电子控制类玩具电路设计

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1、第三章电子控制类玩具电路设计第一节声控电子玩具第二节光控电子玩具第三节红外控制电子玩具第四节遥控电子玩具第五节单通道遥控电子玩具第六节多通道遥控电子玩具第七节其他控制方式电子玩具第一节声控电子玩具一、声控原理声控玩具由发声器和玩具主体组成。玩具的基本工作原理如下：由发声器发出的声音，被玩具主体内的受感器接收，受感器把声音信号转化为电信号，完成由非电量的转换，信号传输到电子线路的输入端，经过电子线路的各种处理，使驱动机构完成各种动作，其工作过程如图2-1所示。发声器受感器电子线路执行机构图2-1声控玩具的工作过程（一）发声器它是声控玩具的控制源，

2、其作用是发出一定响度与一定频率的声波，根据其发声方式，可分为气流发声器和碰击发声器两类，如图2－2所示。图2－2各种发声器(a)接触发声器(b)气流发声器(c)哨子接触发声器如图2－2（a）所示。它的外壳由塑料制成，内装弹性钢片，在钢片中央要冲制一个浅圆印。当扣动扳机时，其端部即可碰击钢片压迫它弯曲而发出爆鸣声；而当松开扳机时，钢片又凭自身弹力复位，故由能发出一次声音。这种声音的频率较高，响度也较强，可以与其它杂声相区别。气流发声器如图2－2（b）、（c）所示。图2－2（b）为手-式气流发声器，它由气囊和“哨子”组成。当手压气囊一下，则压缩空气形

3、成气流通过“哨子”排出。当此气流经风口受阻而振动发出一定频率的声音。图2－2（c）所示为一个哨子，它由塑料制成，用嘴吹哨子时，气流经过哨子的风口，受阻而振动发声，其频率由哨子的空腔来决定。除上述两类发声器外，还有电子发声器，这是由电子线路产生一定频率的音频信号，经功率放大后推动扬声器而发声的，或推动压电陶瓷片而发声。电子发声器需要电源，故结构比较复杂，成本也较昂贵，在声控玩具中较少使用。（二）受感器在声控玩具中安装有接收声波用的受感器。它的作用是接收从发声器送来的声波并转换为电信号,所以它是声控玩具中的换能元件。在声控玩具中，受感器可以使用高阻

4、抗耳塞、驻极体电容传声器和压电陶瓷片等。1、高阻抗耳塞图2－3高阻抗耳塞结构图图2－3为高阻抗耳塞的结构图。它由前盖、膜片、磁铁、线圈与壳体组成。它的工作原理如下。当声波通过空气传到耳塞的膜片时，膜片就做微弱的机械运动。此片平时紧贴磁铁，处在磁场中，当它轻微震动时，就会切割磁力线，使线圈内产生感应电势，其频率和声波一致，于是耳塞就起到了把电波变为电信号的作用。一般在声控玩具中使用的高阻抗耳塞，其阻值为1.5其频带较宽。国产声控爬蛙中就是利用这种高阻抗耳塞。若要使用低阻抗8的耳塞来作为感受器，则需要在输入端加接变压器进行变换阻抗，一般用市售的输出变

5、压器即可。2、驻极体电容传声器它通常作为录音机的机内话筒。由于体积较小，灵敏度高。所以目前它已用作许多声控玩具中的受感器。图2－4电容传声器原理驻极体电容传声器是在有极化电源的普通电容传声器的基础上发展起来的，电容传声器的工作原理，可以用图2－4来说明。其中电源E为极化电源，振膜与底极构成电容C的两个电极。电阻R的阻值极高，以便保证电容上充得的电荷在电容C变化时保持不变。驻机体电容传声器，又称自极化电容传声器或预极化电容传声器。图2－5顾名思义，这种传声器所使用的振膜与底极材料中，存以永久性的电荷，这种情况类似于磁学中的永久磁铁。这种材料的获取，

6、是在高温条件下，对聚四氟乙烯塑料薄膜施加很高的极化电压进行电晕放电或用电子轰击，使它保持永久电荷。显然，用这种材料做电容传声器的振膜和底极时，可省去一般电容传声器的极化电源。所以减少了体积与重量，也降低了造价。这种传声器频响特性很好，信噪比也高，图2－5为驻极体电容传声器的内部电路图。它由电容传声器极头、场效应管组成。场效应管起阻抗变换作用，二极管起抗阻塞作用。(a)(b)图2－6电容传声器的接法(a)源极输出接法(b)漏极输出接法3、压电陶瓷片在有些声控玩具中也使用压电陶瓷片作为受感器。它是由两片经过特殊处理的陶瓷薄片胶合而成，并从两片上各引出

7、导线接入放大器。当声波传至压电陶瓷片时，激起它作微弱振动，因此产生压电效应，把机械能转变为电能。由于压电陶瓷片的输出阻抗很大，所以可不用电容而将它直接输入放大器。压电陶瓷片虽然使用方便，价格低廉，但灵敏度较低。二、声控玩具的工作原理受感器输出的信号一般非常微弱，必须经过放大器放大后的信号进行各种变换处理，以便完成各种动作。按照对信号的处理方式，声控玩具可分为五个基本类型,先分述如下.（一）简单声控玩具为了简化玩具,降低成本,有些声控玩具就用放大后的音频信号直接连通驱动机构,控制玩具动作.这类玩具一般不用专门的发声器,通常的拍手声、大声说话声就能控

8、制玩具。（二）选频声控玩具简单声控玩具对任何人的拍手声甚至干扰声都会产生动作，造成不必要的误动作。这里介绍选频声控玩具就能克服这一缺点，