專利名稱：智能算術(shù)游戲魔筒的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電子算術(shù)智力玩具，特別是一種智能算術(shù)游戲魔筒。
兒童智能的早期開發(fā)，特別是數(shù)學(xué)運(yùn)算技能的早期開發(fā)，對于兒童今后的健康成長是十分必要的。目前已有的各種算術(shù)玩具不是過于復(fù)雜，便是造形不夠新穎，不便攜帶，難以達(dá)到寓教于游戲的目的。中國專利CN2075806U公開的“電子幼兒計(jì)算器”是由配對識別電阻網(wǎng)絡(luò)、識別比較器、相加比較器和封有電阻的積木塊組成，能自動(dòng)判正，但無法完成乘除運(yùn)算，積木塊易丟失；中國專利CN2063675U公開的“幼兒趣味算術(shù)玩具”設(shè)有可插入運(yùn)算符號“＋”“－”及數(shù)字塊的插座、各插座上設(shè)有活動(dòng)觸頭，數(shù)字塊具有18個(gè)正方形面，其上有可構(gòu)成二進(jìn)制碼的圓孔，當(dāng)計(jì)算正確時(shí)有聲光顯示，但數(shù)字塊的構(gòu)成較復(fù)雜，在活動(dòng)觸頭的反彈力下，積木塊難以保證編碼正確。
本實(shí)用新型的目的是提供一種便于攜帶，操作簡單，玩具和教具相結(jié)合，能完成簡單四則運(yùn)算，可以自動(dòng)判定正誤的算術(shù)游戲魔筒。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的游戲魔筒包括安裝在軸體上的數(shù)字轉(zhuǎn)輪、運(yùn)算符號轉(zhuǎn)輪、答案轉(zhuǎn)輪組成的運(yùn)算式和由電子電路控制聲音的正誤判定裝置，其中每個(gè)轉(zhuǎn)輪可分成不少于十個(gè)以上的面，每個(gè)面相對編碼盤各有一組二進(jìn)制碼與該面上的阿拉伯?dāng)?shù)字或運(yùn)算符號相對應(yīng)，二進(jìn)制編碼器由彈性導(dǎo)電刷、編碼盤構(gòu)成。轉(zhuǎn)動(dòng)游戲魔筒上的數(shù)字和運(yùn)算符號轉(zhuǎn)輪，形成一組運(yùn)算式的同時(shí)，帶動(dòng)了固定在轉(zhuǎn)輪上的彈性導(dǎo)電刷，完成了十進(jìn)制碼向二進(jìn)制碼的轉(zhuǎn)換，等于前三個(gè)轉(zhuǎn)輪所形成的三組二進(jìn)制碼確定了該運(yùn)算式在運(yùn)算器中的答案(該答案是唯一的)，此答案輸出兩組二進(jìn)制碼至量值比較器與答案輸入轉(zhuǎn)輪的兩組二進(jìn)制碼進(jìn)行比較，正確時(shí)產(chǎn)生高電平信號，錯(cuò)誤時(shí)產(chǎn)生低電平信號，從而推動(dòng)音頻電路和電聲轉(zhuǎn)換器發(fā)出不同的聲音。其中運(yùn)算器由內(nèi)存有用二進(jìn)制碼表示轉(zhuǎn)輪可以進(jìn)行的運(yùn)算答案的固化ROM構(gòu)成。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)1.由于采用一體化結(jié)構(gòu)，便于兒童攜帶玩耍，在兒童當(dāng)玩具轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)輪完成算術(shù)運(yùn)算的同時(shí)，鍛煉了兒童的手部功能，達(dá)到了寓教于玩的目的；2.由于答案選擇電路的特殊設(shè)計(jì)，電路簡單，能依據(jù)運(yùn)算結(jié)果判定正誤，減輕了教師和家長的負(fù)擔(dān)。造型新穎，提高了兒童的興趣；3.能完成四則運(yùn)算和逆運(yùn)算，因此可適應(yīng)幼兒至小學(xué)二年級的兒童使用；4.由于構(gòu)思巧妙，充分滿足了工業(yè)生產(chǎn)的要求，生產(chǎn)成本低，便于推廣應(yīng)用。


