電子鞭炮

電子鞭炮

鞭炮是吉祥的象征，每逢佳節、喜慶之日炮竹聲振耳欲聾，彩色火花滿天飛舞，給人以歡欣與鼓舞。

然而，鞭炮不僅會汙染環境，也會造成各種傷殘及火災事故，給國家和人民帶來了意外的經濟損失。為瞭解決傳統鞭炮的缺點，而又能為人們的佳節祝興，本文特介紹一種電子鞭炮的制法，供廣大愛好者及生產廠家參考與開拓。

電子鞭炮不僅能發出普通鞭炮的模擬聲，且能隨著響聲併發出閃光，以假亂真。電子鞭炮無汙染，不會發生傷殘及火災事故，又能重複使用，還能大大減少經濟支出。

1．電路工作原理

電子鞭炮的電路如圖53—1所示，它是由電源、發聲、閃光及傳動等部分組成的。

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圖53-1

圖中，BG1、BG2組成自激多諧振盪器，產生短脈衝，經BG3、BG4複合管放大，使揚聲器發出宏亮的響聲，以代替鞭炮聲。

BG5、升壓變壓器B1、B2和閃光管FT等組成閃光電路，配合響聲發出相應閃光，使電子鞭炮更加逼真形象。

閃光電路是由振盪升壓、整流充電、電壓指示及脈發脈衝與閃光管組成。

三極管BG5、反饋電阻R6、聚脂電容C4及振盪升壓變壓器B1組成振盪升壓電路，它的作用是將6V直流低壓電變換成交流高壓電。

電源接通後，三極管BG5迅速起振，集電極電流增加，使變壓器B1磁芯漸趨飽和，三極管BG5又因基極電流中斷而截止，磁芯的磁通量隨之衰減。如此反復循環，便產生自激振盪，使變壓器升壓後在次級輸出300V以上的交流高壓。由于振盪頻率處在音頻范圍，所以可聽到由低到高的微弱“吱吱”叫聲。

整流充電電路為恒壓電路，它的作用是能連續閃光。橋式全波整流電路是用來對電容C5的充電速度，使之第二次閃光間隔縮至最短。

三極管BG6、BG7、橋式整流D1～D4和電解電容C5，組成整流恒壓電路。電源接通後，BG5管起振，但C5上的充電電壓不能使氖泡NL起輝，只有當C5兩端電壓充至250V時，NL才能導通，使BG7、BG6導通，BG5截止，振盪電路停振；當直流高壓隨C5的放電低於250V時，氖泡NL關斷，BG7、BG6截止，BG5自動恢複振盪，直流高壓迅速回升，直至氖泡NL再次導通。這樣，周而複始，自動使直流高壓保持恒定值。恒壓電路的實質是在振盪管BG5的發射結加裝一自動開關。

電容Cn]、分壓電阻Rn，觸發變壓器Bz及觸發開關K2和閃光管FT，組成脈衝觸發電路。閃光管是冷陰極放電管，直管兩端插入金屬陰極和金屬陽極，靠近陰極附近玻璃管的外部纏繞有觸發電極，玻璃管的外表面塗敷一層四氯化錫導電層。封閉的玻璃管內充有發光強度很高的隋性氣體氙，氙氣在高壓電作用下，氙原子丟失電子成為正離子，脫離原子的電子獲得能量，使管內的氣體呈電離狀態。離子在電場內移動，使管內氣體“導通”。這樣，從陰極與陽極間引入外加電荷，便使電子與離子再度複合，導致能量以光的形式釋放出來，使氣體放電。氙氣弧光放電時，呈現瞬間強烈閃光。

在整流二極管向電容C5充電的同時，又經電阻R。向電容Cn充電，當接通K2時，便在觸發變壓器B2的次級感應出8~10kv的高壓以觸發閃光管，使閃光管內的氙氣電離、導通；電容器C5中所存能量通過陰極、陽極輸入管內，使氙氣放電，發出耀眼的白光。

單向可控矽SCR與電阻R5、電容C3為延時開關電路，因為閃光電路在接通電源後，需幾秒時間電容C5才能充到恒定電壓值，若接通電源瞬間電動機M即轉動，諧振電路即自激振盪，揚聲器即發出響聲，將與閃光不同步，失去了聲光併發的效果。如今使可控矽SCR的觸發導通延時時間與C5充至穩定電壓的時間相當，則聲光併發的同時電動機M隨之轉動，即可帶動串炮“點燃”，給人逼真感。

電容C6與電阻R8、C7與R9、C8與R10……C。與Rn是為及時向變壓器B2的初級提供觸發電壓而設置的。若只設置一路C與R，則不能實現連續閃光，因為C放電後需經一定時間才能充電到觸發所需的電壓值。

C與R分壓電路的個數由串炮數量決定，為減少C與R的分壓電路數量，可將串炮制成環狀。

2．元件選擇與調試

B1為閃光燈升壓變壓器，它是選用截面積6×5．5mm2的E型磁芯，先用φ0．29mm高強度漆包線繞15圈，作集電極繞組；墊上一層絕緣紙，再用φ0．29mm高強度漆包線繞15圈，作基極繞組；墊上兩層絕緣紙，再用φ0．08mm高強度漆包線繞2000圈，作升壓繞組。繞制時，需製作如圖53—2中（a）所示的框架，在骨架中需插入直徑4mm、長12mm的磁芯。

