书城教材教辅培养学生动手能力小丛书:教你制作日常电子
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第112章 飞碟

据报道,世界很多地方都发现过“不明飞行物”,有雪茄形的、有球状的,但最多的是碟子形的。许多人认为那是外星人乘坐的星际飞船,也有人认为是一种特殊的发光现象,还有人认为那只不过是观察者的幻觉而已。

这里介绍一个电子玩具“飞碟”,其外形如图9-14。飞碟是由卡片纸做的,造型细节及色彩涂布可发挥自己的想象力。重要的是在飞碟顶部要黏上一片直径40毫米的镜片,或者同样大小的平整的香烟铝箔,以作为反光镜用。同时在飞碟上顶和下底纸片里面,应均匀地黏上一层铁屑,以使飞碟能受磁力的吸引。

图9-14飞碟直径可选在100~200毫米之间,它将悬浮在距C型臂70~80毫米的空中,靠的是脉冲放大器(其原理如图9-15)及C型臂顶上安装的电磁铁。放大器输入端是光导三极管BG1,BG2~BG4为放大电路,其工作状态由R6调整。当BG1无光线照射时,集电结阻值大,BG2等截止,电磁铁线圈L1中无电流通过,不产生磁力。但当“飞碟”位于距臂顶70~80毫米时,臂顶右方小电珠发出的光线,经飞碟顶部的反光镜反射,恰好投射到BG1上,这时BG1集电结阻值突降,使BG2、BG3及BG4连续导通。L1中有大电流通过,产生磁力,将飞碟向上吸引。但只要飞碟向上浮动,电珠的光线就不能反射到BG1上,使放大器截止,电磁铁失去磁力,飞碟又下降。当下降至适当位置时,电珠光线又反射到BG1上,电路又导通,电磁铁又产生吸力……如此反复进行,飞碟就上上下下移动不会掉下来,而且由于飞碟上下移动的距离只有1~3毫米,几乎使人发觉不到,所以看上去飞碟好像悬浮在空中一般。

在飞碟正下方的底座内,安装一个3伏的交流玩具电动机,机轴垂直向上,轴顶黏牢一长方形铁氧体磁铁(可用塑料铅笔盒上的磁铁)。当电动机连同小磁铁旋转时,会带动悬浮的飞碟逐渐不停地自转起来,这使小飞碟更加逼真。图9-15底座及C型臂可用有机玻璃制作。其尺寸可参看图中的大致比例,大些小些关系不大。底座内除了安有电动机之外,整个电路板也装在内,注意使电源变压器尽量远离飞碟,因电源变压器也产生磁力线,会干扰飞碟的飞行。电磁铁(线圈L1及铁芯)安装在C型臂顶部中央,右边是发光电珠(可用手电筒的2.2伏聚光电珠),左边是光导三极管,两者的安装角度要仔细调整,使当飞碟在距其70~80毫米时,电珠发出的光线,经飞碟顶部反光镜的反射,正好投射到光导三极管BG1上。此三者用塑料电线,经C型臂内部与底座的电路连接。

光导管BG1可用一集电极电流较大的硅三极管(如3DK4、3DG12等),将管帽锉掉(注意将掉进管内的铁屑倒出),使光线能照射到集电结上。为保持清洁,可用透明物(如玻璃纸等)将孔洞蒙住。BG2~BG4均应选用放大率在50~100之间的,BG2用3AX31,BG3用3BX31,BG4用3AX81。

电磁铁可选用4平方厘米的“山”字形铁芯(如电子管收音机的输出变压器铁芯),在中心臂上,用直径0.55~0.75毫米的漆包线,绕300~400匝。只用“山”字形片,原一型片不用,安装时,铁芯开口朝下,注意将其隐藏在C型臂内不使外露,以增美观。

电源变压器B可用截面积为6平方厘米的铁芯(20毫米×30毫米),初级L2用直径0.31毫米的漆包线绕1600匝;次级L3用直径1.0毫米的漆包线绕250匝,在20匝处抽头为L4(2.5伏),供电珠及电动机用。D1~D4可用50伏、1安的硅桥,D5、D6用2CP型。

魔球

漂亮的底座上有一个穿在直立轴上的圆球,打开电源开关,圆球便不停地旋转起来。旋转的速度还可以调节,可快可慢。这一“魔球”经过适当的造型设计可作为有趣的玩具。

当然,这种装置可以使用普通的玩具电机,但用小电机缺点太多:①转速太高,不符合装饰性装置的要求。②调速装置过分复杂,易出故障。③太费电,因电机需相当大的电流。所以这个“魔球”使用“电子电动机”,非常省电,可用电池做电源。同时,其易损件少,可以长期运行。

魔球的整体图如图9-16。其“电子电动机”原理图如图9-17。图9-16在普通的电动机里都装有“整流子”,它能随着转子的旋转而不停改变电流方向,以使转子不停地图9-17转下去。在本装置的“电子电动机”里,整流子的功能由三极管BG1完成。而转子则为藏在圆球里的2块小磁铁(可以用铅笔盒、家具上用的磁性闩等的小铁氧体磁石);线圈L2相当于“定子”,它间歇地吸引球内磁铁,使圆球不停旋转;线圈L1为反馈线圈,使三极管BG1时通时断,控制L2中电流流动状态。

假设在接通开关K的瞬间,小磁铁的N极正处于线圈附近,BG1的集电极电流流过L2,产生磁场,吸引磁铁N极,使球转动。当磁铁N极接近线圈时,使L1中产生一个电动势,从而提高了BG1基极偏压,使BG1集电极电流随之加大,使L2对磁铁N极的吸引加大,圆球旋转加速。由于惯性,圆球继续旋转,使磁铁S极接近线圈,致使L1中产生一个反电动势,削弱了BG1的基极偏压,随之使集电极电流逐渐减小,以至为零。L2中没有电流流过,不产生任何吸引力。圆球靠惯性继续旋转,直到N极又一次接近线圈,于是前述过程重新开始。这样圆球就不停地旋转下去。

电位器W1并联在线圈L1上,起分压作用,从而控制BG集电极电流变化情况,起到调节圆球转速的作用。

圆球可选用任何材料的现成球体,如塑料球、乒乓球或玩具娃娃的头等。应设法将两块长形小磁铁固定在球内,注意磁极位置。球中心穿入一大缝衣针,或一φ1.0毫米左右的钢丝(注意要把钢丝下端锉尖)。上、下轴承制法可参见图9-16。

L1和L2为一脱胎线圈。其内径应稍大于圆球直径。用φ0.21~0.41毫米的漆包线绕1500匝左右,在中间750匝时抽头,一边为L1,另一边为L2。用有机玻璃等材料,做一相应大小的边匣,将用绝缘包布缠好的线圈用万能胶固定在匣中。将此边匣固定在底座一端。将三根引线穿进底座中,与其中的三极管、电位器等连接好。电池用3节五号电池,也设法安在底座内(可参见图9-16)。

三极管可用3AX81。如果用3DG12也可以,不过要把电池正负极倒一下。电位器为4.7千欧,大小皆可。