杏彩体育官网下载:无电源电焊自动防护面罩作品设计

　　电路图见图33-071。电路由电源及控制、整流电路、电源存储器、脉冲发生器、液晶光阀片组成。在常态下，液晶光阀片为黑色。当电路接通，第一次使用电焊机试验起弧时，电焊线路通过很大的，这个电流在电源及控制信号接收器上的电源变压器上感应出交流电，这个交流信号一方面通过整流电路和电源存储器，变成6V直流电源存储在上，驱动脉冲发生器工作；另一方面，这个电焊信号也成为控制信号，禁止脉冲发生器振荡，结果是液晶片仍然保持黑色，起到保护眼睛的作用。而当电焊一旦停止，控制信号消失，而脉冲发生器在电源存储器的驱动下继续工作，所以液晶片变透明。根据设计，电源存储器可在电弧消失之后保证液晶片透明半分钟以上。这样，以后每进行一次电焊，都会使液晶片变黑，同时也向电源存储器充电，维持电焊自动防护面罩的正常工作。

　　电路中需要手工制作的零件就是电源及控制信号接收器。它实质上是一个交流变压器。它的初级线圈为一条直线，也就是四分之一圈；它的次级为1000圈。它可将电压升高数千倍，可以将电焊机的工作电流在初级线V以上。可用一个晶体管收音机的输出变压器进行改制。将变压器的铁芯拆除，另用原来的或者其他变压器铁芯制成一“口”字形铁芯。这个铁芯应有一开口，用来放置电焊机焊条的“把线”。使用时将把线穿入铁芯内部，固定好即可；见图33-072。

　　电源存储器是耐压16V，容量在2200μF以上的电解电容器。电路采用CMOS电路，所以耗电低，一般可保证工作半分钟以上。采用更大的电容器，可以工作更长的时间，当然，体积也更大一些。整机可以制作得如火柴盒般大小，即可与电源及控制信号接收器制成一体，固定在把线上；也可固定在面罩内。把线上的接收器与面罩上液晶片之间只有一条导线，可用插头、插座进行连接，使用会更加方便。

　　这个电路是经过长期的探索完成的。电路设计受到了各种电焊自动防护面罩的启发，也参考了液晶片电焊面罩的现有技术。在学习现有技术优点的基础上，对其缺点如电路复杂，成本高，安全性差进行改造，最终完成了本电路设计。与前一个的电焊自动防护面罩一样，在设计上坚持了不用自带电源的思路。它们都抓住了电焊机在起弧前后电压和电流变化的特点，巧妙地将这一电信号加以利用而进行的成功的设计。

　　现有的使用液晶片的自动防护面罩使用电池电源驱动电路，控制信号采用电弧光驱动光电设备，达到控制液晶片变黑的目标。这种设计由于使用电池，所以体积大，再加上利用电弧光控制液晶片变黑，所以有一个时间滞后量。也就是它只有当电弧光产生之后，才能驱动液晶片变黑，所以从理论上说，总有一段时间电弧光会通过液晶片到达眼睛，对眼睛造成伤害。而本书介绍的两款自动防护面罩，是利用电焊机产生电弧时的电压变化作为控制信号；而电压信号是超前于电弧光信号的，这样在理论上就可以消除电弧光对眼睛的伤害。通过实际使用也证明了这一点。

　　液晶光阀具有广泛的应用。你能否在进行了上面的制作和实验之后，独立设计出利用液晶光阀片原理的电子作品呢？

　　话筒不但使用在会议上，还广泛应用在公共娱乐场所和家庭。使用话筒扩音时会产生啸叫，从而影响使用效果。其实这种现象很容易解释，话筒可将收到的声音变成电信号，然后再由扩音机放大，由喇叭发出放大后的声音。这样，放大后的声音传送到话筒，再经过放大，由喇叭发声；如此循环往复，就产生了音频振荡，也就是啸叫声。可见，啸叫的产生不一定是因为使用不当而发生的，只要扩音机的音量开得过大，就会产生。减低音量虽然能够避免啸叫，但是又会影响扩音的效果。防啸叫话筒就是针对这一现象而设计的一种电路。使用它可以明显增大扩音的音量而不致产生啸叫。

