的一部分組成的電容器50放完電，施密特比較器(Schmidt comparator)10將停止計數(shù)信號82置于0，從而使計數(shù)器8停止并通知CPU9應(yīng)該存儲出現(xiàn)在總線84上的放電時間值。
通過將上述操作重復(fù)一定數(shù)量的次數(shù)，由CPU9存儲在存儲器(圖中未示出)里的放電時間值的集被建立，并且基于該集，下面要描述的分析使確定是否確實(shí)有活物位于洋娃娃1附近成為可能。該系統(tǒng)顯示了簡單并易于實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)。而且它能和CPU9以這樣一種方式協(xié)作，即以便實(shí)現(xiàn)圖3的流程圖所示的方法。
此外，探測板5相當(dāng)于天線，用于接收由活物的接近部分發(fā)射的無線電波。這具有這樣的效應(yīng)使電容器50放電所需的時間隨著時間變化，該變化呈現(xiàn)與電力分配網(wǎng)絡(luò)具有相同頻率的正弦信號的形式。
在圖3中，流程圖示出了根據(jù)本發(fā)明的探測方法是如何運(yùn)行的。該方法以兩個不同階段P1和P2進(jìn)行，P1是采樣階段，在此階段，使用圖2所示的電路建立電容器50的放電時間值的集，P2階段是分析階段，在此階段分析P1階段所收集的數(shù)據(jù)。
P1階段以對系統(tǒng)進(jìn)行初始化(S100)開始。在該步驟(S100)中，N的值被初始化為10。該值確定用于構(gòu)成單個集的放電時間的數(shù)量。
如上面在描述圖2時所說明的，電容器50在下一個步驟(S110)中被充電。電容器50被充電后，計數(shù)器8在下一個步驟(S120)中被啟動，此時電容器50放電。探測器10在下一個步驟(S130)中起探測電容器放電的結(jié)束的作用。
一旦電容器50被完全放電，停止計數(shù)信號被啟動，并且在下一個步驟(S140)中CPU存儲計數(shù)器8提供的值。測試起確定N值的作用(S150)。如果N值不是0，那么在步驟(S151)中將N減1，并開始另一個充電循環(huán)該方法返回到步驟(S110)。當(dāng)在測試步驟(S150)中N值是0時，則P1階段終止，并且一個有10個值的集在CPU9的存儲器里建立。
P2階段起分析P1階段所收集的數(shù)據(jù)的作用。首先，將集的平均值和一參考值作比較。如果平均值基本上等于參考值，那么可以推出探測器5附近不存在活物的任何部分(S161)。反之，如果集的平均值與參考值并不基本相等，那么將集的上述當(dāng)前平均值和前一個集的平均值作比較(S162)。如果這兩個平均值基本是相等的，而且如果在前一次循環(huán)中推出了活物的一部分位于本發(fā)明的探測器附近，那么又可以推出所述部分繼續(xù)位于探測器附近。反之，如果上述集平均值不是相等的，或者如果之前沒有判定活物的一部分位于探測器附近，那么該過程繼續(xù)到下個步驟(S163)。
在步驟S163中，將放電時間的值圍繞集的平均值的變化和頻率基本等于電力分配網(wǎng)絡(luò)的頻率的正弦信號作比較。圖4是示出單個集里的放電時間T1-T10的曲線圖。這些放電時間T1-T10圍繞一個集平均值Tmean變化。在步驟S163中，CPU9在放電時間值T1-T10的變化里尋找頻率基本等于電力分配網(wǎng)絡(luò)的頻率的正弦波形。如果，情況如同圖4，在放電時間值T1-T10上疊放這樣一個正弦信號是可能的，則推出活物的一部分存在于探測器附近。否則，推出有來自金屬物體的干擾(S166)。然后該方法以一個結(jié)論步驟(S170)終止，如果推出活物的一部分存在于探測器附近，該結(jié)論步驟使效應(yīng)被激發(fā)。
在一個實(shí)施方案中，步驟(S161)的參考值作為外部條件的函數(shù)被再調(diào)整，該外部條件比如溫度、氣壓或者甚至是周圍空氣的濕度。
權(quán)利要求
1.一種玩具，該玩具包括至少一個電容傳感器(2)、至少一個效應(yīng)生成器，該電容傳感器(2)包括構(gòu)成電容器(50)的兩個板中的一個的金屬板(5)，第二板由該玩具附近的活物(4)的一部分構(gòu)成；以及控制電路，該控制電路包括響應(yīng)所述電容傳感器(2)的激勵而使效應(yīng)發(fā)生的裝置；該玩具的特征是，所述至少一個電容傳感器(2)的所述金屬板(5)被用作天線，用于接收來自該玩具附近的活物(4)的所述部分的射頻發(fā)射。
2.如權(quán)利要求1所述的玩具，其中射頻發(fā)射是以電力分配網(wǎng)絡(luò)的頻率。
3.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的玩具，其特征在于，包括用于對所述至少一個電容傳感器(2)的電容器(50)充電和放電的裝置。
