專利名稱：驅(qū)動小功率電磁線圈產(chǎn)生動力的方法、驅(qū)動電路及機器魚的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子玩具或教具技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種驅(qū)動小功率電磁線圈產(chǎn)生動力的方法、驅(qū)動電路及機器魚。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟的發(fā)展，生活的提高，人們對玩具的要求越來越高，于是市面上售賣的電動玩具多種多樣，其各自都有不同的設計理念，力求能達到不同玩家的對于電動玩具的可玩性及趣味性的要求。然而隨著時代的進步、科學技術(shù)的進步，電動玩具的外型也越來越小。當然，現(xiàn)在的青少年也來越趨向追求小功率迷你型的電動玩具。電磁鐵是小功率迷你型電動玩具應用非常廣的一種驅(qū)動方式，其結(jié)構(gòu)簡潔，響應速度快，非常適合直接驅(qū)動一些小行程的往復運動機構(gòu)；一般電磁鐵通常是通過給線圈充電產(chǎn)生磁場使鐵芯磁化，從而產(chǎn)生吸力，由于鐵芯是軟磁體，這種電磁鐵只能產(chǎn)生吸力而不能產(chǎn)生推力。如果與線圈作用的是永磁體，那么當線圈中的電流方向改變時，線圈與永磁體作用力的方向也就隨之改變，這時它們之間不但能產(chǎn)生吸力還能產(chǎn)生推力。如果此永磁體采用一些強磁材料，由于電磁力分別與線圈產(chǎn)生的磁場強度和永磁體中的磁場強度成正比，在相同線圈相同電流的情況下產(chǎn)生的電磁力會大很多。近年來此類結(jié)構(gòu)多用在玩具車， 玩具飛機模型上用作轉(zhuǎn)向機構(gòu)，日本成功地用此原理作為行走動力設計了一款微型機器人。然而現(xiàn)有的電動玩具均是采用帶MCU的IC來控制電磁線圈的工作電流，由于該帶 MCU的IC的IO端口的最大電流在15mA左右，如果電磁線圈需要的電流超過此值則要經(jīng)過放大電路來驅(qū)動或者通過多個IO 口并聯(lián)來驅(qū)動，導致驅(qū)動電路的設計過于復雜，不僅不利于縮小玩具的體積，還大大增加了生產(chǎn)成本。另外，水中電動玩具是電動玩具中的一類，主要工作在水面或是在水下，一般有模型船，艦艇，潛水艇或電子仿生水中動物如機器魚等。 能實現(xiàn)與其它運動玩具不同的游動、旋轉(zhuǎn)、噴水等動作，深受青少年的喜愛。一款優(yōu)秀的水中電動玩具還能激發(fā)玩者的探索精神，開發(fā)青少年的科學潛能?，F(xiàn)有的機器魚由于其驅(qū)動方式的原因，導致其結(jié)構(gòu)復雜，體積龐大，不能滿足青少年越來越趨向追求玩具小體積的要求。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述的不足，本發(fā)明目的之一在于，提供一種工藝簡易，易于實現(xiàn)的驅(qū)動小功率電磁線圈產(chǎn)生動力的方法；本發(fā)明目的之二在于，提供一種設計合理、成本低且體積小的驅(qū)動電路；本發(fā)明目的之三在于，提供一種結(jié)構(gòu)合理、體積小、易操控、娛樂性強的機器魚。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案是一種驅(qū)動小功率電磁線圈產(chǎn)生動力的方法，其包括以下步驟(1)預備一至少設有一組PWM端口的語音IC，該語音IC預存有所需的驅(qū)動波形；
