声控玩具的工作原理课件
84页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。,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,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22所示。,图22 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22(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
2、强,可以与其它杂声相区别。,气流发声器,如图22(b)、(c)所示。图22(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22(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23 高阻抗耳塞结构图,图23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,
3、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24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24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25,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,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
4、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25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26 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
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