　　电路图见图33-081。电路有2只相同的线厘米左右平行放置。每个线路三极管放大电路进行放大。放大的声音信号分别从两只三极管的集电极和发射极输出，以得到2路电压相反的音频信号。从理论上说，这2路电压经过一平衡电位器互相抵消，输出为零。从而将环境背景声音和喇叭的反馈声音削减到最低。而对于要放大的声音，则应靠近其中任何一个话筒，远离另一个线路音频放大电路中的电压的大小和相位均不同，因而不会在后面的平衡电位器中被抵消，可以传送到下一级放大电路中放大，最后输送到音频功率放大器，使喇叭发声。

　　电路用9014三极管制作音频放大器。2级初级音频放大电路要采用完全相同的元器件制作。如果是制作调频无线话筒，应使用高频提升电路。2只话筒型号必须完全相同，同方向安装，距离可在数厘米范围内进行调整，一般距离越近，抑制啸叫的效果越好，但音量也越小。如果将话筒包装在内部，一定要在外面将其中的一个做明显的标记，供使用者对准声源。

　　这种利用2组相同的话筒抵消远距离干扰，放大近距离声音的构想来源于传统的电桥电路原理。传统的电桥电路可用来进行精密的电压和电阻的测量。当电桥中电阻的比例不变时，没有电压信号输出，而当其中任何一个电阻阻值发生变化时，就有电压信号输出。在本电路中，2组相同的话筒与输入电路实际上构成了一个电桥。

　　传感器是把各种物理信息诸如声音、压力、温度、湿度、光线照度等转变成电信息的器件，它是自动控制的最关键部分。一般地说，传感器的灵敏度越高，它对目标信号和干扰信号的反应越灵敏，所以为了有效地实现控制，仅仅采用灵敏度高的传感器不一定能解决可靠性的问题。提高传感器的信噪比是最好的方案。从本例可以看出，凡是遇到目标信号和干扰信号的位置不同的情况，都可以采用这种方法来解决。前面介绍的电话线感应增音器也是采用了这个原理。

　　用它来做录音话筒，不但可以有效地抑制啸叫，还可在环境嘈杂的情况下，录制出清晰的声音；如在普通的房间里录音，最担心的就是外界杂音的干扰和室内墙壁的回音，使用这个话筒，其效果可与隔音的录音棚媲美。

　　非门电路可以用两个电极对测量对象的电位高低进行鉴别，从而指示出被测对象的两种状态。但是有时事物的变化多余两种状态，最常见的是三种状态。如何用非门电路对三种状态的信息进行测量和显示呢？三色灯光水质检测仪就是一个成功的设计，它只有两个测试电极，一组电源，却可以对三种信号进行测量和显示。

　　电路图见图33-091。电路由探测电极、电阻分压器、电位缓冲器和显示合成器组成。探测电极可感知水质的电阻率，不同水质的电阻大小不同，这个电阻与仪器中的电阻一起组成电阻分压器，并将电压高低分别输送到两路电位缓冲器；电位缓冲器兼有灯光的功能，最后由显示合成器将两路灯光信号合成为三种水质状态显示器。它的具体工作过程如下。当水质较好时，水的电阻较大，这时电阻分压器在A点的电位为高电位，B点的电位则更高，这时，A路缓冲器关闭，红色灯不亮，B路缓冲器导通，绿色灯亮，表示水质好；当水质受到较轻的污染时，水的电阻变小，此时A点电位变为低电位，但B点电位仍然为高电位，从而红色灯亮，绿色灯也亮，双色灯最后合成的颜色是，表示水质受到轻微污染；当水质受到严重污染时，水的电阻很小，A点为低电位，B点电位也为低电位，此时红色灯亮，绿色灯灭，显示水质受到严重污染。

