簡(jiǎn)易的趣味蹺蹺板電路制作

通?！败E蹺板”都是純機(jī)械結(jié)構(gòu)的，本文為您介紹的趣味蹺蹺板卻是個(gè)電子小裝置，其外觀如下圖所示，隨著兩只發(fā)光二極管的交替閃亮，“蹺蹺板”蹺來蹺去，如果在蹺蹺板兩端放上可愛的卡通動(dòng)物，會(huì)更有趣味。

一、工作原理

趣味蹺蹺板是根據(jù)兩塊磁鐵間N極(北極)或S極(南極)“同性相斥”的基本原理而制成的，它的電路如圖下所示。晶體三極管VT1、VT2等組成的典型無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器控制兩個(gè)電磁鐵YA1和YA2交替工作，所產(chǎn)生的間歇磁場(chǎng)與蹺板上對(duì)應(yīng)的永久磁鐵發(fā)生“同性相斥”作用，維持蹺板不停地蹺上蹺下。

由上圖可知，晶體三極管VT1的集電極通過電容器C1與VT2的基極耦合，VT2的集電極通過C2與VT1的基極耦合，因此這是一個(gè)集一基耦合式無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器。閉合電源開關(guān)SA后，電路通電起振，VT1與VT2交替導(dǎo)通和截止，發(fā)光二極管VD1和VD2交替亮滅，同時(shí)電磁鐵YA1和YA2的線圈也交替通電。當(dāng)VT1導(dǎo)通、VT2截止時(shí)，VT1集電極電流分成兩路：一路通過限流電阻器R1使VD1發(fā)光；另一路流過電磁鐵YA1的線圈，使YA1產(chǎn)生磁場(chǎng)。由于YA1和YA2均固定在蹺板底座兩端，且與蹺板端下方粘固的兩塊小永久磁鐵相對(duì)應(yīng)，如果YA1的接線合理，便能在YA1鐵芯的上端形成N極，這恰好與蹺板左端小磁鐵的N極相對(duì)而發(fā)生“排斥”，其結(jié)果是蹺板左端被磁力推斥升高，右端則下降落在YA2上。經(jīng)過一段時(shí)間，電容器C1、C2充放電過程結(jié)束，VT2轉(zhuǎn)為導(dǎo)通，而VT1轉(zhuǎn)為截止，VT2的集電極電流流過VD2使其發(fā)光并流過YA2在其鐵芯上端形成S極，這與蹺板右端小磁鐵的S極恰好相對(duì)而同樣發(fā)生“排斥”，于是蹺板右端升高、左端降低。上述過程反復(fù)循環(huán)進(jìn)行，蹺板在發(fā)光二極管VD1、VD2交替亮滅的同時(shí)，會(huì)一上一下交替擺動(dòng)。

電路中，同時(shí)調(diào)整電阻器R2和R3或振蕩耦合電容器C1和C2的數(shù)值，可改變電容器充、放電時(shí)間的長(zhǎng)短，從而能夠改變蹺板上下擺動(dòng)的頻率(即快慢)。由于蹺板的機(jī)械翻動(dòng)頻率不能太高，所以電路中C1和C2的數(shù)值取得比較大(均為220μF)，以使振蕩頻率較低。發(fā)光二極管VD1、VD2除有閃光功能外，還具有分別保護(hù)VT1和VT2不被相應(yīng)電磁鐵線圈上所產(chǎn)生的較高感應(yīng)電壓擊穿的作用。

二、元器件選擇

晶體管VT1、VT2均選用9014(集電極最大允許電流，ICM=100mA，集電極最大允許功耗PCM：310mW)或3DG8型硅NPN小功率三極管，要求兩管盡量配對(duì)，電流放大系數(shù)β≥50。VD1、VD2均采用φ5mm普通紅色發(fā)光二極管。

電磁鐵YA1、YA2需自制。首先按上圖所示，取兩根φ5mm×25mm的鐵芯，另取φ20mm的塑料圓片4片，中心開出φ5mm的圓孔，其中兩個(gè)塑料圓片的邊沿處還要分別開出兩個(gè)φ1mm～1.5mm的穿線孔，再用強(qiáng)力膠將兩對(duì)塑料圓片分別粘固在兩根鐵芯兩端，其中一端露出鐵芯約5mm，即做成兩個(gè)電磁鐵的線圈骨架，也可采用兩只現(xiàn)成的卷裝醫(yī)用膠布的塑料芯子做線圈骨架，并在塑料芯子的一頭鉆上兩個(gè)φ1mm～1．5mm的穿線孔。然后，取φ0．12ram的漆包線分別在兩線圈骨架上繞3000左右，要求線圈引線長(zhǎng)度不小于80mm，YA1的線圈正向繞制，YA2的線圈反向繞制，即兩個(gè)線圈的繞向正好相反。

