光槍射“虎”玩具

按照中國(guó)傳統(tǒng)的12生肖紀(jì)年習(xí)俗，2010年是虎年。一提到老虎，許多人就會(huì)立即想到“武松打虎”的故事，人們都非常敬佩武松的英雄氣概!現(xiàn)在，老虎已成為國(guó)家級(jí)保護(hù)動(dòng)物，我們不能再去當(dāng)打虎英雄了，但動(dòng)手做一個(gè)光電打“虎”玩具，卻是完全可以辦得到的事，而且玩起來(lái)非常有趣!

當(dāng)你用光槍射中圖1所示虎靶上“老虎”的鼻尖時(shí)，“老虎”就會(huì)發(fā)出逼真響亮的虎吼聲，并且“虎眼”還會(huì)發(fā)出陣陣綠色閃光；約經(jīng)7秒左右。叫聲和閃光自動(dòng)停止。當(dāng)“老虎”再次被射中時(shí)，叫聲和閃光又會(huì)出現(xiàn)，十分好玩。

一、工作原理

光槍射“虎”玩具由聲、光靶電路和光槍電路兩大部分構(gòu)成。聲、光靶的電路如圖2所示。光敏電阻器RL與晶體三極管VT1等組成光控開(kāi)關(guān)；模擬聲集成電路A與電阻器R2等組成模擬虎叫聲發(fā)生器，其中：R2為A的外接振蕩電阻器；晶體三極管VT2和電容器cl等組成音響功率放大器；發(fā)光二極管VD1、VD2組成隨聲閃光器。

當(dāng)光敏電阻器RL被光槍射中時(shí)，其阻值瞬間變小，使晶體三極管VTl瞬間導(dǎo)通，因而使模擬聲集成電路A的觸發(fā)端TG受到正脈沖觸發(fā)，A即輸出三遍長(zhǎng)約7s的模擬虎叫聲電信號(hào)，經(jīng)電容器c1濾波、晶體三極管VT2功率放大后，推動(dòng)揚(yáng)聲器B放音；同時(shí)，驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管VDl、VD2發(fā)出同步閃光，以增強(qiáng)動(dòng)感。7s后，聲、光信號(hào)消失，電路恢復(fù)靜止?fàn)顟B(tài)，這時(shí)可進(jìn)行第二次射擊。

光槍實(shí)質(zhì)上是一個(gè)利用電容器充電和放電的閃光仿真手槍?zhuān)湫螤罴半娐啡鐖D3所示。平時(shí)，電池G2通過(guò)限流電阻器R3對(duì)電容器C3充好電，充電電壓可達(dá)到電池G2的輸出電壓(即9V)。扣動(dòng)扳機(jī)后，微動(dòng)開(kāi)關(guān)sB接通，電容器c3儲(chǔ)存的電荷即通過(guò)小電珠H快速放電，放電電流使小電珠H瞬間發(fā)出很亮的閃光。

小電珠H閃光強(qiáng)弱直接決定了光槍打靶的距離遠(yuǎn)近，而閃光強(qiáng)弱與電容器c3容量大小有直接關(guān)系。c3容量大，閃光強(qiáng)，光槍打靶距離遠(yuǎn)，但容易使小電珠燒毀；c3容量小，閃光弱，光槍打靶距離近，但小電珠不易損壞。C3容量一般可取1000μF～2200μF。

二、元器件選擇

A選用HFC520型模擬虎叫聲集成電路，它采用軟包封裝形式，制作在尺寸為20ram×14mm的小印制電路板上，并給有外圍元器件焊接腳孔，使用很方便。HFC520的主要參數(shù)：工作電壓范圍2，4V一5V，典型工作電壓4，5V，觸發(fā)電-流≤40μA，音頻輸出電流≥1mA，靜態(tài)總電流<1μA，工作溫度范圍-10℃～60℃。

晶體管VT1用9014(集電極最大允許電流ICM=0.1A，集電極最大允許功耗V PCM=310mW)或3DG8型硅NPN小功率三極管，要求電流放大系數(shù)B>200；VT2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3DGl2、3DK4、3DX201型硅NPN中功率三極管，要求電流放大系數(shù)B>100。VDl、VD2宜用中5ram高亮度綠色發(fā)光二極管。