　　在如图的电路中，电极两端电阻在以上显示绿光，电阻在30kΩ～470kΩ之间显示黄光，电阻在30kΩ以下显示红光。微调分压器上的电阻阻值可以改变分档数值。

　　电子电路设计离不开数学计算。如何根据电路的功能设计电阻分压器的参数呢？其实仔细分析非门电路的原理，不难找出计算分压器的数学公式。下面以电极测量电阻在以下区间为例，给出一个计算的例子。

　　假设分档区间为0～10kΩ，红灯；10kΩ～100kΩ，黄灯；大于100kΩ，绿灯。则根据非门性质，其转折电压为电源电压的一半，所以电阻分压器应保证在转折电压时，分压电阻与探测电阻相等。设R1=x，R2＝y，则有以下方程组成立：

　　本书在上一章中介绍了一种光线减弱自动提醒器，它可以在光线变暗时发出闪动的灯光，提醒人注意光线太弱。但是当光线变黑时，它仍然会持续发出闪动的灯光。如果有一种提醒装置，在光线变得适合阅读时，不发出灯光；在光线全黑时，也不发出灯光；只有在光线变得较弱时，才会发出闪动的灯光。那么这种提醒器就可以无需电源开关，自动工作；使用时将它放在书包中，基本上不消耗电流，只有在光线不足时才工作。利用本电路的原理就能够解决全自动视力保护提醒器的问题。

　　当然，电路设计有一定难度，现提示如下。电路最好增加一4011与非门电路，用来控制灯光脉冲驱动信号；当全黑状态时，一路电路控制与非门停止输出；当光线较亮时，另一路电路控制与非门停止输出。具体设计可百花齐放，不拘一格。

　　电子爱好者手头有大量的电阻，最好能够按照阻值分类存放。如何将一些不知道阻值的电阻快速测量并分类呢？可以利用本电路的原理设计一种电阻快速分类器。当然，如果分成3个区间不免有些粗糙。能否分成4个阻值区间呢？例如按照①0～10kΩ，②10～100kΩ，③100～1MΩ，④1MΩ以上。提示，用三元一次方程组进行设计。

　　前面已经介绍了电子6点骰子。在麻将游戏中，人们一次使用2枚骰子。本电路就是模拟麻将游戏中的2枚骰子，设计出双6点电子骰子；它有两组6点电子灯光骰子，使用也和2枚骰子一样，只要按动一次开关，就可以得到2组电子骰子的结果；2枚电子骰子之间是相互独立的，也就是它们产生的随机数结果是互相独立，互不干扰。本电路可在麻将游戏中取代实物骰子。

　　电路图见图33-101。电路由定时开关、整形电路、6点电子骰子电路组成。定时开关的作用是每按动一下按钮，电路就会工作一次，显示双6点骰子的结果，结果维持约10秒钟自动熄灭，电路同时自动关机。整形电路由施密特触发器组成，可保证开关脉冲工作可靠驱动6点骰子电路产生随机结果。

　　电路可在面包板上组装。要注意使用高亮度发光二极管。两组骰子可以采用颜色不同的灯光。电池电压在4.5V或者6V，电压高可提高灯光的亮度。在使用中，按动电钮的时间长短虽然可影响产生的结果，但是松开按钮的一瞬间，是无法得到结果的。电路设计考虑到尽量避免人为因素，当人松开按钮后，积分电路放电，经过一段时间才随机出结果。结果保持时间也可进行调整。

　　这个电路完全是为了在麻将游戏中取代实物骰子而设计的。这样，设计目标就很明确，电子骰子的性能和使用方法应该与用手投掷完全相同。为此，就要求做到①按动一次按钮，自动出结果；②电路没有电源开关，出结果后，电路会自动关闭并复位；③2组骰子彼此独立产生结果。这样做会增加电路设计的难度，但只有解决遇到的问。