圖1是本實(shí)用新型的原理框圖圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的電路原理圖圖3是本實(shí)用新型的一種具體結(jié)構(gòu)示意圖圖4是圖3沿A－A的剖視圖圖5是本實(shí)用新型采用另一種編碼器的具體結(jié)構(gòu)示意圖圖6是圖5沿B－B的剖視圖圖7是圖5軸套的編碼孔洞設(shè)置示意圖圖1給出的本實(shí)用新型由計(jì)算數(shù)輸入1、編碼器2、運(yùn)算器3、量值比較器4、答案數(shù)輸入5、音頻電路6和電聲轉(zhuǎn)換器7構(gòu)成。運(yùn)算器是內(nèi)存有用二進(jìn)制碼表示轉(zhuǎn)輪上可進(jìn)行的運(yùn)算的全部答案的ROM，量值比較器除可采用八量值比較器或四量值比較器，還可用其它邏輯門電路構(gòu)成。當(dāng)輸入運(yùn)算數(shù)時(shí)由編碼器將十進(jìn)制數(shù)字和運(yùn)算符號分別轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制碼，運(yùn)算數(shù)的運(yùn)算式組成的編碼在運(yùn)算器中選定了一個(gè)唯一的答案。此答案由運(yùn)算器的數(shù)據(jù)端輸出兩組四位二進(jìn)制碼，與答案輸入的兩組四位二進(jìn)制碼在量值比較器中進(jìn)行比較。若兩路兩組碼完全相同，運(yùn)算正確，量值比較器輸出一個(gè)高電平信號，驅(qū)動(dòng)音頻電路經(jīng)電聲轉(zhuǎn)換器發(fā)出獎(jiǎng)勵(lì)聲；若不同，則運(yùn)算不正確，發(fā)出鼓勵(lì)聲。
附圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的電路原理圖，本實(shí)施例中的1為計(jì)算數(shù)輸入、2為編碼器、3為運(yùn)算器(固化ROM)、4為量值比較器(由2只CD4063B級聯(lián)組成)、5為答案數(shù)輸入、RS為下拉電阻、K為按鈕開關(guān)。計(jì)算數(shù)輸入、運(yùn)算符號、答案數(shù)輸入共同設(shè)置在一根長軸上，其中計(jì)算數(shù)占兩個(gè)轉(zhuǎn)輪，運(yùn)算符號占一個(gè)轉(zhuǎn)輪，答案數(shù)占兩個(gè)轉(zhuǎn)輪，數(shù)字轉(zhuǎn)輪上設(shè)置了0～9共10個(gè)阿拉伯?dāng)?shù)字。編碼電路由彈性導(dǎo)電刷和編碼盤構(gòu)成，彈性導(dǎo)電刷為銅制導(dǎo)電體，其后部連成一體。編碼盤為一圓形盤，盤的一面由導(dǎo)電體按編碼規(guī)則徑向制作五條同心環(huán)形條，其中一條為V＋，其余四條按與彈性導(dǎo)電體接通與否形成二進(jìn)制碼的要求制作有凸起的同心環(huán)條。如1的代碼為0001，2為0010，當(dāng)轉(zhuǎn)到數(shù)字1時(shí)，電刷將V＋與第一條環(huán)形條的凸起短接，為高電平“1”，其余三條無凸起，不短接為低電平“0”，即為一組編碼“0001”，其余類推。運(yùn)算符號“＋”“－”“×”“÷”的代碼分別是“0000”“0001”“0010”“0011”。本實(shí)施例工作時(shí)，先由人轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)輪1和5選定計(jì)算數(shù)、運(yùn)算符號和答案數(shù)，選定后按動(dòng)按鈕K電路開始工作?，F(xiàn)以“5＋2＝7”加以說明“5”輸入的二進(jìn)制碼為“1010”，“＋”輸入的代碼為“0000”，“2”輸入的代碼為“0010”，此三組二進(jìn)制碼輸入到運(yùn)算器3的A0～A11端，確定了一個(gè)唯一的答案。答案的兩組二進(jìn)制碼通過D0～D7輸出，其中高四位表示十位數(shù)，低四位表示個(gè)位數(shù)，此算式中高四位輸出為“0000”，低四位輸出為“0111”。