声控跳娃娃

这是一个有趣的小玩具，当你对着声控跳娃娃拍手或喊叫时，它就会开始跳动，几秒钟后它又会自动停止工作。如果你再次拍手，它又重新开始跳动，十分有趣。制作这个小玩具使用的是一些废弃的易拉罐、吹塑瓶等。

一、工具及材料的准备

制作时需要的工具：改锥、刻刀、铁剪刀、钳子、电钻、电烙铁等。

所用的元器件及材料见表8所示。三极管VT4为中功率管，它的集电极最大允许电流不要低于1A，它的集电极最大允许耗散功率不要小于1W。也可使用S8550塑封管。此外还需要准备一些薄铁皮、三合板、粗铁丝及1.25L吹塑瓶和易拉罐等。

表8

二、电路的制作与调试

图8-14是声控跳娃娃的电路板安装图，图中两个φ2.2的孔是电路板固定孔；图8-15是电路板元件图。对照电原理图图8-13中元器件的名称认清元器件。安装时首先将七只电阻器焊到电路板上，然后依次将电容器、三极管焊到电路板上，注意电解电容器的极性和三极管的管脚排列。小型驻极体话筒及小型开关和电池夹要通过导线与电路板连接。最后通过导线把小电动机连接到电路板上试验一下声控效果。只要元器件使用正确，焊接可靠，电路不需调整就可以工作。

三、跳娃娃的制作

(1)剪一65mm×1Omm的薄铁皮，参照图8-1所示做电机固定套。参照图8-2在瓶盖上钻孔，用M2.5×10的自攻螺丝把电机和固定套固定在瓶盖上。固定套与电机之间要垫一小块自行车内胎，防止电机松动。参看图8-11。

图8-1 电机固定套 图8-2 瓶盖安装孔

图8-3 偏心轴	图8-4 底板固定架

4)用M2×4的螺丝把M2螺母固定在底板固定架内侧，并用电烙铁把螺母焊在底板固定架上。注意焊锡应焊在螺母的外侧，不能把螺丝也焊住。最后用改锥将螺丝拧下。 (5)参照图8-6用刻刀把吹塑瓶切开，并用剪刀修整吹塑瓶的下端并剪成齿状。照图在吹塑瓶上钻两个开关固定孔，用刻刀切一长方孔，切长方孔时要用木块垫实。在瓶身上开一φ10mm的圆孔，使话筒能紧紧地卡到上面。 (6)参照8-7做电路板固定架。参照图8-8做底板手柄。参照图8-9用空心锄钉将3V电池盒、电路板固定架、底板、底板手柄绑接在一起。 7)照图8-10将易拉罐沿虚线切开，用剪刀修平两端，沿A-A处剪开。用圆规在即时帖纸上画一直径为25mm的圆，剪下后贴于B处。B位于易拉罐拉口的下方。用刻刀将φ25mm的圆切下，为了便于切割，可在易拉罐内垫实木块。

图8-6 吹塑瓶

(8)手持底板手柄，把底板平放于吹塑瓶内，在开关孔下约5mm的位置，在吹塑瓶上找与底板固定螺母相应孔的位置，并钻φ2.2的孔，以便从瓶外用M2的螺丝拧人底板固定架上M2的螺母内。

(9)参照图8-6用瓶盖将易拉罐固定在瓶口上，注意瓶口上开瓶时留下的塑料环要保留在瓶子上，否则瓶盖无法将易拉罐固定在瓶口上。由于瓶盖上固定了焊有偏心轴的电机，无法在易拉罐内转动，可用瓶盖压住易拉罐φ25mm的孔后转动吹塑瓶来拧紧。把切下的另一段易拉罐插入己固定好的易拉罐内。

(10)把装好的电路板固定在电路板固定架上，在电路板与电路板固定架之间要加绝缘纸，防止金属材料将电路短路。将开关、小话筒固定在吹塑瓶上。手持底板手柄装入吹塑瓶内，用M2螺丝把底板固定在吹塑瓶内。参看图8-11。

