趣味“黑白猪”音响盒的制作

  作者:dolphin 时间:2016-09-18

  一黑一白,长着两只小眼睛、方形身材的卡通“黑白猪”(原名:MonokuRoBoo)形象,是日本偶像创作旗舰公司于2005年3月推出的一款让人爱不释手的作品。黑猪与白猪可以说是个天衣无缝的组合,黑猪冷酷、不多话且不修边幅,白猪自得可爱,身上散发着淡淡的清香,经常吸引小蜜蜂在他身边打转……。随着猪年的临近,“黑白猪”造型或印有“黑白猪”卡通形象的各种小商(饰)品、玩具、食品等正风靡市场,深受人们尤其是青少年和女士的欢迎。

  笔者追赶时髦设计的“黑白猪”音响盒向你恭贺新年啦:按一下“白猪”的鼻子,音响盒便奏响长约15s的《拜年歌》主旋律;按一下“黑猪”的鼻子,音响盒便发出逼真响亮的模拟小猪叫声;用手指轻敲一下盒面板上的“BOO”图标,音响盒便发出长约20s的模拟鞭炮燃放声,多么有趣呀!心动不如行动,赶快跟我制作吧!

  一、工作原理

  “黑白猪”音响盒的电路如下图所示。音乐集成电路IC1和模拟声集成电路IC2、IC3构成音源发生电路,晶体三极管VT1-VT3构成音响功率放大电路。BL为共用扬声器。

“黑白猪”音响盒的电路

  当用手按动一下轻触式按键开关SB1时,音乐集成电路IC1的TG端获得正脉冲触发信号,其OUT踹将会输出内储的《拜年歌》主旋律电信号,经晶体三极管VT1功率放大后,推动扬声器BL发出长约15s的悦耳动听乐曲;当按动一下轻触式按键开关SB2时,模拟声集成电路IC2受触发输出长约7s的模拟小猪叫声电信号,经晶体三极管VT2功率放大后,推动扬声器BL发出逼真响亮的小猪叫声;当用手指轻敲一下音响盒面板上的“BOO”图标时,粘贴在背面的压电陶瓷片B1受到机械振动,由于压电效应,B1两端就会产生感应电压,从而触发模拟声集成电路IC3输出长约20s的鞭炮燃放声电信号,经晶体三极管VT3功率放大后,推动扬声器BL发出“噼噼-啪啪······”声。当先后按动轻触式按键开关SB1、SB2时,扬声器BL在奏响乐曲的同时,还会夹带有小猪的叫声;当按动轻触式按键开关SB1或SB2后,再用手指轻敲一下面板上的“BOO”图标,则扬声器BL在奏响乐曲或发出小猪叫声的同时,会夹带有鞭炮燃放声,声音花样变化多,听起来挺有趣味。

  电路中,R1为音乐集成电路IC1的外接振荡电阻器,其阻值大小影响乐曲演奏的速度和音调。R2为模拟声集成电路IC2的外接振荡电阻器,其阻值大小影响模拟小猪叫声的速度和音调;C1为IC2输出信号旁路电容器,主要用于滤去IC2输出电信号中一些不悦耳的谐波成分,使模拟小猪叫声更加逼真响亮。R3为模拟声集成电路IC3的外接振荡电阻器,其阻值大小影响“鞭炮声的速度快慢和音调高低;电容器C2主要用于滤去IC3所输出信号中一些不悦耳的谐波成分,使“鞭炮”声更加清脆响亮;电阻器R4主要起限流作用,可有效防止个别8值过高的功率放大三极管VT3产生自激现象。电容器C3用来减小电池G的交流内阻,使电池快用完导致内阻增大时,扬声器BL发声仍保持纯正不失真。

  二、元器件选择

  IC1选用CW9316型音乐集成电路,它采用软包封装形式制作在尺寸约为23mmxl4mm的小印制电路板上,并给有外围元器件焊接脚孔,使用很方便。CW9316的主要参数为:工作电压范围1.3V-5V,触发电压(正脉冲或高电平有效)≥1/2Vdd,触发电流≤40μA;当工作电压为1.5V时,实测输出电流≥2mA、静态总电流0.5"A;工作温度范围-10℃~60℃。IC1也可用同类产品CW9311(内储《春节快乐)曲)或外形基本一致的KD-9316、KD-15系列(电阻器R1省掉不用)音乐集成电路直接代换。