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(2)預備驅(qū)動線圈，該驅(qū)動線圈包括線圈和設置在該線圈一側(cè)的磁鐵；(3)將線圈一端與語音IC的第一 PWM端口相連接，另一端與語音IC的第二 PWM端口相連接；(4)接通電源，語音IC根據(jù)預存的驅(qū)動波形控制線圈進行相應的交變激磁，使線圈與磁鐵之間產(chǎn)生相應大小、方向的作用力，實現(xiàn)動力輸出。所述步驟(1)中的語音IC的PWM端口輸出電流等于或小于100mA。所述步驟(4)具體包括以下步驟(4. 1)接通電源，將觸發(fā)信號輸入語音IC ；(4. 2)語音IC啟動，根據(jù)預存的驅(qū)動波形將相應大小、方向的電流傳至線圈，控制線圈進行相應的交變激磁，使線圈與磁鐵之間產(chǎn)生相應大小、方向的作用力；(4. 3)當線圈固定設置，而磁鐵活動設置時，則相應驅(qū)動磁鐵相對線圈作直線式的往復運動或左右式擺動的往復擺動，實現(xiàn)動力輸出；或當磁鐵固定設置，而線圈活動設置時，則相應驅(qū)動線圈相對磁鐵作直線式的往復運動或左右式擺動的往復擺動，實現(xiàn)動力輸出ο一種采用上述方法的驅(qū)動電路，其包括一驅(qū)動線圈、一電源及一至少設有一組PWM 端口的語音ic，所述電源的負極與語音IC的GND端口相連，正極與語音IC的VDD端口相連，所述驅(qū)動線圈一端與語音IC的第一 PWM端口相連接，另一端與語音IC的第二 PWM端口相連接。所述語音IC的P麗端口的輸出電流為0 100mA。
其還包括一濾波電路，該濾波電路并聯(lián)在電源上。所述濾波電路為電容Cl。一種采用上述方法的機器魚，其包括魚身本體、魚尾本體、擺桿、驅(qū)動線圈、電源及至少設有一組PWM端口的語音IC，該語音IC的PWM端口的輸出電流為0 100mA，所述魚尾本體固定在擺桿的尾部，該擺桿的中部通過搖擺支架活動設置魚身本體的尾部，并能使其上的魚尾本體以該搖擺支架為支點擺動，該擺桿的首部伸入魚身本體內(nèi)，所述驅(qū)動線圈包括一線圈及兩磁鐵，所述線圈設置在所述擺桿的首部，兩磁鐵對應線圈的兩側(cè)位置對稱設置在魚身本體內(nèi)，所述線圈一端與語音IC的第一 PWM端口相連接，另一端與語音IC的第二 PWM端口相連接，所述電源的負極與語音IC的GND端口相連，正極與語音IC的VDD端口相連。所述搖擺支架包括一由軟質(zhì)彈性材料制成的環(huán)狀本體及一由硬質(zhì)彈性材料制成的內(nèi)襯環(huán)，所述環(huán)狀本體上設有一與所述內(nèi)襯環(huán)外形輪廓相適配的凹槽，對應該凹槽的中心位置設有一與擺桿相適穿孔，該穿孔的邊緣向魚尾本體方向一側(cè)延伸、并逐漸縮小形成一套接部，該套接部的內(nèi)側(cè)面在所述擺桿穿過穿孔時，能完全抵觸在該擺桿外表面上，防止進水，所述內(nèi)襯環(huán)卡入所述凹槽，并能使環(huán)狀本體的外側(cè)面抵觸在魚身本體上。其還包括一濾波電路，該濾波電路并聯(lián)在電源上，所述濾波電路為電容Cl。本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明提供的方法工藝簡易，易于實現(xiàn)，成本低；本發(fā)明提供的驅(qū)動電路設計合理，有效利用語音IC特有PWM 口來直接驅(qū)動小功率電磁線圈，實現(xiàn)動力輸出，避免傳統(tǒng)需要放大電路才能達到驅(qū)動電流的要求，不僅節(jié)省了生產(chǎn)成本，還大大簡化了電路，縮小體積，滿足小功率小體積玩具的要求；本發(fā)明提供的機械魚，結(jié)構(gòu)簡潔，控制簡易，體積小，可玩性及趣味性高。本發(fā)明可廣泛應用于制造玩具、教具等電子產(chǎn)品。下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明作進一步說明。


圖1是一般的由MCU驅(qū)動線圈的驅(qū)動電路示意圖；圖2是本發(fā)明的驅(qū)動電路示意圖；圖3是本發(fā)明的機械魚的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是驅(qū)動圖3機械魚前進的對稱波形；圖5是驅(qū)動圖3機械魚轉(zhuǎn)彎的不對稱波形。
