“趣味戲藤猴”

文張愛(ài)迪

在我們祖先的心目中，猴子是聰慧、勇敢、歡樂(lè)、勝利的化身。如果你的屬相是十二生肖中的猴子，或者對(duì)猴子喜歡有加，不妨按照下面的介紹，自己動(dòng)手制作一個(gè)如圖1所示的電子“戲藤猴”，將它擺放在寫(xiě)字臺(tái)或客廳，讓手腳不停的猴子時(shí)刻陪伴著你，不失為一件很有趣的事！

圖1 “戲藤猴”小擺設(shè)外形圖

一、工作原理

“戲藤猴”小擺設(shè)的電路如圖2所示，它是利用電能、磁場(chǎng)能和機(jī)械能之間相互轉(zhuǎn)換來(lái)驅(qū)動(dòng)“小猴”不停擺動(dòng)的一種電子小裝置。

小磁鐵裝在“小猴”的腿部，小磁鐵的垂直正下方安放有電磁鐵，電磁鐵由鐵芯和線圈L1、L2組成。

圖2 “戲藤猴”小擺設(shè)電路圖

當(dāng)用手輕推“小猴”時(shí)，小磁鐵隨“小猴”從某一邊（比如左邊）高處向下擺動(dòng)而掠過(guò)電磁鐵的線圈，小磁鐵的磁力線切割線圈，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，在感應(yīng)線圈L1中就產(chǎn)生了感應(yīng)電流。

該感應(yīng)電流流入晶體三極管VT的基極，使VT導(dǎo)通，它的發(fā)射極回路中就有被放大了的電流Ie。當(dāng)Ie流過(guò)線圈L2時(shí)，電磁鐵便產(chǎn)生了一個(gè)瞬間磁場(chǎng)；同時(shí)，通過(guò)L2和L1之間的正反饋?zhàn)饔?，可使VT迅速達(dá)到飽和狀態(tài)，電磁鐵所產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度亦達(dá)到最強(qiáng)。這個(gè)磁場(chǎng)的極性正好和“小猴”腿部的小磁鐵極性相同。由于磁場(chǎng)具有“同性相斥”特性，所以電磁鐵就推動(dòng)“小猴”向右邊高處擺動(dòng)。

當(dāng)“小猴”達(dá)到右邊最高點(diǎn)時(shí)，感應(yīng)線圈L1中的感應(yīng)電流已經(jīng)消失，排斥“小猴”的磁場(chǎng)也隨之消失，“小猴”又要在重力作用下，向反方向擺動(dòng)。擺動(dòng)中，小磁鐵再次掠過(guò)感應(yīng)線圈L1，“小猴”又被推動(dòng)……這樣“小猴”就以電磁鐵為中心，不斷地來(lái)回?cái)[動(dòng)。

也就是說(shuō)，“小猴”在每次擺動(dòng)掠過(guò)電磁鐵上方時(shí)，都會(huì)受到電磁鐵瞬間的推力作用，這一推力可克服擺動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的阻力，使“小猴”不停地、有節(jié)奏地?cái)[動(dòng)下去。

當(dāng)用手迫使“小猴”靜止不動(dòng)時(shí)，感應(yīng)線圈L1中不再產(chǎn)生感應(yīng)電流，晶體三極管VT處于截止?fàn)顟B(tài)，線圈L2中亦無(wú)電流通過(guò)，整個(gè)電路不再消耗電池G的電能。

二、準(zhǔn)備元器件

本制作共用了8個(gè)元器件，采購(gòu)清單見(jiàn)附表所示。

?

晶體管VT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，要求電流放大系數(shù)β≥50。

電磁鐵需自制：首先按圖3所示，取一φ5mm×20mm的鐵芯，另取φ20mm的塑料圓片兩片，中心開(kāi)出φ5mm的圓孔，其中一個(gè)塑料圓片的邊沿處還要開(kāi)出三個(gè)φ1mm～1.5mm的穿線孔，再用強(qiáng)力膠將塑料圓片粘貼在鐵芯兩端，即做成電磁鐵的線圈骨架；也可采用現(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三個(gè)φ1mm～1.5mm的穿線孔。然后取φ0.08mm漆包線為L(zhǎng)1，取 φ0.15mm漆包線為 L2，同向雙線并繞4000圈左右；繞好后，把L1的尾和L2的頭連接起來(lái)，作為中心抽頭即成。

圖3 電磁鐵的制作

小磁鐵最好選用磁性較強(qiáng)的條形永久磁鐵，從磁性碰鎖或廢舊磁性鉛筆盒中拆出來(lái)的磁鐵使用效果就挺不錯(cuò)。

G用4節(jié)5號(hào)干電池串聯(lián)（需配套塑料電池架）而成，電壓6V。

三、制作與使用

圖2所示的整個(gè)“戲藤猴”小擺設(shè)電路可參照?qǐng)D1所示，焊裝在一個(gè)外觀漂亮的塑料香皂盒內(nèi)。在盒子內(nèi)部緊貼面板內(nèi)壁固定電磁鐵，鐵芯正對(duì)盒面。盒子面板用粗鐵絲彎制成的支架固定，支架高度可控制在10cm～15cm之間；支架下面通過(guò)細(xì)鐵絲彎制的吊環(huán)、塑料藤條（可用粗線染成綠色代替）吊上一個(gè)塑料或布做成的工藝品“小猴”；在“小猴”腿部用強(qiáng)力膠粘固上小磁鐵，小磁鐵的S極或N極在垂吊時(shí)正對(duì)著盒子里面的電磁鐵鐵芯，并且兩者之間距離不超過(guò)6mm。

“戲藤猴”的外形可發(fā)揮個(gè)人的想象力去盡力美化，但注意“小猴”擺動(dòng)起來(lái)要靈活，而且身體不可過(guò)重。

“戲藤猴”擺幅的大小與小磁鐵的磁性強(qiáng)度、支架的高低、“小猴”的重量以及電池電壓的高低等都有關(guān)。調(diào)整擺動(dòng)幅度最簡(jiǎn)單的辦法是調(diào)節(jié)支架的高度；當(dāng)然，通過(guò)適當(dāng)增減電池節(jié)數(shù)（可用3～8節(jié)電池、對(duì)應(yīng)電壓4.5V～12V）也可達(dá)到調(diào)節(jié)擺動(dòng)幅度的目的。

“戲藤猴”小擺設(shè)使用起來(lái)非常簡(jiǎn)單：用手向前或向后推動(dòng)一下“小猴”，電路便開(kāi)始工作，抓著藤條的“小猴”就會(huì)不斷地悠蕩起來(lái)，十分有趣；用手停住“小猴”，電路自動(dòng)停止工作。

由于電路工作時(shí)最大脈沖電流僅幾十毫安，不工作時(shí)不消耗電能，故用電十分節(jié)省，每換一次新干電池，一般可連續(xù)供電數(shù)月。