如果答案數(shù)置“0”“7”，編碼器輸出的二進(jìn)制碼便為“0000”“0111”，經(jīng)2只級聯(lián)的四量值比較器CD4063B比較后輸出一高電平去驅(qū)動(dòng)音頻電路，發(fā)出獎(jiǎng)勵(lì)聲；若置的數(shù)不是“0”“7”，比如是“1”“0”，則編碼為“0001”“0000”，由于編碼不同，則輸出一低電平去驅(qū)動(dòng)音頻電路發(fā)出鼓勵(lì)聲，本例數(shù)字轉(zhuǎn)輪的數(shù)字不限于0～9，轉(zhuǎn)輪數(shù)也不只限于5組，可依據(jù)需要設(shè)置。音頻電路采用通用音樂片和電阻、三極管構(gòu)成，其技術(shù)在現(xiàn)有技術(shù)資料中均可解決，不再詳述。
圖3是本實(shí)用新型的一種具體結(jié)構(gòu)示意圖，圖4是圖3沿A－A的剖視圖，現(xiàn)綜述如下圖中，8端蓋、9電池蓋、10電池簧、11軸體、13電池、14等號塊、15軸套、16數(shù)字轉(zhuǎn)輪、17彈性導(dǎo)電刷、18編碼盤、20蓋板、21按鈕開關(guān)、22運(yùn)算符號轉(zhuǎn)輪。
軸體11是由塑料制作而成的一個(gè)中空長軸，其右端較大，外徑與轉(zhuǎn)輪外徑同大，內(nèi)部有一空腔19用于安裝電子元件，軸體內(nèi)徑為圓形可安裝三節(jié)五號電池，外徑對稱有兩平面24、33，平面24與軸套15配合形成過線腔12，另一平面33用于編碼盤18、軸套15和等號塊14的定位。編碼盤18是用覆銅板按編碼規(guī)則制作成的印刷板，23為V＋的導(dǎo)電環(huán)，22為其余四條碼導(dǎo)電環(huán)，其凸起處為該數(shù)的代碼“1”，無凸起處為代碼“0”，彈性導(dǎo)電刷是用銅沖制成的一體五爪彈性體，其間隔與編碼盤18的五條環(huán)相配合。編碼盤18裝入注塑時(shí)留出的凹腔內(nèi)，由于定位邊33的作用編碼盤18不會(huì)隨轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，彈性導(dǎo)電刷固定在轉(zhuǎn)輪上，從而形成了編碼器2。數(shù)字轉(zhuǎn)輪16上在制作時(shí)設(shè)置有相應(yīng)的阿拉伯?dāng)?shù)字，運(yùn)算符號轉(zhuǎn)輪22上制作有運(yùn)算符號，等號塊14上注塑等號，等號塊14由于定位邊33的作用也不轉(zhuǎn)動(dòng)。軸套15外徑與轉(zhuǎn)輪內(nèi)徑相配，可靈活轉(zhuǎn)動(dòng)。軸套15的直邊與定位邊33相配合也不轉(zhuǎn)動(dòng)。整個(gè)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)應(yīng)對準(zhǔn)等號形成運(yùn)算式，按動(dòng)開關(guān)21才可進(jìn)行運(yùn)算判正。
圖5是本實(shí)用新型采用另一種編碼器的具體結(jié)構(gòu)示意圖，圖6是圖5沿B－B的剖視圖，圖7是圖5軸套的編碼孔設(shè)置示意圖。綜述如下圖中25為導(dǎo)電環(huán)、26為彈性導(dǎo)電刷、27轉(zhuǎn)輪、28軸體、30軸套。
軸體28在制作時(shí)與軸同方向的外徑上順序布置不少于22條的過線槽29，用于通過導(dǎo)線，沿軸向制作出相應(yīng)的導(dǎo)電環(huán)槽，可安裝銅制的導(dǎo)電環(huán)25。軸套30為一內(nèi)圓帶有凸塊31的圓形薄壁件，凸塊31與軸體28的凹槽相配合，當(dāng)軸套30裝入時(shí)確保定位準(zhǔn)確和不轉(zhuǎn)動(dòng)，軸套30的軸向上與導(dǎo)電環(huán)25相對應(yīng)處按編碼規(guī)則制作有編碼孔34，32為V＋槽孔，軸套30和導(dǎo)電環(huán)25構(gòu)成了編碼盤，彈性導(dǎo)電刷26為五個(gè)可單獨(dú)伸縮又連成一體的銅制元件，將彈性導(dǎo)電刷26裝入轉(zhuǎn)輪27的凹槽內(nèi)，與對應(yīng)編碼孔32、34、導(dǎo)電環(huán)25構(gòu)成編碼器2。其余部分與第一種結(jié)構(gòu)相同不再敘述。
