新颖别致的电子玩具“声控飞碟”的外形像一辆飞碟状星球探险车(图1),它的行动受声音指令的控制。打开电源开关后,声控飞碟沿直线向前行走。当你发出一定响度的声音指令(口令或击掌声)时,声控飞碟会立即倒退并转向,经过若干秒钟后又自行恢复直线前行。通过“声控飞碟”的制作,可以使电子爱好者了解和掌握有关机电一体化设备的最基本的知识。

一、工作原理
“声控飞碟”是一种机电一体化装置,它包括电子控制电路和机械运行装置两大部分,机械部分的工作状态是受电子电路控制的。图2是“声控飞碟”的电路图,这是一种采用声控和延时控制的直流电动机转向控制电路。电路共包括三大部分,自左至右依次为:驻极体话筒BM等构成的声音信号接收电路;晶体管VT1、VT2以及R5、C3等构成的延时控制电路;晶体管VT3~VT9等构成的电动机驱动电路。

无声音信号时,延时控制电路中两只晶体管VT1截止、VT2导通,输出低电平,通过VT3、VT4、VT7,最终使互补驱动晶体管VT5、VT9导通,VT6、VT8截止,电动机M正转,“声控飞碟”直线前进。R5、C3跨接在延时控制电路的输出端(VT2集电极)与输入端(VT1基极)之间,使C3被充满电(左正右负)。当驻极体话简BM接收到声音信号时,输出正脉冲经C2耦合至延时控制电路,VT1导通、VT2截止,输出由低电平变为高电平,使得驱动管VT5、VT9截止,VT6、VT8导通,电动机M反转,“声控飞碟”倒退。“声控飞碟”的前轮支架设计成特殊结构,使得前轮在倒退时会自动偏转一定角度,所以“声控飞碟”在倒退的同时即自行转向。由于延时网络R5、C3的存在,声音信号消失后,延时控制电路输出仍维持数秒钟的高电平,“声控飞碟”倒退转向数秒钟后才恢复直线前进。
二、主要元器件与结构件
1.电子电路部分。主要元器件包括:9012型PNP晶体管、9013型NPN晶体管、9014型NPN晶体管、驻极体话筒。电容器、电解电容器、电阻器、微调电位器、电源开关,以及印制电路板、电池盒、直流电动机等。
2.机械部分。主要结构件有:车身板、尾翼板、前轮及前轮支架、后轮及后轮支架、电动机支架、减速齿轮组、透明顶罩,以及螺钉、螺母等。
三、制作、组装与调试
1.电路板上元器件安装与焊接。图3为声控飞碟的印制电路板图(非铜箔面)。按图并对照图2将晶体管、电阻、电容、微调电位器等元器件安装在电路板的相应位置上,并从铜箔面焊牢。驻极体话筒BM用一截屏蔽线接入电路板的相应位置。

2.前轮的安装。前后轮、减速齿轮组、电动机、电源开关、电池盒等均安装在车身板的下面。前轮的安装方法如图4所示:首先将前轮支架安装到车身板上;接着将橡胶轮胎套到车轮上,将车轮套到轮轴上,并在其两侧各套上一小截套管;然后将整个车轮装入前轮支架。

3.后轮及驱动部分的安装。包括后轮支架及启轮、减速齿轮组、驱动电动机的安装,其结构见图5。首先将后轮支架与减速齿轮组固定到车身板上;接着将后轮套牢在后轮轴上;然后将电动机固定在电动机支架上,再将电动机支架固定到车身板上。安装中需注意,电动机、减速齿轮组及后轮之间的配合应松紧适当,以保证转动灵活。

4.电池盒与电源开关的安装。电池盒固定在车身板中部的下面;电源开关固定在车身板尾部的下面,其开关柄从相应的孔中伸出至车身板的上面。其结构如图6所示。

5.整机组装与调试。电路板、透明项罩和尾翼板安装在车身板的上面,如图7所示。用绝缘导线将电池盒、电动机与电路板连接起来,检查无误后,即可通电调试。主要是调整声控灵敏度:将“声控飞碟”拿在手中,装上两节5号电池,打开电源开关S,这时飞碟后轮应正转。发出声控口令,同时调节微调电位器RP,使声控灵敏度适中,飞碟后轮能可靠地随口令反转即可。

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