小磁鐵最好選用磁性較強(qiáng)的扁圓形或方形永久磁鐵，從市售磁性碰鎖或廢舊磁性鉛筆盒中拆出來的磁鐵，使用效果就挺不錯(cuò)。如能夠購(gòu)買到體積小、磁性強(qiáng)的新型釹鐵硼磁鐵，則使用效果更佳。

R1～R4均用RTX-1／8W型碳膜電阻器。C1、C2均用CD11-10V型電解電容器。SA可用CKB-1型撥動(dòng)開關(guān)。G用四節(jié)5號(hào)或7號(hào)干電池串聯(lián)(需配套塑料電池架)，電壓6V。

三、制作與使用

上圖所示是趣味蹺蹺板的印制電路板接線圖，印制電路板實(shí)際尺寸約為40mm×25mm。焊接時(shí)注意，發(fā)光二極管VD1和VD2、電源開關(guān)SA和電池G，均應(yīng)通過一定長(zhǎng)度的細(xì)電線焊接在印制電路板上，其余元器件則直接插焊在印制電路板上。另外還要特別注意，不要將電解電容器C1和C2、發(fā)光二極管VD1和VD2的極性接反，也不要焊錯(cuò)晶體三極管VT1和VT2的引腳。

蹺板及其支架、底座盒等，按照?qǐng)D上圖所示加工制作。蹺板用有機(jī)玻璃板或輕質(zhì)薄木板按 上圖(a)提供的尺寸加工制作，在蹺板中軸線兩頭的位置處，各打上一定深度(≥10mm)的針孔，分別插上兩枚截短了的大頭針做轉(zhuǎn)軸。鐵皮支架用鍍鋅薄鐵片或罐頭馬口鐵皮按 上圖(b)提供的尺寸和形狀加工制成。底座盒用有機(jī)玻璃板、薄木板或五合板粘制而成，其尺寸及外形見 上圖(c)所示。在底建盒面板距兩端15mm處各開出φ5mm的小孔，用來放置電磁鐵YA1和YA2的鐵芯；在中間位置按鐵皮支架4只插腳的間距，開出4個(gè)對(duì)應(yīng)小方孔，用于固定鐵皮支架。在底座盒前側(cè)面兩頭各開出φ5mm的小孔，以便嵌放發(fā)光二極管VD1和VD2；在中間位置開出大小合適的小孔，用于固定電源開關(guān)SA。

組裝參照?qǐng)D1所示進(jìn)行。首先，將鐵皮支架插入底座盒面板所開的4個(gè)對(duì)應(yīng)小方孔內(nèi)，并使盒內(nèi)伸出的4只鐵皮腳彎折勾緊。然后，通過兩枚截短的大頭針把蹺板裝在鐵皮支架上。蹺板的兩端下面用強(qiáng)力膠各粘一塊小磁鐵，小磁鐵的磁場(chǎng)方向應(yīng)與蹺板垂直。如果小磁鐵體積較大，可以事先根據(jù)小磁鐵的形狀在蹺板兩端挖槽，把小磁鐵粘固在槽內(nèi)。蹺板應(yīng)保持兩邊基本平衡、上下擺動(dòng)起來靈活，而且可以粘上大小合適的卡通玩具，不過卡通玩具及蹺板不可過重。焊接好的電路板、電池G(帶塑料架)等全部安裝在底座盒內(nèi)，發(fā)光二極管VD1和VD2、電磁鐵YA1和YA2、電源開關(guān)SA等，分別嵌固在底座盒上所開出的對(duì)應(yīng)小孔內(nèi)。

裝配好的趣味蹺蹺板，只要元器件質(zhì)量有保證，焊接無誤，閉合電源開關(guān)SA后，蹺板就會(huì)上下翻動(dòng)，并且發(fā)光二極管VD1和VD2也會(huì)同步閃亮。如果蹺板擺動(dòng)速度太快，可通過適當(dāng)增大電容器C1和C2的容量或電阻器R2和R3的阻值加以調(diào)整；反之，蹺板翻動(dòng)速度太慢時(shí)，則應(yīng)減小其容量或阻值。如果發(fā)現(xiàn)電磁鐵YA1和YA2的推力不足，可以適當(dāng)減小電阻器R2和R3的阻值，或者換用β值大一些的晶體三極管VT1和VT2，以使其能夠進(jìn)入深度飽和。如果其中有一個(gè)電磁鐵將蹺板吸住不放，可將蹺板上對(duì)應(yīng)的小磁鐵調(diào)換一下極性；如果兩電磁鐵都吸住蹺板，則應(yīng)把蹺板左右兩端調(diào)換一下位置，或同時(shí)調(diào)換蹺板兩端小磁鐵的極性。

這個(gè)趣味蹺蹺板在工作時(shí)電路最大電流將近50mA，無論當(dāng)玩具或作為小擺設(shè)使用時(shí)，均應(yīng)注意做到不使用時(shí)，隨手關(guān)掉電源開關(guān)SA，以節(jié)約電能。