555时基电路在玩具控制中的应用
3 555时基电路在声控和触摸控制玩具中的应用
以触摸或接收到声音即叫的电子玩具狗为例,当你触摸电子玩具狗的额头贴片(金属)时,玩具狗的两只眼睛不仅闪闪发光,还会发出“汪汪”叫声。当没人搭理它时,电子玩具狗会静静地站立不动。
3.1 电路工作原理
触摸即叫的电子玩具狗电路由触发单稳态延时电路、闪光电路和狗叫声电路等组成,如图2所示。集成电路IC1(NE555)、电阻R3、电容Cl和C2等组成单稳态延时电路。闪光电路由电阻R4、发光二极管LED1和LED2等组成;狗叫声电路则由语音集成电路IC2及外围元件、晶体管VT2和扬声器BL1等组成。本文引用地址:https://www.eepw.com.cn/article/162716.htm
没有输入触发信号时,IC1的第2端子为高电平,IC1处于复位状态,其输出端第3端子输出低电平,LED1、LED2不会闪光,IC2不会被触发;当触摸玩具狗额头上金属贴片SB1时,人体感应杂波加至IC1的第2端子,IC1被触发置位,输出高电平并触发狗叫声集成电路IC2(KD-5608)开始工作,输出音频信号经VT2放大后,推动扬声器BL1发出“汪、汪、汪”狗叫声。同时,经电阻R4驱动,LED1、LED2(两只眼睛)闪闪发光。狗叫声、闪光的持续时间取决于IC1单稳态的暂态时间,即td=1.1R3C1,电路中给出的参数的暂态时间约为8s。调节充放电时间常数RC,可改变叫声、闪发的持续时间。当持续时间结束后,IC1的第2端子仍为高电平,IC1回到复位状态,等待下一次的触摸又可重复上述动作过程。
语音集成电路IC2采用模拟狗叫声集成电路KD-5608,每触发一次,可发出三声“汪、汪、汪”的狗叫声。电路中R5为振荡电阻,改变其阻值可改变狗叫声的高低,阻值小时,频率高,可模拟小狗的尖叫声;阻值大时,频率低,可模拟老狗的叫声。
狗叫声电路的组成元件主要有狗叫专用模拟集成电路KD-5608、压电陶瓷片HTD。当外界信号产生时,HTD压电陶瓷片转为电信号,经C1耦合到晶体管V1基极进行放大,再由C2耦合到晶体管V2基极,使饱和导通,因此使电源电压加到IC触发端,相当于IC触发端加入一个脉冲触发信号,于是喇叭中即刻发出模拟狗叫声。
一碰即响触发电路,还可以选用微型片状振动模块XDZ-01。内部含有放大、滤波整形、积分、延时和电平转换等电路,其灵敏度高,又具有较好的抗干扰性,对于外界的声响无反应,而对于同一物体上的振动却极敏感。
3.2 比较555时基电路的优越性
555时基电路最大的特点就是外加简单的RC电路后,可以构成精确的定时电路。电路结构简单,稳定性强,易于调整。
还有555时基电路扩大了声控等应用的范围,例如家用婴儿监听器则是应用便携式调频收音机,制作一个无线电调频发射机,可以监听婴儿的哭声。这也是玩具的创意来源,对于儿童可以由监听功能转化为玩具功能。利用新型超薄语音录放模块,录音孩子的姓名、家庭住址等信息,就成了幼童的“语音身份证”,有安全作用,又是趣味玩具,这是电子产品应用到玩具上的一个典型范例。
4 555时基电路在光控玩具中的应用
光控触发电路即一暗即响,可以用光电三极管实现。当人或物通过光电三极管VT1前方时,照射到VT1上的光线发生突变,VT1两端等效电阻值发生突变,从而导致VTl两端产生相应脉冲电压,其下降沿通过电容器耦合到三极管VT2的基极,经VT2反相放大后,使语音集成电路获得触发信号。
例如电子狗的报警、动作和习性,参考文献中的一类智能玩具狗,当用肉骨头模型喂时,它会兴奋地亮起眼睛,同时唱起歌曲,用一盏60W的白炽灯照射它的头部,反复几次后,玩具狗就能形成条件反射,只要有灯照头部就会兴奋,但多次欺骗后它又会不理了。这是典型的拟声拟形设计。如果采用555时基电路控制,可以利用光报警电路和紫外光验钞电路制作的报警卡,是一个非常有趣的例子。光报警电路由模拟声集成电路和外围元器件构成。光敏电阻无光照呈高电阻值,光照后电阻值下降,触发电路报警。结合紫外线LED结合后,有了验钞功能。这样的电子产品制作到玩具中,兼有趣味性和实用性。
5 555时基电路在热和红外控制玩具中的应用
新型热释电式红外探测头(被动式红外探测器件)MP01可以对于前方5m范围内的人体活动产生非接触的感测,从而触发电路。
TX05D为新型红外线反射开关,其内部包含了红外线发射、接收及信号放大与处理电路,它能以非接触形式检测到前方一定范围内经过的人或物体,并将接收到的信号转换成高电平信号从OUT端输出。接通电源后,TX05D内部红外线LED向外发射出频率约为40kHz的调制红外线。若前面无人或其他物体遮挡,红外接收管收不到发射管发出的红外光线,输出端OUT为低电平,狗叫电路A2处于静止状态,整个后续电路均不工作。当有人或其他物体经过A1的有效检测区域时,红外线被反射回来一部分,经与发光管同向并排安装的光敏三极管接收并转换成同频率的电信号后,由A1内部电路进行一系列的放大、解调、整形、比较处理,最后从OUT端输出高电平信号。该信号经R1限流、VD1限压后,直接触发模拟声集成电路工作,使其OUT端输出长约5s的模拟狗叫声电信号,经R4、C2低通滤波和C3耦合后,送入功放集成电路A3进行功率放大,最后放大后信号经C4推动扬声器B发出三遍“汪汪-汪汪汪”的狗叫声来。如果模拟狗叫集成电路连续受到触发(TX05D的OUT端输出高电平时间>5s),则狗叫声就会持续不断,直到来人离开监视区5s后为止。
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