  IC2选用HFC520型模拟小猪叫声集成电路,它采用软包封装形式制作在尺寸约为20mmxl4mm的小印制电路板上。HFC520的主要参数:工作电压范围2.4V-5V,触发电压(正脉冲或高电平有效)≥1/2Vdd,音频输出电流≤1mA,静态总电流IUA,工作温度范围-10℃-60℃。

  IC3选用KD-5601型模拟声集成电路,它采用软包封装形式制作在尺寸约为23mmxl4mm的小印制电路板上。KD-5601的主要参数为:典型工作电压为3V,触发端允许输入电压范围Vss-0.3~Vdd+0.3V,音频输出端驱动电流≥1mA,静态耗电≤1μA,使用温度范围-10℃~60℃。

  读者在制作时如果购买不到上面介绍的音乐和模拟声集成电路,也可用自己手头现有的各种音乐、模拟声和语音集成电路芯片来代换。通常,这类集成电路不管型号、外形如何,只要是能够用正脉冲触发、采用NPN型三极管进行功率放大,在分清楚了电源正极(Vdd端)、电源负极(Vss端)、外接振荡电阻器和电容器公共端OSC(通常电阻器的另一脚接Vdd端、电容器的另一脚按Vss端。注意,有些产品不用电容器,有些干脆两个都不用,故也就没有OSC端)、正脉冲触发端TG和音频输出端OUT后,均可直接接入电路进行代换。

  VT1-VT3均用9013(集电极最大允许电流Icm=0.5A,集电极最大允许功耗PCM=625mW)或3DGl2、3DX2Ol、3DK4型硅NPN中功率三极管,要求电流放大系数β100。

  R1-R4均用RTX-1/8W型碳膜电阻器。C1、C2均用CT1型低频瓷介电容器或CT4D型独石电容器,C3用CD11-1OV型电解电容器。B1用FT-20或FT-27型压电陶瓷片;BL用φ29mmx9mm或27mmx9mm,8Ω、0.25W超薄微型动圈式扬声器,以减小体积、方便安装。SB1、SB2均用6mmx6mm小型轻触式按键开关,要求按键帽凸高约为3mm(略大于安装外壳厚度)。G用两节5号或7号干电池串联(需配塑料电池架)而成,电压为3V;如嫌扬声器发声小,可将电压提高到4.5V,即用3节干电池串联后供电。

  三、制作与使用

IC1-IC3内部CMOS电路

  整个电路以音乐集成电路IC1和模拟声集成电路IC2、IC3为基板,按照上图所示进行焊接,不必另外再制作印制电路板。焊接时注意:电烙铁外壳一定要良好接地,以免交流感应电压击穿IC1-IC3内部CMOS电路!

外观设计

  外观设计可参照下图,装入尺寸约为65mmx65mmx20mm的绝缘材料小盒内。小盒可直接采用现成的塑料香皂盒、圆形护肤霜空盒等,只要体积合适都可以使用。盒正面粘贴一张大小适中的市售卡通“黑白猪”不干胶贻图。粘贴图片前,事先在盒面板两个“猪鼻子”的部位,分别开出φ4mm的小孔,并按照下图所示用热熔胶粘固好小型轻触式按键开关SB1和SB2。业余条件下粘固可不必用专门的热熔胶枪,用电烙铁直接加热从五金商店购买来的热熔胶棒进行粘固即可。盒正面图片粘贴好后,在盒面板里侧正对“BOO”图标的位置,用热熔胶或薄双面不干胶带纸紧贴盒内壁粘贴好压电陶瓷片B1。盒背面则为扬声器BL开出释音孔,并粘贴一张小一点的卡通“黑白猪”不干胶贴图,以起装饰美化作用。

用热熔胶粘固好小型轻触式按键开关SB1和SB2

  装配成的“黑白猪”音响盒,只要电路元器件质量良好,焊接无误,一般不需任何调试便可投入使用。如嫌音乐演奏声速度太快或太慢,可通过适当增大或减小电阻器R1的阻值(47kΩ一82kΩ之间)来加以调节;如嫌模拟小猪叫声不够逼真,可通过适当增减电阻器R2的阻值(510ka一lMa之间)来加以调节;如嫌模拟“爆竹”声不够逼真,可通过适当改变电阻器R3的阻值(910kΩ-1.5MΩ之间)来加以调节,直到满意为止。

  由于整个电路平时静态耗电很小(实测1μA),故电路未设置电源开关。但长时间不玩“黑白猪”音响盒时,应将干电池从电池架上取出来,以免电能消耗尽后,电池流液腐蚀坏电路。

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