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可靠、省心的 “电子秋千”制作
来源:本站整理  作者:佚名  2011-11-23 09:55:57



  “电子秋千”制作简单,配以小白兔等玩具,把它摆放在家里的适当位置,可以给居室增添几分情趣。但笔者发现,有的“电子秋千”在长时间工作之后,变得不可靠,有的在使用时,要反复调节。经过一番尝试,笔者制作了这款可靠、省心的“电子秋千”。

  本文设计的“电子秋千”,能够自动检测小白兔何时摆至最下方,并迅速产生磁场推斥力,推斥小白免向高处摆动,抗干扰能力强。

  一、电路的组成

      笔者设计的电路如下图所示。

  整个电路包括以下3部分:

  1.检测放大电路:由L1、R3、C4,以及VT1、VD1、R4、R5、C2组成的共射极放大电路组成。

  2.单稳态电路:由VT2、VT3,以及C3、R2、R6、R7、R8组成。

  3.驱动电路:主要包括R9、VT4、VD2、电磁线圈L1

      二、工作原理

      “电子秋千”利用电能、磁场能和机械能之间相互作用,来驱动小白免不停地摆动。

  小磁铁装在小白兔的底部,小白兔静止时,小磁铁的垂直下方正对着电磁线圈L1。

  图中用了4只三极管,VT1处于放大状态,VT2处于饱和状态,VT3、VT4绝大部分时间处于截止状态。

  这里巧妙地利用电磁线圈L1,既作驱动器件,又兼作检测元件。大部分情况下,L1中没有电流通过。当小白兔从电磁线圈L1上方经过时,电磁线圈L1感应出电压信号,由R3、C4传至VT1,由VTI进行放大。适当选择电磁线圈L1的两端极性,使小白兔从电磁线圈L1上方离开时,对应VT1集电极A点的电位下降。

  A点电位的下降,经VT2、VT3的正反馈作用,使VT2截止、VT3饱和,由VT2、VT3组成的单稳态电路进入暂稳态。暂稳态时间由R6、C3决定,按图中的参数设置,暂稳态时间约0.5秒。

  在暂稳态期间,C点为低电位,使驱动管VT4饱和导通,驱动电磁线圈L1产生与小白免的磁铁极性相同的磁场,小白兔在磁场的推斥力作用下,继续摆动。

  在暂稳态期间,二极管VD3导通,电容C1迅速放电,使VTI基极的电位降至不足1V,VT1截止。这就避免了从电磁线圈L1来的干扰,整个电路也不会形成不必要的振荡。

  暂稳态过后,C点恢复为高电位,驱动管VT4截止,电磁线圈L1没有电流通过,不产生磁场。

  此时二极管VD3截止,电容C1被充电,使VT1基极的电位逐步上升,达到3.7V时,VT1再次进入放大状态,为下一次工作做准备。显然,这段延迟时间由R4、C1决定。

  在延迟时间内,由于VTI未导通,电磁线圈L1没有电流通过,不产生磁场。

  三、元件选择

     元件的参数已经在图中标注。电阻均选0.25W。

  安装在小白兔上的磁铁,选用市售圆柱形钕铁硼超强磁铁。

  电磁线圈L1可购买“电子秋千”

  专用的线圈。不过这里推荐一种好方法,可以利用市面出售的5V继电器的线圈,去掉铁芯。当然要保证线圈工作电流较小,在70mA以下,且产生的磁场足够强。

  电路板实物如右图所示。

  四、调试方法

      小白免底部的小磁铁在静止时,尽可能离电磁线圈L1近一些。

  调试方法非常简单,接通电源,轻推小白兔,”电子秋千”即开始摆动。

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