“黑白豬”蹺蹺板小擺設(shè)電路的制作

簡(jiǎn)介：

在中國(guó)民間，憨厚可愛(ài)的豬是隨和、厚道、誠(chéng)實(shí)、本分、財(cái)富的象征。而由日本偶像創(chuàng)作旗艦公司于2005年3月推向市場(chǎng)的卡通“黑白豬”造型圖案，更是受到眾多少男少女們的追捧和迷戀！如果你的生肖是十二屬相中的豬， 或者你對(duì)卡通豬一類的玩具喜歡有加，不妨按照下面的介紹自己動(dòng)手制作一個(gè)如圖1所示的“黑白豬”蹺蹺板小擺設(shè)，將它擺放在自己的寫(xiě)字臺(tái)或家里客廳的博古架上，讓不停地蹺上蹺下的“黑白豬”時(shí)刻陪伴著你，則不失為一件有意義的趣事。

圖1 “黑白豬”蹺蹺板小擺設(shè)外形圖

工作原理：

“黑白豬”蹺蹺板小擺設(shè)是根據(jù)兩塊磁鐵間N極（北極）或S極（南極）“同性相斥”的基本原理而制成的，它的電路圖如圖2所示。晶體三極管VTl、VT2等組成的典型無(wú)穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器控制兩個(gè)電磁鐵YAl和YA2交替工作， 所產(chǎn)生的間歇磁場(chǎng)與蹺板上對(duì)應(yīng)的永久磁鐵發(fā)生“同性相斥”作用，以維持蹺板及上面的“黑白豬”不停地蹺上蹺下。

圖2 “黑白豬”蹺蹺板小擺設(shè)電路圖

由圖2可知，晶體三極管VTl的集電極通過(guò)電容器C1與VT2的基極耦合，VT2的集電極通過(guò)C2與VTl的基極耦合，因此這是一個(gè)集一基耦合式無(wú)穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器。閉合電源開(kāi)關(guān)SA后，電路通電起振， VTl與VT2交替導(dǎo)通和截止，發(fā)光二極管VDl和VD2交替亮滅，同時(shí)電磁鐵YAl和YA2的線圈也交替通電。當(dāng)VTl導(dǎo)通、VT2截止時(shí)，VTl集電極電流分成兩路：一路通過(guò)限流電阻器R1使VDl發(fā)光；另一路流過(guò)電磁鐵YAl的線圈，使YAl產(chǎn)生磁場(chǎng)。 由于YAl和YA2均固定在蹺板底座兩端且與蹺板兩端下方粘固的兩塊永久小磁鐵相對(duì)應(yīng)，如果YAl的接線合理，便能在YAl鐵芯的上端形成N極，這恰好與蹺板左端小磁鐵的N極相對(duì)而發(fā)生“排斥”，其結(jié)果是蹺板左端被磁力推斥升高、右端則下降落在YA2上。 經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，電容器C1、鮑無(wú)放電過(guò)程結(jié)束，VT2轉(zhuǎn)為導(dǎo)通、而VTl轉(zhuǎn)為截止，VT2的集電極電流流過(guò)VD2使其發(fā)光、流過(guò)YA2在其鐵芯上端形成S極，這與蹺板右端小磁鐵的S極恰好相對(duì)而同樣發(fā)生“排斥”，于是蹺板右端升高、左端降低……。 上述過(guò)程反復(fù)循環(huán)進(jìn)行，蹺板在發(fā)光二極管VDl、VD2交替亮滅的同時(shí)，會(huì)一上一下交替擺動(dòng)，從而產(chǎn)生“黑白豬”不停地蹺蹺板的趣味動(dòng)景。