具體實施例方式實施例本實施例提供了一種驅(qū)動小功率電磁線圈產(chǎn)生動力的方法，其包括以下步驟(1)預備一至少設有一組PWM端口的語音IC，該語音IC預存有所需的驅(qū)動波形；(2)預備驅(qū)動線圈，該驅(qū)動線圈包括線圈和設置在該線圈一側(cè)的磁鐵；(3)將線圈一端與語音IC的第一 PWM端口相連接，另一端與語音IC的第二 PWM端口相連接；(4)接通電源，語音IC根據(jù)預存的驅(qū)動波形控制線圈進行相應的交變激磁，使線圈與磁鐵之間產(chǎn)生相應大小、方向的作用力，實現(xiàn)動力輸出。所述步驟(1)中的語音IC的PWM端口的輸出電流為0 100mA。所述步驟(4)具體包括以下步驟(4. 1)接通電源，將觸發(fā)信號輸入語音IC ；(4. 2)語音IC啟動，根據(jù)預存的驅(qū)動波形將相應大小、方向的電流傳至線圈，控制線圈進行相應的交變激磁，使線圈與磁鐵之間產(chǎn)生相應大小、方向的作用力；(4. 3)當線圈固定設置，而磁鐵活動設置時，則相應驅(qū)動磁鐵相對線圈作直線式的往復運動或左右式擺動的往復擺動，實現(xiàn)動力輸出；或當磁鐵固定設置，而線圈活動設置時，則相應驅(qū)動線圈相對磁鐵作直線式的往復運動或左右式擺動的往復擺動，實現(xiàn)動力輸出ο參見圖2，一種采用上述方法的驅(qū)動電路，其包括一驅(qū)動線圈、一電源及一至少設有一組PWM端口的語音IC，所述電源的負極與語音IC的GND端口相連，正極與語音IC的 VDD端口相連，所述驅(qū)動線圈一端與語音IC的第一 PWM端口相連接，另一端與語音IC的第二 PWM端口相連接。所述語音IC的P麗端口的輸出電流為0 100mA。其還包括一濾波電路，該濾波電路并聯(lián)在電源上。所述濾波電路為電容Cl。參見圖2至5，一種采用上述方法的機器魚，其包括魚身本體1、魚尾本體2、擺桿 3、驅(qū)動線圈、電源及至少設有一組PWM端口的語音IC，該語音IC的PWM端口輸出電流等于或小于100mA，所述魚尾本體2固定在擺桿3的尾部，該擺桿3的中部通過搖擺支架4活動設置魚身本體1的尾部，并能使其上的魚尾本體2以該搖擺支架4為支點擺動，該擺桿3的首部伸入魚身本體1內(nèi)，所述驅(qū)動線圈包括一線圈5及兩磁鐵6，所述線圈5設置在所述擺桿3的首部，兩磁鐵6對應線圈5的兩側(cè)位置對稱設置在魚身本體1內(nèi)，所述線圈5 —端與語音IC的第一 PWM端口相連接，另一端與語音IC的第二 PWM端口相連接，所述電源的負極與語音IC的GND端口相連，正極與語音IC的VDD端口相連。所述搖擺支架4包括一由軟質(zhì)彈性材料制成的環(huán)狀本體41及一由硬質(zhì)彈性材料制成的內(nèi)襯環(huán)42，所述環(huán)狀本體41上設有一與所述內(nèi)襯環(huán)42外形輪廓相適配的凹槽，對應該凹槽的中心位置設有一與擺桿3相適穿孔，該穿孔的邊緣向魚尾本體2方向一側(cè)延伸、并逐漸縮小形成一套接部43，該套接部43的內(nèi)側(cè)面在所述擺桿3穿過穿孔時，能完全抵觸在該擺桿3外表面上，防止進水，所述內(nèi)襯環(huán)42卡入所述凹槽，并能使環(huán)狀本體41的外側(cè)面抵觸在魚身本體2上。其還包括一濾波電路，該濾波電路并聯(lián)在電源上，所述濾波電路為電容Cl?，F(xiàn)有一般玩具上常用的帶MCU的IC上的IO 口的最大電流在15mA左右，如果電磁線圈需要的電流超過此值則要經(jīng)過放大電路來驅(qū)動。如果只是超過不多且有足夠IO 口多時也可以由多個IO 口并聯(lián)來驅(qū)動。一般IC上的此類IO 口電流脈沖變化的頻率受到一定限制，通常在IKHz以內(nèi)。一般MCU的休眠電流在2-10 μ A。語音IC又被叫做聲音芯片，是內(nèi)置存儲空間，可以控制發(fā)聲的集成電路芯片。語音IC是一種專門類別的IC，它們有一組或是多組PWM端口，通常該PWM端口的輸出電流為可達100mA，可以直接用來驅(qū)動發(fā)聲器件，如喇叭，蜂鳴器，蜂鳴片等發(fā)出聲音，可以滿足一般場合的個人應用，為了達到較好的音質(zhì)效果，采樣頻率可達到40KHz以上。而且語音IC 的休眠電流在0. 03-1 μ A0相對來說，常用語音IC的價格比通用帶MCU的IC的價格低很多。