上述裝置中，等號前后的轉(zhuǎn)輪可依據(jù)需要增減。
電子電路的運(yùn)算器除可使用固化ROM外，也可使用可擦存貯器EPROM，用于比較的元件除選用量值比較器外，還可使用其它邏輯門元件制作。
權(quán)利要求1.一種兒童電子算術(shù)智力玩具，特別是一種智能算術(shù)游戲魔筒，包括安裝在軸體上的數(shù)字轉(zhuǎn)輪、運(yùn)算符號轉(zhuǎn)輪組成的算式和由電子電路控制的判別裝置，其特征在于a.每個(gè)轉(zhuǎn)輪可分成十個(gè)以上的面，每個(gè)面各有一組二進(jìn)制碼與該面上的阿拉伯?dāng)?shù)字或運(yùn)算符號相對應(yīng)；b.二進(jìn)制編碼器由彈性導(dǎo)電刷、編碼盤構(gòu)成；c.電子電路是由編碼器、運(yùn)算器、量值比較器、音頻電路、電聲轉(zhuǎn)換器和開關(guān)K構(gòu)成，運(yùn)算器和量值比較器構(gòu)成判別電路；d.音響輸出電路由音頻電路和電聲轉(zhuǎn)換器構(gòu)成，裝置工作中音響電路可以依據(jù)運(yùn)算正誤發(fā)出不同的聲響。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于運(yùn)算器是由內(nèi)存有用二進(jìn)制碼表示運(yùn)算答案的固化ROM構(gòu)成，也可由可擦存貯器EPROM構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于編碼器的輸出分別接運(yùn)算器的地址端和量值比較器的輸入端，運(yùn)算器的數(shù)據(jù)輸出端與答案編碼器輸出端對應(yīng)與量值比較器的輸入端相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于數(shù)字轉(zhuǎn)輪、運(yùn)算符號轉(zhuǎn)輪均裝在同一根軸體上，并可繞軸體自由轉(zhuǎn)動(dòng)形成運(yùn)算式和答案。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的裝置，其特征在于裝置中的軸體、軸套、轉(zhuǎn)輪、端蓋均由塑料制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于編碼盤的導(dǎo)電環(huán)可以徑向布置，由覆銅板制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于導(dǎo)電環(huán)可以軸向布置，導(dǎo)電環(huán)和軸套構(gòu)成編碼盤，導(dǎo)電環(huán)是銅制成的。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種兒童電子智力玩具，特別是一種智能算術(shù)游戲魔筒，包括安裝在軸體上的數(shù)字轉(zhuǎn)輪、運(yùn)算符號轉(zhuǎn)輪、等號塊組成的算式和由電子電路控制的正誤判斷電路，每個(gè)數(shù)字轉(zhuǎn)輪上設(shè)有一定量的阿拉伯?dāng)?shù)字，并有與其對應(yīng)的二進(jìn)制編碼器進(jìn)行編碼，經(jīng)運(yùn)算器、量值比較器、音頻電路、電聲轉(zhuǎn)換器發(fā)出表示計(jì)算正誤的不同聲音。該玩具結(jié)構(gòu)新穎、攜帶方便、操作簡單，可以完成較多的四則運(yùn)算。特別適合幼兒園、學(xué)前班的兒童學(xué)習(xí)算術(shù)。
文檔編號A63F9/24GK2144522SQ9224314
公開日1993年10月27日 申請日期1992年12月1日 優(yōu)先權(quán)日1992年12月1日
發(fā)明者連惠民, 申福遠(yuǎn), 湯太平 申請人:連惠民, 申福遠(yuǎn), 湯太平