如果你已經(jīng)制作了本刊2010年8月第23期P29所介紹的《天亮報曉“金雞”》的話,不妨參照下面的介紹對原機進行升級,使其具有天亮自動報曉和大人操縱小學生睡眠叫醒兩種功能。
如果沒有進行過那個制作的話,也不要緊,按照下面的介紹直接進行制作便可!
一、工作原理
雙功能報曉“金雞”的電路如圖1所示,它由主機電路和分機電路兩部分組成,兩者之間通過一定長度的雙股電線和插頭XP、插孔XS連接起來。
主機可以單獨使用,也可以配上分機一塊使用。
主機單獨使用時,電路實際上構成了一個光控式天亮報曉“金雞”。RL為光敏電阻器,它對模擬公雞啼聲專用集成電路A起光觸發(fā)作用。
天亮時,光敏電阻器RL受光線照射,其內阻僅為幾十至數(shù)千歐姆,集成電路A的觸發(fā)端TG通過RL從電源正極獲得高電平信號,使集成電路A受觸發(fā)工作,其輸出端反復輸出內儲模擬聲電信號,經(jīng)晶體三極管VT功率放大后,推動揚聲器B反復發(fā)出“喔喔——喔……”的公雞報曉聲來;與此同時,并接在揚聲器B兩端的發(fā)光二極管VD1、VD2還會發(fā)出和雞叫聲同步的閃光。
天黑或人為地用遮光帽罩住光敏電阻器RL時,RL失去光線照射,其內阻增至1MΩ以上,集成電路A失去觸發(fā)信號,電路很快停止工作。
主、分機配合使用時,電路構成了由大人操縱的學生睡眠叫醒器。
清晨,當上學時間快到來時,由父母合上床頭的分機開關SA,則設在孩子房內床頭的主機集成電路A便會通過插孔XS、插頭XP、傳輸線、SA和電阻器R3從電源正極獲得高電平觸發(fā)信號,于是集成電路A內部電路及晶體三極管VT同樣工作,揚聲器B發(fā)出模擬公雞叫鳴聲,發(fā)光二極管VD1和VD2同步閃光,呼喚孩子從香甜的睡眠中醒來。
孩子被叫醒后,只要按下主機上的按鈕開關SB,就會使父母房間的發(fā)光二極管VD3點亮,從而告訴大人:已被叫醒,開始起床了!大人見到指示燈發(fā)光,就會斷開閉合的開關SA,使主機很快停止發(fā)聲、發(fā)光。
電路中,R1為集成電路A的外接振蕩電阻器,其阻值大小影響公雞啼鳴的速度和音調,典型取值為330kΩ。
R2為發(fā)光二極管VD3的限流電阻器,其阻值大小影響VD3發(fā)光的亮度。
C為集成電路A觸發(fā)端的交流旁路電容器,可有效消除由分機傳輸線引入的外界雜波感應信號對A的誤觸發(fā),避免揚聲器B無故發(fā)聲。
二、元器件選擇
A選用KD-5609型模擬公雞啼鳴集成電路,它所產(chǎn)生的公雞啼鳴聲十分逼真,可以達到以假亂真的地步。
KD-5609采用軟包封裝制成,小印制電路板尺寸為21mm×20mm,板上給有若干焊接小孔,便于焊裝其他外圍元件。
KD-5609的主要參數(shù):典型工作電壓3V,觸發(fā)電流≤40μA;當工作電壓為3V時,實測輸出電流≥2mA、靜態(tài)總電流<1μA;工作溫度范圍-10℃~60℃。
晶體管VT可用9013(集電極最大允許電流ICM=0.5A,集電極最大允許功耗PCM=625mW)或3DX201、3DG12型硅NPN中功率三極管,要求電流放大系數(shù)β>100。
VD1、VD2均用φ3mm高亮度發(fā)光二極管,顏色根據(jù)各人喜好自選;VD3用φ5mm普通紅色發(fā)光二極管。
