◎ 音や光の出るおもちゃ

◆ 目次

１：スピーカー・ドライブ

解　　説	回路図
おもちゃで使用されている主なスピーカー・ドライブ回路例です。 　図−６以外は全てスピーカーに直流電流が流れるタイプのドライブ回路です。 したがって、これらの回路例では簡単で安価に出来ますが歪も多くなります。流れる電流に比べて効率はよくありません。 それに対して、図−６の場合は高価になりますが音質、効率ともよくなります。そのような理由で言葉遊び用のおもちゃなどに利用されています。

２：消防自動車

解　　説	回路図
おもちゃのメロディーなど音のドライバー回路で、音量を調整可能にする回路例です。 　ＩＣの合成音出力端子に接続されている出力抵抗Ｒ２を、ボリュームなど可変抵抗器ＶＲ１に変更してやります。 これによりドライバー・トランジスターに流れる電流を調整します。 色々なおもちゃで応用が出来ると思います。

３：ボタンでお遊び（仮称）

解　　説	回路図
音とランプを点滅させる回路例です。 　音のドライバー回路は簡単な回路を使用しております。エミッターに入っているＲ４(10Ω)の抵抗は、音量を小さくするためのものです。音量HI-LOWのスイッチの切り替えで、抵抗Ｒ４をジャンパーして無効にたり、有効にしたりしています。 ランプは2.5Ｖ用のむぎ球を使用しています。ドライバー回路には制限抵抗Ｒ６〜Ｒ８(6.8kΩ)を入れて、電流を最大約60mAに制限しています。

４：言葉遊び

解　　説

回路図

スイッチを沢山使用した場合の回路例です。 　プラスチックシートに印刷されたスイッチによって構成されています。 経験ではシート状のスイッチ部分のトラブルは少ないのですが、電子回路基板との接続部分に問題が多いように思います。 商品にもよりますが、片方のシートで接続面を合わせるために折り曲げてあり、その部分で印刷された配線が切れていることもあります。また、圧着するためのクッションであるゴムやスポンジが、劣化して弾力を無くしていることもあるようです。 メロディーなどの音を出すものと違い、声を使用したおもちゃの場合は、マイクロコンピュータ(ＩＣ）のクロック発振用にセラロックや水晶振動子が使われています。これは音声を明瞭にするために、安定した高い周波数のクロックが必要だからと思われます。 言葉は種類が多いために入力回路にも工夫がしてあります。入力キーをグループに分けて、ＩＣにてグループ単位に時間差を持たせた信号を作り、それを加えることによりどのキーが押されたかを判断しています。 押されたキーの判別は、ＩＣに組み込まれたプログラムにより判別され、それぞれの働きをするようにプログラムされているのです。

５：電子ピアノ

解　　説

回路図

スイッチを沢山使用して多機能な処理をする場合の回路例です。 　回路構成的には前記の「言葉遊び」と同じ様です。ＩＣ（マイクロコンピュータ）のプログラムの違いだけと言ってもよいぐらいです。回路図が少し複雑に見えるのはリセット回路が加わっているためです。 この電子ピアノには、スリープモード（省電力動作）機能があり、電源をＯＮしたときに確実にＩＣをリセットしてやる必要があるためです。 電子ピアノなどの場合は、スイッチに強い力が加わることが多いのでしょう、スイッチとしてプリント基板と導電ゴムを使用した場合が多いように感じます。 導電ゴムを使用したスイッチの場合は、経験的ですが接触不良による故障が多いように思います。このような接点の不良の場合は、接点の両方をクリーニングした後で良質の接点復活剤を少量塗布しておきます。接点復活剤は酸化防止剤でもあります。 【注意】 『アンパンマンのキーボード(TOHO)』においてIC基板の取り付けに問題があるようです。 IC基板がメインボードに対して垂直方向に取り付けてありますが、高さがケース内部より高くなっています。そのため常に力が加わっており、場合によっては基板の半田付け部分に亀裂が入る故障が発生しています。

MIC付 アンパンマン

６：やわらかトーマス

解　　説	回路図
スピーカーとモーターを使用した場合の回路例です。 　スピーカー回路は今までのものと同じです。またモーター回路もランプの場合と同じ構成ですが、電流が多く(500mA程度)流れるように制限抵抗Ｒ４(820Ω)を小さくしています。 このおもちゃの場合、メインの電源スイッチを持っていません。したがって、一連の動作が終了した時点で省電力動作をするように設計されていると思われます。 それでも微小ながら電流は流れます。おもちゃを使用しないときは、こまめに電池を外しておくことが大切です。特に電池を２個以上接続している場合は絶対といってよいでしょう。 おもちゃの使用者にはよく説明する必要があると思います。

７：クンクンテリー

解　　説

回路図

明るさの変化や磁石で傾きを感知する回路例です。 　スピーカー回路は今までのものとほとんど同じです。モーターは定格電流の大きいタイプを使用していますので、リレーを使用した回路となっています。 このおもちゃの回路では、リレーが働いていないとき、モーターに電流が流れるよう配線してあります。 リレーが動作するのは、２つあるＩＣの入力(TG1,TG2)のどちらかか、両方共にLOWレベルになったときです。その時に出力側のSTPB端子がLOWとなり、トランジスターQ4がONとなってリレーに電流が流れます。 次は入力側です。 TG1はリードスイッチと言われるスイッチにつながっています。おもちゃを抱きかかえたりして傾きが変わると、組み込んだ磁石が移動してリードスイッチに近づきます。磁界が近づくと、ガラス管内部のスイッチ両端に磁極が生じて、お互いが引合い接触し導通します。 TG1がLOW(ＧＮＤ)になりますとＩＣのプログラムによりSTPB端子がLOW(ＧＮＤ)レベルとなります。 TG2は明るさをチェックしている回路につながっています。使われているものは、光導電セル(Ｃｄｓ)と呼ばれる光の明るさにより抵抗値が変化するものです。光が当たると抵抗が下がります。 通常は明るい状態ですから、トランジスターQ1のベースには＋側に高い電圧がかかりQ1はON状態となります。Q2のベースには0V(ＧＮＤ)側に近い電圧がかかり、エミッタ抵抗R5に流れる電流によりエミッタ電位はが上がりますからQ2は急速にOFFとなります。したがってTG2はHIの状態となります。 Ｃｄｓが組み込まれている頭に、手などを近付けますと暗くなります。するとQ1のベース電圧はLOW側に近づきますからQ1はOFFとなります。Q1がOFFとなればQ2のベース電圧は高くなり、Q2がONすることになります。Q2がONするとコレクタ電位は下がり、TG2はLOWとなります。 Q1とQ2はシュミット回路と呼ばれています。なまった波形を方形波に整形する働きをしています。 おもちゃではこのようなセンサー回路が他でも多く使用されていると思います。

８：くまのプーさんと仲間たち

解　　説	回路図
音声に反応するセンサーを内蔵した回路例です。 　スピーカー回路はおもちゃの一般的な回路です。モーターのドライブ回路には少々工夫がしてあります。回転方向を変えることにより異なった動作をするようにしています。またそのことにより電流の大きさに考慮しています。 前後の足の動きは歯車の組み合わせによって切り替えています。 声にはよく反応しますが、拍手のような単発的な音には反応しにくいようになっています。

９：おやすみシアター

解　　説	回路図
動く幻灯機とメロディーの鳴る回路例です。 　天井や壁などに動く映像を映しだし、メロディーも鳴るメリーの一種と言えるでしょう。音量も調整できるようになっており、タイマーも内蔵しています。 音声電力回路には増幅用専用ＩＣが使用されています。

１０：ワンポイント・アドバイス