電路中，同時(shí)調(diào)整電阻器R2和R3或振蕩耦合電容器Cl和C2的數(shù)值，可改變電容器充、放電時(shí)間的長(zhǎng)短，從而能夠改變蹺板上下擺動(dòng)的頻率（即快慢）。由于蹺板的機(jī)械翻動(dòng)頻率不能太高， 所以電路中C1和雕的數(shù)值取得比較大（均為220PF），以使振蕩頻率較低。發(fā)光二極管VDl、VD2除有閃光功能外，還具有分別保護(hù)VTl和VT2不被相應(yīng)電磁鐵線圈上所產(chǎn)生的較高感應(yīng)電壓擊穿的作用。

元器件選擇：

晶體管VTl、VT2均選用9014（集電極最大允許電流Icm=100mA，集電極最大允許功耗Pcm=310mW）或3DG8型硅NPN小功率三極管，要求兩管盡量配對(duì)、電流放大系數(shù)滲50。 VDl、VD2均采用45mm普通紅色發(fā)光二極管

電磁鐵YAl、YA2需自制：首先按如圖3所示，取兩根Φ5M×25mm的鐵芯，另取Φ20mm的塑料圓片4片，中心開(kāi)出Φ5mm的圓孔，其中兩個(gè)塑料圓片的邊沿處還要分別開(kāi)出兩個(gè)Φ1—1.5mm的穿線孔， 再用強(qiáng)力膠將兩對(duì)塑料圓片分別粘固在兩根鐵芯兩端，其中一端露出鐵芯約5mm，即做成兩個(gè)電磁鐵的線圈骨架；也可采用兩只現(xiàn)成的卷裝醫(yī)用膠布的塑料芯子做線圈骨架，并在塑料芯子的一頭鉆上兩個(gè)Φ1—1.5mm的穿線孔。 然后，取Φ0.12mm的漆包線分別在兩線圈骨架上繞3000匝左右，要求線圈引線長(zhǎng)度不小于80mm，YAl的線圈正向繞制，YA2的線圈反向繞制，即兩個(gè)線圈的繞向正好相反。

圖3 電磁鐵的制作

小磁鐵最好選用磁性較強(qiáng)的扁圓形或方形永久磁鐵，從市售磁性碰鎖或廢舊磁性鉛筆盒中拆出來(lái)的磁鐵，使用效果就挺不錯(cuò)。如能夠購(gòu)買到體積小、磁性強(qiáng)的新型銨鐵硼磁鐵，則使用效果更佳。

R1-R4均用RTX—1/8W型碳膜電阻器。C1、C2均用CD11—10V型電解電容器。SA可用CKB—1型撥動(dòng)開(kāi)關(guān)。G用四節(jié)5號(hào)或7號(hào)干電池串聯(lián)（需配套塑料電池架）而成，電壓為6V。

制作與使用：

如圖4所示是“黑白豬”蹺蹺板的印制電路板接線圖，印制電路板實(shí)際尺寸約為40mm×25mm。印制電路板可直接采用“洞洞板”。焊接時(shí)注意，發(fā)光二極管VDl和VD2、電源開(kāi)關(guān)SA和電池G， 均應(yīng)通過(guò)一定長(zhǎng)度的細(xì)電線焊接在印制電路板上，其余元器件則直接插焊在印制電路板上。另外還要特別注意，不要將電解電容器C1和C2、發(fā)光二極管VDl和VD2的極性接反，也不要焊錯(cuò)晶體三極管VTl和VT2的管腳。