RL宜選用MG44-03型塑料樹脂封裝光敏電阻器,它的外形及符號表示見圖2所示。這種光敏電阻器的管芯由陶瓷基片構成,在上面涂有硫化隔多晶體并經(jīng)燒結制成;由于管芯怕潮濕,所以在其表面涂上了一層防潮樹脂。
該封裝結構的光敏電阻器,因為不帶外殼,所以稱之為非密封型結構光敏電阻器,它的受光面就是其頂部有曲線花紋的端面。
RL也可用其他亮阻小于5kΩ、暗阻大于1MΩ的普通光敏電阻器來代替。
R1~R3均用RTX-1/8W型碳膜電阻器。C用CT1型瓷介電容器。SB用12mm×12mm小型輕觸開關,亦可用KAX-1型按鈕開關。
SA可用CKB-1型撥動開關。XS用CKX2-3.5型插孔,XP用配套的CSX2-3.5型插頭。B用8Ω、0.25W小口徑動圈式揚聲器。G用兩節(jié)5號干電池串聯(lián)(配專用塑料電池夾)而成,電壓3V。
三、制作與使用
整個電路按照圖1虛線框劃分的兩個部分,分別焊裝制成圖3所示的主機和分機。
主機除發(fā)光二極管VD1、VD2外,其余電路以集成電路A的小印制電路板為基板,焊裝在一個體積合適的塑料圓柱形小盒(可用市售扁圓形煙絲盒、皂盒等)內。
焊接時,電烙鐵外殼一定要良好接地,以免交流感應電壓擊穿集成電路A內部的CMOS電路!
在盒面板適當位置開孔固定光敏電阻器RL和按鈕開關SB,并為揚聲器B開出釋音孔;在盒側面開孔固定插孔XS。
電路盒上面還要固定一只公雞造型的工藝品或兒童塑料玩具,并將發(fā)光二極管VD1、VD2分別嵌入“公雞”的雙眼珠內(如不便安裝,可省掉VD1、VD2不用),以起裝飾美化作用。
為了避免白天裝上電池后揚聲器B發(fā)聲不止,還需用廢舊鋼筆管套截制一個尺寸約φ12mm×12mm的遮光帽,把它罩在光敏電阻器RL上面。
分機則焊裝在一個小塑料盒內,盒面板開孔固定發(fā)光二極管VD3和撥動開關SA,盒背面固定用鐵絲彎制的金屬掛鉤。插頭XP則通過適當長度(視大人房間到孩子房間距離而定)的雙股軟塑皮電線引出盒外即行。
此裝置只要元器件質量有保證,焊接無誤,不用任何調試就能正常工作。
如果合上分機開關SA后再按主機按鈕開關SB,分機上面的發(fā)光二極管VD3不發(fā)光,說明主、分機間引線極性接反,只要調換一下插頭XP兩接線頭位置或發(fā)光二極管VD3的接線位置,即可排除故障。
如嫌公雞啼鳴聲不夠逼真,可通過適當改變集成電路A的外接振蕩電阻器R1阻值加以調整,直到滿意為止。R1取值范圍一般在240~430kΩ之間。
由于電路平時耗電甚微,實測靜態(tài)總電流<4μA,所以不必設置總電源開關。每換一次新干電池,一般可使用半年多時間。
使用時,可根據(jù)實際情況靈活選擇報曉“金雞”的功能。無論是大人還是學生,在節(jié)假日里對起床時間要求不十分準確時,可選擇光控報曉功能。這時將主機放在窗臺上易接收到室外自然光線照射的地方,并在晚上臨睡覺前取掉光敏電阻器RL上的遮光帽。
第二天清晨,RL感受到光線后,電路即被觸發(fā)工作,“公雞”就會啼叫不休;待使用者起床后用遮光帽罩住RL,則電路最多只發(fā)出三遍公雞啼鳴聲,即自動停止。
對于和父母分室睡覺的上學學生來說,要求每天起床時間都很準確,可選擇大人操縱的睡眠叫醒功能。這時應將主機放置在孩子床頭,分機掛在大人床頭,分機引線插頭XP插入主機插孔XS內。
具體操作方法前面已敘述過,但需注意光敏電阻器RL上的遮光帽應始終罩著不取,以免影響正常工作。