图8-7 电路板固定架

图8-8 底板手柄

如果你有兴趣，再动动脑筋，把它的脸、臂膀，甚至领巾、衣扣用不同的颜色的彩纸装饰起来，那么这个作品就是一个含有科技内容的工艺品了。参看图8-12。

四、电路工作原理

图8-13是声控跳娃娃的电原理图。其中三极管VT2、VT3及其电阻器、电容器组成了单稳态电路。电阻器R5为三极管VT2提供了基极电流；而三极管VT3的基极电流则是从三极管V口的集电极电阻上得到的。三极管VT2集电极与三极管VT3基极之间是直接耦合的；而三极管VT3集电极与三极管VT2基极之间的耦合则是由电容器C4来完成的。电阻器R4是三极管VT2的集电极负载，三极管VT3的集电极负载是电阻器R6。

图8-9 铆装示意图

图8-10 易拉罐

当一个负脉冲通过C2到达三极管VT2的基极时，三极管VT2开始趋向截止，它的集电极电流减小，集电极电压升高；经过直接耦合，使三极管VT3的基极电压升高，三极管VT3开始导通，它的集电极电压下降；经电容C4的耦合又使三极管VT2的基极电压进一步下降(虽然这时负脉冲已经不再存在)，形成一个正反馈，很快达到一个新的状态。 此时三极管VT2截止，三极管VT3饱和导通。这就是单稳态电路的暂稳态现象。 单稳态电路的暂稳态是不能持久的。在暂稳态期间，电容器C4通过电阻器时R5进行放电，随着放电的进行三极管VT2的基极电压逐渐升高，当它达到0.5V以上时，三极管VT2开始导通，正反馈现象再次发生，整个电路很快又回到VT2饱和导通、VT3截止的稳定状态。电容C4通过电阻R5的放电过程决定了电路暂稳态的维持时间。根据计算，这个时间t =0.7×R5×C4。在本电路中电阻R5为220KΩ，电容C4为47μF，所以t=0.7×220×103×47×10-6=7s。根据这个公式改变电阻R5或电容C4的参数，可以延长或缩短电路的延迟时间。

	电路复原后，电容器C4通过电阻器R6和三极管VT2的发射结进行充电。充电完成后电路才可以接收下一次的触发。
	图8-13 声控跳娃娃电原理图

	电路中的BM是一只小型驻极体话筒，它能将声音信号转变为电信号。电阻器R1为驻极体话筒提供了一个工作电压，因为驻极体话筒内有一场效应管，工作时需要用电。驻极体话筒所转换的电信号很微弱，只有通过由三极管VT1组成的放大器把微弱的信号进行放大后，才能去触发单稳态电路。放大后信号中的负脉冲作用在三极管VT2的基极上时，可以使单稳态电路翻转。 在电路的稳态过程下，单稳态电路中三极管VT2导通，三极管VT3截止。三极管VT3的集电极为高电平，接在它上面的三极管VT4是PNP型三极管，所以三极管VT4没有导通，小电动机M不工作。 一旦有外界的声音来触发电路，单稳态电路中三极管VT2的基极受到负脉冲的作用而截止，单稳态电路处在了暂态的过程中。这时三极管VT3导通，它的集电极电压下降，导致与它连接的三极管VT4也导通，小电动机M开始工作，跳娃娃就会跳动起来。
图8-14 声控跳娃娃电路板安装图

图8-15 电路板元件图

由于单稳态电路的暂态时间是由电阻器R5与电容器C4的参数决定的，所以几秒钟后单稳态电路会自动恢复到稳态过程下，小电动机M也就停止工作。

电路中的电容器C3是为了使三极管VT3可靠地截止而设置的。它可以滤除感应到三极管VT3基极上的杂波，使三极管VT3不会误动作。电容器C5为电源退藕滤波电容器。由于电动机M的工作电流较大，它工作时在电路中会产生一定的干扰信号，为了保证电路能稳定地工作，防止干扰信号对音频放大电路的影响，电源退耦滤波电容器的设置是必要的。为了使电路工作得更稳定，电容器的容量大些较好。