圖4 “黑白豬”蹺蹺板小擺設(shè)印制電路板圖

蹺板及其支架、底座盒等，按照如圖5所示加工制作。蹺板用有機(jī)玻璃板或輕質(zhì)薄木板按如圖5（a）提供的尺寸加工制作，在蹺板中軸線兩頭的位置處，各打上一定深度（》10mm）的針孔， 分別插上兩枚截短了的大頭針做轉(zhuǎn)軸。鐵皮支架用鍍鋅薄鐵片或罐頭馬口鐵皮按如圖5（b）提供的尺寸和形狀加工制成。底座盒用有機(jī)玻璃板、薄木板或五合板粘制而成，其尺寸及外形如圖5（c）所示。 在底座盒面板距兩端15mm處各開(kāi)出Φ5的小孔，用來(lái)放置電磁鐵YAl和YA2的鐵芯；在中間位置按鐵皮支架4只插腳的間距，開(kāi)出4個(gè)對(duì)應(yīng)小方孔，用于固定鐵皮支架。在底座盒前側(cè)面兩頭各開(kāi)出Φ5M的小孔， 以便嵌放發(fā)光二極管VDl和VD2；在中間位置開(kāi)出大小合適的小孔，用于固定電源開(kāi)關(guān)SA。

圖5 蹺板及殼體的加工制作

組裝參照?qǐng)D1所示進(jìn)行。首先，將鐵皮支架插入底座盒面板所開(kāi)的4個(gè)對(duì)應(yīng)小方孔內(nèi)，并使盒內(nèi)伸出的4只鐵皮腳彎折勾緊。然后，通過(guò)兩枚截短的大頭針把蹺板裝在鐵皮支架上。蹺板的兩端下面用強(qiáng)力膠各粘一塊小磁鐵， 小磁鐵的磁場(chǎng)方向應(yīng)與蹺板垂直。如果小磁鐵體積較大，可以事先根據(jù)小磁鐵的形狀在蹺板兩端挖槽，把小磁鐵粘固在槽內(nèi)。蹺板上面的左右端各粘上一黑一白兩個(gè)卡通“黑白豬”圖片，如果能夠購(gòu)買到大小適中的市售塑料或絨布做成的卡通“黑白豬”， 則效果更理想。蹺板應(yīng)保持兩邊基本平衡、上下擺動(dòng)起來(lái)靈活，而且“黑白豬”的身體及蹺板不可過(guò)重。焊接好的電路板、電池G（帶塑料架）等全部安裝在底座盒內(nèi)，發(fā)光二極管VDl和VD2、電磁鐵YAl和YA2、電源開(kāi)關(guān)sA等， 分別嵌固在底座盒上所開(kāi)出的對(duì)應(yīng)小孔內(nèi)?！昂诎棕i”蹺蹺板小擺設(shè)的外觀，應(yīng)發(fā)揮自己的想象力去盡力美化。

裝配好的“黑白豬”蹺蹺板小擺設(shè)，只要元器件質(zhì)量有保證，焊接無(wú)誤，閉合電源開(kāi)關(guān)SA后，蹺板就會(huì)上下翻動(dòng)，并且發(fā)光二極管VDl和W2也會(huì)同步閃亮。如果蹺板擺動(dòng)速度太快， 可通過(guò)適當(dāng)增大電容器Cl和C2的容量或電阻器R2和R3的阻值來(lái)加以調(diào)整；反之，蹺板翻動(dòng)速度太慢時(shí)，則應(yīng)減小其容量或阻值。如果發(fā)現(xiàn)電磁鐵YAl和YA2的推力不足，可以適當(dāng)減小電阻器R2和R3的阻值，或者換用P值大一些的晶體三極管VTl和VT2， 以使其能夠進(jìn)人深度飽和。如果其中有一個(gè)電磁鐵將蹺板吸住不放，可將蹺板上對(duì)應(yīng)的小磁鐵調(diào)換一下極性；如果兩電磁鐵都吸住蹺板，則應(yīng)把蹺板左右兩端調(diào)換一下位置，或同時(shí)調(diào)換蹺板兩端小磁鐵的極性。

這個(gè)“黑白豬”蹺蹺板小擺設(shè)在工作時(shí)電路最大電流將近50mA，無(wú)論作為小擺設(shè)還是當(dāng)作玩具使用，均應(yīng)注意做到不使用時(shí)隨手關(guān)掉電源開(kāi)關(guān)SA，以節(jié)約電能。如果改用交流電穩(wěn)壓電源供電，則效果更好。
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