參見圖1是一般的由MCU驅(qū)動線圈的驅(qū)動電路，Ul是MCU，INPUT是外部輸入的控制或觸發(fā)信號，MCU輸出的信號要經(jīng)過功放IC U2放大之后才能驅(qū)動線圈C0IL，如果不采用功放IC U2，就必須用多個三極管來構(gòu)建放大電路，Sl是觸發(fā)開關(guān)，用以喚醒或關(guān)閉IC。參見圖2，是本發(fā)明的驅(qū)動電路原理圖，Ul是語音IC，INPUT是外部輸入的控制或觸發(fā)信號，線圈COIL直接接在語音IC的PWMl和PWM2上，Cl是電池端的濾波電容，沒有了圖1中所示的放大電路。本發(fā)明巧妙采用普通語音IC特有的PWM 口來直接驅(qū)動小功率電磁線圈C0IL，這樣就省去了放大電路，降低了成本，電路簡化了，相應的尺寸也變小了，而語音IC由于其大量的應用，技術(shù)成熟，價格便宜，它的高采樣頻率也可以精準地控制線圈5中電流的大小、方向和通斷。具有突出的進步和有益效果。因為語音IC的PWM 口本身是用來輸出波形的，所以非常適合驅(qū)動頻繁往復運動的由電磁線圈帶動的機構(gòu)；可以是固定線圈5驅(qū)動磁鐵6，也可以固定磁鐵6驅(qū)動線圈5，根據(jù)具體的應用場合而定；只要事先把各種需要的波形儲存到語音IC的ROM中，在需要的時候再把它們播放出來就可以了。本發(fā)明提供的方法工藝簡易，易于實現(xiàn)，成本低；本發(fā)明提供的驅(qū)動電路設計合理，有效利用語音IC特有PWM 口來直接驅(qū)動小功率電磁線圈，實現(xiàn)動力輸出，避免傳統(tǒng)需要放大電路才能達到驅(qū)動電流的要求，不僅節(jié)省了生產(chǎn)成本，還大大簡化了電路，縮小體積，滿足小功率小體積玩具的要求；本發(fā)明提供的機械魚，結(jié)構(gòu)簡潔，控制簡易，體積小，可玩性及趣味性高。在玩耍機械魚時，當PWM 口的信號輸出到線圈5時，線圈5產(chǎn)生的磁場與磁鐵6的磁場相互作用，使魚尾本體2以搖擺支架4為支點擺動，當電流方向變化時作用力的方向也改變，當PWM 口輸出的電流方向不斷交變時，線圈5將帶動尾部不斷擺動從而驅(qū)動魚前進。參見圖4，當驅(qū)動波形是對稱波形時，可以控制魚直線前進。參見圖5，當驅(qū)動波形是不對稱的波形可以控制機械魚在前進中轉(zhuǎn)彎。 如本發(fā)明上述實施例所述，采用與其相同或相似技術(shù)特征而得到的其它驅(qū)動方法、電路及機械魚，均在本發(fā)明保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種驅(qū)動小功率電磁線圈產(chǎn)生動力的方法，其特征在于，其包括以下步驟(1)預備一至少設有一組PWM端口的語音IC，該語音IC預存有所需的驅(qū)動波形；(2)預備驅(qū)動線圈，該驅(qū)動線圈包括線圈和設置在該線圈一側(cè)的磁鐵；(3)將線圈一端與語音IC的第一PWM端口相連接，另一端與語音IC的第二 PWM端口相連接；(4)接通電源，語音IC根據(jù)預存的驅(qū)動波形控制線圈進行相應的交變激磁，使線圈與磁鐵之間產(chǎn)生相應大小、方向的作用力，實現(xiàn)動力輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動小功率電磁線圈產(chǎn)生動力的方法，其特征在于，所述步驟(1)中的語音IC的PWM端口的輸出電流為0 100mA。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動小功率電磁線圈產(chǎn)生動力的方法，其特征在于，所述步驟(4)具體包括以下步驟(4. 1)接通電源，將觸發(fā)信號輸入語音IC ；(4. 2)語音IC啟動，根據(jù)預存的驅(qū)動波形將相應大小、方向的電流傳至線圈，控制線圈進行相應的交變激磁，使線圈與磁鐵之間產(chǎn)生相應大小、方向的作用力；(4. 3)當線圈固定設置，而磁鐵活動設置時，則相應驅(qū)動磁鐵相對線圈作直線式的往復運動或左右式擺動的往復擺動，實現(xiàn)動力輸出；或當磁鐵固定設置，而線圈活動設置時，則相應驅(qū)動線圈相對磁鐵作直線式的往復運動或左右式擺動的往復擺動，實現(xiàn)動力輸出。