RL宜選用MG44-04型塑料樹(shù)脂封裝光敏電阻器，也可用其他亮阻≤10kD，、暗阻≥2Mn的普通光敏電阻器來(lái)直接代替。R1～R3一律用RTX-1／4W型碳膜電阻器。Cl用CT1型瓷介電容器，它能濾掉模擬聲集成電路A輸出電信號(hào)中一些不悅耳的諧波成分，使虎叫聲更加逼真響亮；c2用CDll-10V型電解電容器，它能減小電池G1的交流內(nèi)阻，使電池快用舊時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)聲仍保持純正不變調(diào)；C3用CD11M-16V型小體積電解電容器。

H用微型手電筒專(zhuān)用的2.5V、0.25A聚光小電珠。B用81幅、0.25W小口徑動(dòng)圈式揚(yáng)聲器。G1用3節(jié)5號(hào)干電池串聯(lián)而成，電壓4.5V；G2采用6F22-9V型疊層干電池，以縮小手槍的體積。sB用12ram×12mm微型輕觸開(kāi)關(guān)。由于聲、光靶電路靜態(tài)時(shí)耗電甚微(實(shí)測(cè)靜態(tài)時(shí)總電流<600μA)，敵沒(méi)有必要再設(shè)置電源開(kāi)關(guān)。

三、制作與使用

圖4所示為聲、光靶的印制電路板接線(xiàn)圖，印制電路板實(shí)際尺寸約為30mm×30mm。模擬聲集成電路A的芯片，應(yīng)通過(guò)4根長(zhǎng)約7mm的元器件剪腳線(xiàn)插焊在電路板上。焊接時(shí)注意：電烙鐵外殼一定要良好接大地，以免交流感應(yīng)電壓擊穿A內(nèi)部CMOS電路!

虎靶按照?qǐng)D1所示，用五合板或塑料板加工制作，也可直接用大小合適的盒子來(lái)代替。面板用色漆描繪出老虎頭圖案，也可直接粘貼從圖畫(huà)上剪裁下來(lái)的虎頭圖形。

將焊接好的聲、光靶電路板裝入虎靶內(nèi)。虎靶的眼睛部位開(kāi)孔嵌入發(fā)光二極管VD1、VD2，“虎”的鼻孔部位開(kāi)孔安裝光敏電阻器RL，“虎口”下部事先為揚(yáng)聲器B開(kāi)出釋音孔。為了防止雜散光線(xiàn)對(duì)光敏電阻器RL干擾，可在RL上套一小截黑色廢筆桿筒作為遮光筒。這樣，只有位于遮光筒正前方一定距離內(nèi)的光槍所射出來(lái)的光線(xiàn)，才能照射到RL上，并使靶電路受觸發(fā)而工作。

光槍殼體用塑料板(或三合板)自行制作，也可用市售兒童玩具手槍改造而成。內(nèi)部電路按圖3所示安裝，要求扣發(fā)扳機(jī)后微動(dòng)開(kāi)關(guān)sB能夠可靠聯(lián)動(dòng)(接通觸點(diǎn))。由于用聚光小電珠，因此不需要另加透鏡，就可使“手槍”有效射程達(dá)5m～8m。若要再增加射擊距離，可在小電珠前面加裝上合適的凸透鏡，以對(duì)光線(xiàn)進(jìn)一步進(jìn)行匯聚。

這里需要特別說(shuō)明的是：電池G2應(yīng)通過(guò)帶引線(xiàn)的電池扣板與“手槍”內(nèi)的電路接通。電池扣板可從廢舊疊層干電池上拆取，并焊上引線(xiàn)即行。由于電池扣板與疊層干電池之間的接觸扣是凹凸相扣，所以在電池扣板上，應(yīng)是凹扣接電路正極引線(xiàn)，凸扣接電路負(fù)極引線(xiàn)。具體接線(xiàn)如圖5所示，注意不要搞錯(cuò)。

裝配成的光槍射“虎”玩具，一般無(wú)需對(duì)電路作任何調(diào)試，便可滿(mǎn)意工作。如嫌模擬老虎叫聲不夠逼真，可通過(guò)適當(dāng)變換模擬聲集成電路A的外接振蕩電阻器R2阻值來(lái)加以調(diào)節(jié)。

R2取值范圍一般為620kD，～1M，Q。阻值大，模擬聲頻率低，為大老虎叫聲；阻值小，模擬聲頻率高，為小老虎叫聲。

另外，通過(guò)適當(dāng)增減電阻器R1的阻值，可使射擊距離達(dá)到最遠(yuǎn)。值得注意的是，這個(gè)玩具最好在光線(xiàn)不太強(qiáng)的室內(nèi)使用，這樣效果比較理想。