在中国传统民俗中,猴子为吉祥、显贵、驱邪纳福之象征。新春佳节到来之际,如果自己动手制作一个电子“戏藤猴”(参见图1),把它摆放在家里的桌子或博古架上,则不仅可以给居室平添几分喜庆气氛,而且还能锻炼和提高自己的动手制作能力,何乐而不为呢?

一、工作原理
电子“戏藤猴”的电路如图2所示,它是利用电能、磁场能和机械能之间相互转换来驱动“小猴”不停摆动的一种电子小装置。小磁铁装在“小猴”的腿部,小磁铁的垂直正下方安放有电磁铁,电磁铁由铁芯和线圈L1、L2组成。

当用手轻推“小猴”时,小磁铁随“小猴”从某一边(比如左边)高处向下摆动而掠过电磁铁的线圈,小磁铁的磁力线切割线圈时,根据电磁感应原理,在感应线圈L1中就产生了感应电流。该感应电流流入晶体三极管VT的基极,使VT导通,它的发射极回路中就有被放大了的电流I\(_{e}\)。当I\(_{e}\)流过线圈L2时,电磁铁便产生了一个瞬间磁场; 同时,通过L2和L1之间的正反馈作用,可使VT迅速达到饱和状态,电磁铁所产生的磁场强度亦达到最强。这个磁场的极性正好和“小猴”腿部的小磁铁极性相同。由于磁场具有“同性相斥”的特性,所以电磁铁就推斥“小猴”向右边高处摆动。当“小猴”达到右边最高点时,感应线圈L1中的感应电流已经消失,排斥“小猴”的磁场也随之消失,“小猴”又要在重力作用下,向反方向摆动。摆动中,小磁铁再次掠过感应线圈L1,“小猴”又被推斥……这样,“小猴”就以电磁铁为中心,不断地来回摆动。也就是说,“小猴”在每次摆动掠过电磁铁上方时,都会受到电磁铁瞬间的推力作用,这一推力可克服摆动过程中产生的阻力,使“小猴”不停地、有节奏地摆动下去。
当用手迫使“小猴”静止不动时,感应线圈L1中不再产生感应电流,VT处于截止状态,L2中亦无电流通过,整个电路不再消耗电池GB的电能。
二、元器件选择
晶体管VT选用9014或3DG8型硅NPN小功率三极管,要求电流放大系数β≥50。
电磁铁需自制: 首先按图3所示,取一φ5mm×20mm的铁芯,另取φ20mm的塑料圆片两片,中心开出φ5mm的圆孔,其中一个塑料圆片的边沿处还要开出三个φ1~1.5mm的穿线孔,再用强力胶将塑料圆片粘贴在铁芯两端,即做成电磁铁的线圈骨架;也可采用现成的卷装医用胶布的塑料芯子做线圈骨架,并在塑料芯子的一头钻上三个φ1~1.5mm的穿线孔。然后,取φ0.08mm漆包线绕L1,取φ0.15mm漆包线绕L2,同向双线并绕4000圈左右;绕好后,把L1的尾和L2的头连接起来,作为中心抽头即成。

小磁铁最好选用磁性较强的条形永久磁铁,从市售磁性碰锁或废旧磁性铅笔盒中拆出来的磁铁,使用效果就挺不错。
GB用四节5号干电池串联(需配套塑料电池架),电压为6V。
三、制作与使用
整个电路见图2,焊装在一外观漂亮的塑料香皂盒内。盒子内部紧贴面板内壁固定电磁铁,要求铁芯正对盒面。盒子面板固定用粗铁丝弯制成的支架,支架高度可控制在10~15cm; 支架下面通过细铁丝弯制的吊环、塑料藤条(可用粗线染成绿色代替)吊上一市售塑料或布做成的工艺品“小猴”;在“小猴”腿部用强力胶粘固上小磁铁,要求小磁铁的S极或N极在垂吊时正对着盒子里面的电磁铁铁芯,并且两者之间距离不超过6mm。“戏藤猴”的外形,可发挥个人的想象力去尽力美化,但注意“小猴”摆动起来要灵活,而且身体不可过重。
“戏藤猴”摆幅的大小与小磁铁的磁性强度、支架的高低、“小猴”的重量以及电池电压的高低等都有关。调整摆动幅度最简单的办法是调节支架的高度;当然,通过适当增减电池节数(可用3~8节电池、对应电压4.5~12V)也可达到调节摆动幅度的目的。
这个“戏藤猴”使用起来非常简单:用手向前或向后推动一下“小猴”,电路便开始工作,抓着藤条的“小猴”就会不断地悠荡起来,十分有趣; 用手停住“小猴”,电路自动停止工作。由于电路工作时最大脉冲电流仅几十毫安,不工作时不消耗电能,故用电十分节省; 每换一次新干电池,一般可连续供电数个月。
文/张晓东