4.一種采用權(quán)利要求1所述方法的驅(qū)動電路，其特征在于，其包括一驅(qū)動線圈、一電源及一至少設有一組PWM端口的語音IC，所述電源的負極與語音IC的GND端口相連，正極與語音IC的VDD端口相連，所述驅(qū)動線圈一端與語音IC的第一 PWM端口相連接，另一端與語音IC的第二 PWM端口相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的驅(qū)動電路，其特征在于，所述語音IC的PWM端口的輸出電流為 0 100mA。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的驅(qū)動電路，其特征在于，其還包括一濾波電路，該濾波電路并聯(lián)在電源上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的驅(qū)動電路，其特征在于，所述濾波電路為電容Cl。
8.一種采用權(quán)利要求1所述方法及權(quán)利要求4所述驅(qū)動電路的機器魚，其特征在于， 其包括魚身本體、魚尾本體、擺桿、驅(qū)動線圈、電源及至少設有一組PWM端口的語音IC，該語音IC的PWM端口的輸出電流為0 100mA，所述魚尾本體固定在擺桿的尾部，該擺桿的中部通過搖擺支架活動設置魚身本體的尾部，并能使其上的魚尾本體以該搖擺支架為支點擺動，該擺桿的首部伸入魚身本體內(nèi)，所述驅(qū)動線圈包括一線圈及兩磁鐵，所述線圈設置在所述擺桿的首部，兩磁鐵對應線圈的兩側(cè)位置對稱設置在魚身本體內(nèi)，所述線圈一端與語音 IC的第一 PWM端口相連接，另一端與語音IC的第二 PWM端口相連接，所述電源的負極與語音IC的GND端口相連，正極與語音IC的VDD端口相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的機器魚，其特征在于，所述搖擺支架包括一由軟質(zhì)彈性材料制成的環(huán)狀本體及一由硬質(zhì)彈性材料制成的內(nèi)襯環(huán)，所述環(huán)狀本體上設有一與所述內(nèi)襯環(huán)外形輪廓相適配的凹槽，對應該凹槽的中心位置設有一與擺桿相適穿孔，該穿孔的邊緣向魚尾本體方向一側(cè)延伸、并逐漸縮小形成一套接部，該套接部的內(nèi)側(cè)面在所述擺桿穿過穿孔時，能完全抵觸在該擺桿外表面上，防止進水，所述內(nèi)襯環(huán)卡入所述凹槽，并能使環(huán)狀本體的外側(cè)面抵觸在魚身本體上。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的機器魚，其特征在于，其還包括一濾波電路，該濾波電路并聯(lián)在電源上，所述濾波電路為電容Cl。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種驅(qū)動小功率電磁線圈產(chǎn)生動力的方法，其包括(1)預備設有一組PWM端口的語音IC；(2)預備驅(qū)動線圈，該驅(qū)動線圈包括線圈和設置在該線圈一側(cè)的磁鐵；(3)將線圈一端與語音IC的第一PWM端口相連接，另一端與語音IC的第二PWM端口相連接；(4)接通電源，語音IC根據(jù)預存的驅(qū)動波形控制線圈進行相應的交變激磁，使線圈與磁鐵之間產(chǎn)生相應大小、方向的作用力，實現(xiàn)動力輸出。本發(fā)明還公開了采用該方法的驅(qū)動電路及機器魚。本發(fā)明提供的方法工藝簡易，易于實現(xiàn)，成本低；本發(fā)明提供的驅(qū)動電路設計合理，有效利用語音IC特有PWM口來直接驅(qū)動小功率電磁線圈；本發(fā)明提供的機械魚，結(jié)構(gòu)簡潔，控制簡易，體積小，可玩性及趣味性高。
文檔編號A63H23/00GK102512830SQ20111038575
公開日2012年6月27日 申請日期2011年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月29日
發(fā)明者盧小平 申請人:盧小平