4.如權(quán)利要求3所述的玩具，其特征在于，包括用于測量所述至少一個電容傳感器(2)的放電時間的計數(shù)器(8)。
5.如權(quán)利要求4所述的玩具，其特征在于，包括用于在電容器(50)被充電時啟動該計數(shù)器(8)的裝置(81)以及用于在電容器(50)被放電時使該計數(shù)器(8)停止的裝置(82)。
6.如權(quán)利要求5所述的玩具，其特征在于，包括連接至計數(shù)器(8)并具有用于存儲由計數(shù)器(8)發(fā)出的多個放電時間的裝置的控制電路(9)，所述多個放電時間構(gòu)成一個集。
7.如權(quán)利要求6所述的玩具，其中，控制電路(9)包括用于分析多個放電時間的集的裝置以及用于探測集的平均值相對于前一個集的平均值的變化的裝置。
8.如權(quán)利要求6或權(quán)利要求7所述的玩具，其中控制電路(9)包括用于將單個集里的放電時間的值的變化和頻率基本等于電力分配網(wǎng)絡(luò)的頻率的正弦信號作比較的裝置。
9.如前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的玩具，其中一電阻器(6)位于地和所述至少一個電容傳感器(2)的電容器(50)的第一板(5)的底部之間，從而電阻器(6)和電容器(50)組成RC電路。
10.如前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的玩具，其特征在于，包括產(chǎn)生電磁場的可變頻率射頻發(fā)生器，包括無源諧振電路的至少一個附加物，該無源諧振電路由一電感與一電容器串聯(lián)組成，并對確定頻率的電磁場響應(yīng)；以及用于確定至少一個附加物的存在并用于以一種使效應(yīng)生成器產(chǎn)生效應(yīng)的方式激勵效應(yīng)生成器的裝置(3)。
11.如前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的玩具，其特征是，它是一種具有多個電容傳感器(2)的洋娃娃(1)，該多個電容傳感器位于洋娃娃(1)的不同位置。
12.用于前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的玩具的、探測人的存在的方法，該玩具包括一個電容傳感器(2)，該電容傳感器(2)具有構(gòu)成電容器(50)的兩個板中的一個的金屬板(5)，所述電容器的第二板由玩具附近的活物(4)的一部分構(gòu)成，所述方法包括至少以下步驟產(chǎn)生一個包括電容器(50)的放電時間的多個值的集；將集的平均值和參考放電時間值(50)作比較；將集的平均值和前一個集的平均值作比較；以及將集里電容器(50)的放電時間值之間的任何變化和頻率基本等于電力分配網(wǎng)絡(luò)的頻率的正弦信號作比較。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，當(dāng)放電時間值的變化基本上呈現(xiàn)出所述正弦信號的形式時，推出活物(4)的一部分存在。
14.如權(quán)利要求12或13所述的方法，其中，如果當(dāng)前集的平均值基本上等于前一個集的平均值，并且如果之前推出活物(4)的一部分存在，推出活物(4)的一部分存在。
15.如權(quán)利要求12至14中任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中當(dāng)當(dāng)前集的平均值基本上等于參考值時，推出沒有活物(4)的任何部分存在。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中參考值是外部條件的函數(shù)。
17.如權(quán)利要求12至16中任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，集包括十個放電時間值。
全文摘要
一種玩具，該玩具包括至少一個電容傳感器、至少一個效應(yīng)生成器，該電容傳感器包括構(gòu)成電容器(50)的兩個板中的一個的金屬板(5)，第二板由玩具附近的活物(4)的一部分構(gòu)成；以及控制電路，該控制電路包括響應(yīng)所述電容傳感器的激勵而使效應(yīng)發(fā)生的裝置；該玩具的特征是，所述至少一個電容傳感器的所述金屬板(5)被用作天線，用于接收來自該玩具附近的活物(4)的所述部分的射頻發(fā)射。
文檔編號A63H3/00GK101014395SQ200580029458
公開日2007年8月8日 申請日期2005年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月8日
發(fā)明者T·陳 申請人:科羅勒