声光导向罗盘

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我们设计制作的两种导向罗盘,一种是发光式的,一种是发声式的。

发光式导向罗盘的电路见图1。图中晶体管BG\(_{1}\)、BG2组成直耦式放大器。指针为罗盘上的指针,并标有极性。当没偏离正北方向时,“S”端与“1”、“2”是断开的,BG\(_{1}\)的基极断路,BG1、BG\(_{2}\)均不导通,小指示灯不亮;当偏离正北方向时,“S”端与“1”或“2”端接通,BG1的基极偏置电路接通,BG\(_{1}\)导通,BG2也导通,小指示灯亮。

图1
图1 🔍原图 (399×317)

发声式导向罗盘的电路见图2。晶体管BG\(_{1}\)、BG2、C\(_{1}\)、C2和R\(_{2}\)等组成音频振荡器。当“S”端与“1”、“2”端断开时,振荡器不工作,喇叭无音频信号发出;当偏离正北方向时,“S”端与“1”或“2”端相接通,振荡器工作,喇叭有音频信号输出。图2中,C2取0.02μF容值较合适,容量大,振荡频率低,音调低,反之音调高。R\(_{2}\)取3.6~4K阻值较合适。同样改变R2、W阻值都可以改变音调。

图2
图2 🔍原图 (408×347)

由于两个图中的R\(_{1}\)、W阻值较大,流过磁件的电流很小,所以对磁外的影响也很小,可忽略不计。

图中的晶体管BG\(_{1}\)、BG2的β应在100~150范围内,效果较好,图1中BG\(_{2}\)可用 3CX200A;图1中的指示灯用1.5伏小电珠,耗电约180mA。电源用一节二号电池。因2中扬声器用φ50mm、0.1VA的8欧喇叭,电源用一节4号电池。

由于电路简单,所以电路调试很容易,调发光罗盘电路时,先在BG\(_{2}\)的集电极串一个电流表,用一个20K的电阻代替R1接入电路,接通电源开关,旋动W,使电流表指示到180mA,这时测量出所接电阻与W串联后的总阻值,换上等于总阻值的电阻就作为R\(_{1}\)。此时电路就算调好。

调试发声罗盘时,与前面介绍的发光罗盘相同,但调试前应先把C\(_{2}\)、C1反馈电路断开,使BG\(_{2}\)的集电极电流为80mA,焊好R1、C\(_{1}\)、C2电路,调试就算结束。

发声罗盘的装配图设计成图3所示。外壳为圆柱形塑料的,可用现成的塑料制品改制,尺寸见图示。上面的可谓刻度盘是用透明塑料制作的,绘制刻度见图4,将它放在塑料圆柱体上,应能自由旋转。可调刻度盘的中心装了一个前进方向指针,该指针可旋转360度,指示任何方向。指针指示方向定下来后,拧紧螺帽(图中5),就可以将指针固定在预定的方向上。

图3
图3 🔍原图 (537×487)
图4
图4 🔍原图 (525×435)

指针触点“1”、“2”可用铜片制作,并且固定在底板6上,磁针轴也固定在底板6上,放上磁针后,磁针一端应放在“1”、“2”触点中间,并且当磁针摆动时不能超出“1”、“2”触片。磁针轴上端与前进方向指针的轴帽下端之间距离应小于0.5mm,磁针在使用中上、下位移应限制在0.5mm以下,这样可延长罗盘的使用寿命,工作可靠。

图中,喇叭放置在离磁针较远的地方,并将磁针轴、喇叭磁钢中心设计在同一中心线上,这样可在缩小体积的前题下,使喇叭和磁计的磁场互相干扰最小,以免影响磁针的正常指向。本罗盘中,磁钢上端距磁针轴为25mm。喇叭借三只紧固底板的螺钉固定在底板7上,并适当开些传声孔。底板6、7、8可用胶木板,其直径与圆柱外壳内径同,用三只长螺钉将它们固定住。电路的元器件安装在底板8上。电池的正、负极由弹片引出,旁边有弹簧(图中圆虚线)将电池夹住。为防止碰损电位器W的手轮,同时加强壳体的机械强度,在外壳的3、4部分加了凸外圆。

发光罗盘的结构设计成图5形状,也是圆柱形塑料外壳,可调刻度盘见图6。底板6、8用三只长螺钉固定在壳体内侧的卡头上。电池应使用底部没有外附铁片的,以免对磁针造成不良影响。触点“1”、“2”,电池弹簧片以及连接的螺杆、螺帽都应用非铁磁材料制作,以尽量减小对磁针的影响。更换电池时,只要将底板7拧开即可。

图5
图5 🔍原图 (479×511)
图6
图6 🔍原图 (457×389)

为了保证两种罗盘的工作良好,寿命长,磁针轴,磁针轴眼,触点“1”、“2”及磁针的触点部分表面应镀上耐磨、导电良好的金属。

使用这两种罗盘时,先根据当地的磁偏角,配合磁针的指向,把可调透明度盘上的南、北对准当地实际南北方向,再调前进方向指针,使指针指示预定前进方向,然后拧紧螺帽5使之固定。前进方向指针同时也起帮助记忆预定方向的作用。行进者即可按前进方向指针所指引的方向前进。当行进中偏离预定路线时,罗盘就发声或发光告诫行进者,应修改前进方向。在判断前进方向是否正确时,可把罗盘在手中放平,稍停片刻(几秒钟),待指针停稳后,慢慢转动罗盘,至不发出灯光、声音止,此时再按前进方向指针所指引的方向前进。

这两种导向罗盘也适用于寻找和营救,在夜间或天气不好时,使用更为方便。发声罗盘还适用于盲人行走导向;发光罗盘也适用于聋哑人行走导向。(杜鸿钧)