这是一个有趣的小玩具,当你对着声控跳娃娃拍手或喊叫时,它就会开始跳动,几秒钟后它又会自动停止工作。如果你再次拍手,它又重新开始跳动,十分有趣。制作这个小玩具使用的是一些废弃的易拉罐、吹塑瓶等。
一、工具及材料的准备
制作时需要的工具:改锥、刻刀、铁剪刀、钳子、电钻、电烙铁等。
所用的元器件及材料见表8所示。三极管VT4为中功率管,它的集电极最大允许电流不要低于1A,它的集电极最大允许耗散功率不要小于1W。也可使用S8550塑封管。此外还需要准备一些薄铁皮、三合板、粗铁丝及1.25L吹塑瓶和易拉罐等。
表8
序号 |
元器件规格 |
R1 |
100kΩ、1/8W碳膜电阻器 |
R2 |
1MΩ、1/8W碳膜电阻器 |
R3、R4、R6 |
2.7kΩ、1/8W碳膜电阻器 |
R5 |
220kΩ、1/8W碳膜电阻器 |
R7 |
68Ω、1/8W碳膜电阻器 |
C1、C2 |
10μF/10V电解电容器 |
C3 |
0.033μF涤纶电容器 |
C4 |
47μF/10V电解电容器 |
C5 |
220μF/10V电解电容器 |
VT1~VT3 |
9014等NPN型三极管 |
VT4 |
BD437等PNP型三极管 |
BM |
小型驻极体话筒 |
SA |
1×2小型开关 |
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131电动机 |
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M2.5×10自攻螺丝2个 |
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M2×4螺丝螺母7套 |
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3V电池夹 |
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φ2×6空心铆钉5个 |
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50mm×25mm电路板 |
二、电路的制作与调试
图8-14是声控跳娃娃的电路板安装图,图中两个φ2.2的孔是电路板固定孔;图8-15是电路板元件图。对照电原理图图8-13中元器件的名称认清元器件。安装时首先将七只电阻器焊到电路板上,然后依次将电容器、三极管焊到电路板上,注意电解电容器的极性和三极管的管脚排列。小型驻极体话筒及小型开关和电池夹要通过导线与电路板连接。最后通过导线把小电动机连接到电路板上试验一下声控效果。只要元器件使用正确,焊接可靠,电路不需调整就可以工作。
三、跳娃娃的制作
(1)剪一65mm×1Omm的薄铁皮,参照图8-1所示做电机固定套。参照图8-2在瓶盖上钻孔,用M2.5×10的自攻螺丝把电机和固定套固定在瓶盖上。固定套与电机之间要垫一小块自行车内胎,防止电机松动。参看图8-11。
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图8-1 电机固定套 图8-2 瓶盖安装孔 |
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图8-3 偏心轴 |
图8-4 底板固定架 |
4)用M2×4的螺丝把M2螺母固定在底板固定架内侧,并用电烙铁把螺母焊在底板固定架上。注意焊锡应焊在螺母的外侧,不能把螺丝也焊住。最后用改锥将螺丝拧下。 |
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图8-6 吹塑瓶 |
(8)手持底板手柄,把底板平放于吹塑瓶内,在开关孔下约5mm的位置,在吹塑瓶上找与底板固定螺母相应孔的位置,并钻φ2.2的孔,以便从瓶外用M2的螺丝拧人底板固定架上M2的螺母内。
(9)参照图8-6用瓶盖将易拉罐固定在瓶口上,注意瓶口上开瓶时留下的塑料环要保留在瓶子上,否则瓶盖无法将易拉罐固定在瓶口上。由于瓶盖上固定了焊有偏心轴的电机,无法在易拉罐内转动,可用瓶盖压住易拉罐φ25mm的孔后转动吹塑瓶来拧紧。把切下的另一段易拉罐插入己固定好的易拉罐内。
(10)把装好的电路板固定在电路板固定架上,在电路板与电路板固定架之间要加绝缘纸,防止金属材料将电路短路。将开关、小话筒固定在吹塑瓶上。手持底板手柄装入吹塑瓶内,用M2螺丝把底板固定在吹塑瓶内。参看图8-11。
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图8-7 电路板固定架 |
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图8-8 底板手柄 |
如果你有兴趣,再动动脑筋,把它的脸、臂膀,甚至领巾、衣扣用不同的颜色的彩纸装饰起来,那么这个作品就是一个含有科技内容的工艺品了。参看图8-12。
四、电路工作原理
图8-13是声控跳娃娃的电原理图。其中三极管VT2、VT3及其电阻器、电容器组成了单稳态电路。电阻器R5为三极管VT2提供了基极电流;而三极管VT3的基极电流则是从三极管V口的集电极电阻上得到的。三极管VT2集电极与三极管VT3基极之间是直接耦合的;而三极管VT3集电极与三极管VT2基极之间的耦合则是由电容器C4来完成的。电阻器R4是三极管VT2的集电极负载,三极管VT3的集电极负载是电阻器R6。
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图8-9 铆装示意图 |
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图8-10 易拉罐 |
当一个负脉冲通过C2到达三极管VT2的基极时,三极管VT2开始趋向截止,它的集电极电流减小,集电极电压升高;经过直接耦合,使三极管VT3的基极电压升高,三极管VT3开始导通,它的集电极电压下降;经电容C4的耦合又使三极管VT2的基极电压进一步下降(虽然这时负脉冲已经不再存在),形成一个正反馈,很快达到一个新的状态。 |
电路复原后,电容器C4通过电阻器R6和三极管VT2的发射结进行充电。充电完成后电路才可以接收下一次的触发。 | |
图8-13 声控跳娃娃电原理图 |
电路中的BM是一只小型驻极体话筒,它能将声音信号转变为电信号。电阻器R1为驻极体话筒提供了一个工作电压,因为驻极体话筒内有一场效应管,工作时需要用电。驻极体话筒所转换的电信号很微弱,只有通过由三极管VT1组成的放大器把微弱的信号进行放大后,才能去触发单稳态电路。放大后信号中的负脉冲作用在三极管VT2的基极上时,可以使单稳态电路翻转。 在电路的稳态过程下,单稳态电路中三极管VT2导通,三极管VT3截止。三极管VT3的集电极为高电平,接在它上面的三极管VT4是PNP型三极管,所以三极管VT4没有导通,小电动机M不工作。 一旦有外界的声音来触发电路,单稳态电路中三极管VT2的基极受到负脉冲的作用而截止,单稳态电路处在了暂态的过程中。这时三极管VT3导通,它的集电极电压下降,导致与它连接的三极管VT4也导通,小电动机M开始工作,跳娃娃就会跳动起来。 | |
图8-14 声控跳娃娃电路板安装图 |
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图8-15 电路板元件图 |
由于单稳态电路的暂态时间是由电阻器R5与电容器C4的参数决定的,所以几秒钟后单稳态电路会自动恢复到稳态过程下,小电动机M也就停止工作。
电路中的电容器C3是为了使三极管VT3可靠地截止而设置的。它可以滤除感应到三极管VT3基极上的杂波,使三极管VT3不会误动作。电容器C5为电源退藕滤波电容器。由于电动机M的工作电流较大,它工作时在电路中会产生一定的干扰信号,为了保证电路能稳定地工作,防止干扰信号对音频放大电路的影响,电源退耦滤波电容器的设置是必要的。为了使电路工作得更稳定,电容器的容量大些较好。