B2為閃光燈觸發變壓器，可選用φ2．5mm、長22mm的磁芯，初級用φ0．25mm高強度漆包線繞20．5圈；次級用φ0．1mm高強度漆包線繞500圈。初、次級間要墊有2～3層絕緣紙，外形如圖53—2中（b）所示。

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圖53-2

BG5為振盪管，選用2SC2500，2SC2270或2SC1162。

BG1～BG4為NPN型半導體三極管，可選用3DG6或9014。

BG6為NPN型三極管，選用3CXX系列，β＞60。

BG7為PNP型三極管，選用3DXX系列，β＞60。

M為直流電動機，工作電壓為6V。

SCR為單向可控矽，規格1A／＞50V。

C1、C2容量為0．01μF。

C3容量47μF，工作電壓16V。

C4容量為0．01μF，選用聚脂電容。

C5容量300μF，耐壓400V。

C6……Cn容量為0．033μF，工作電壓400V。

R1、R41kΩR2、R368kΩ

R51MΩR62．2kΩ

R72MΩR8……Rn3．3MΩ

FT為閃光管，可選用3240H或SW?等型。自激多諧振盪電路，主要是調整電阻R2、R3的阻值或電容C1、C2的容量，使其振盪頻率（短脈衝）與模擬的鞭炮響聲一致。

R5與C3組成的可控矽延時觸發電路是調整R5的阻值，使延時時間與C5的充電時相等，以保證聲光同步。

K2的各滑動觸點，依據鞭炮組成型式（串式或圓環式），確定直流滑動或圓形滑動，每兩個觸點的間距應與聲光同步，即觸點間距1：

1＝vt

v—電動機運行速度；

t—多諧振盪器每輸出一個短脈衝間隔時間。

若升壓變壓器B1不起振，各元件又良好，則是集電極繞組和基極繞組相位相反，將其中一個繞組的兩端互換一下即可。

3．安裝與使用

電子鞭炮印刷電路如圖53—3所示。

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圖53-3

電子鞭炮的元件除電源開關K1及K2和閃光管外，其餘元件均安裝在電路板上，並固裝在造型美觀的盒體內。盒面上裝有電源開關K1及氖炮NL，K2及閃光管FT通過引線接到鞭炮上。

電子鞭炮的製作方法；

模擬鞭炮可以安裝成串式或圓環式，也可制成單響式。

如果電子鞭炮為單響式，K2應由圖53—4的繼電器代替，利用繼電器J的吸合與釋放，控制B2初級觸發電壓。其中，調整電容C2的容量，使BG2的導通時間（即繼電器J吸合的時間），恰好等於圖53—1中自激多諧振盪輸出兩個短脈衝的時間，這樣，輸出第一個短脈衝時，圖53—4中的BG2導通，繼電器J吸合，常開觸點J1閉合，接通一路C與R的分壓電源，使觸發電壓加至B2初級，閃光管閃光；當輸出第二個短脈衝時，J釋放，其常閉觸點J2閉合，接通另一路送往B2初級觸發電壓，使閃光管閃光。周而複始地循環，便保證了單響鞭炮聲光同步，又勿需手控。

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圖53-4

電子鞭炮為單響式時，閃光管及揚聲器安裝在鞭炮中即可，如圖53—5所示。

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圖53-5

為模擬普通鞭炮自下而上的點燃，電子鞭炮可安裝成串炮狀，如圖53—6所示。

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圖53-6

圖中電動機帶動滑動觸點及閃光管上下或下上往複運行，一是聲光同步，另是具有鞭炮正在燃放之感。

串炮的傳動機構，是由電動機驅動輪、減速輪、被動輪及傳動帶構成。傳動帶上在同一位置固定有滑動觸點及閃光管，滑動觸點是沿著裝有若幹個固定觸點的固定臂滑動，固定觸點的若幹條引線從固定臂的空心引入，這樣不影響滑動觸點的移動。固定觸點等距分佈，傳動帶的運行速度要保證聲光同步。

電動饑及減速機構固裝在鞭炮的上端，揚聲器可通過引線置放在串炮中部位置。

當燃放的電子鞭炮自下而上地燃放完畢，可以用手動開關，改變電動機的電源正負，使電動機反轉，再自上下地點燃。

為使串炮五彩繽紛，串炮應該用透明材料製作，並相間地塗上各種顏色。串炮選型可制成多種形式，每串在30～50響為宜。

圓環式電子鞭炮，其結構示意如圖53—7所示。

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圖53-7

圓環式電子鞭炮的特點是：因為是循環進行，相對於串式鞭炮來說結構簡單，響聲不受限制。

圓環式電子鞭炮，是由電動機、驅動轉盤觸點固定圓圈、滑動觸點、閃光管及電子鞭炮透明造型外殼等組成。滑動觸點、閃光管是固定在驅動轉盤的邊緣上，在轉動時，驅動轉盤上的滑動觸點與固定觸點等時相接，實現同步聲光併發。固定觸點，是等距地固裝在固定圓圈上，確保在發出聲響的同時，觸發B2的初級繞組，與聲響同時發出相應閃光。

揚聲器及電動機固定在圓環式鞭炮中，通過相應引線與電子鞭炮控制盒相連。

圓環式鞭炮的造型為圓環形，圓環的外形可任意選擇，圓環塗上五顏六色，便可在炮竹聲聲中光彩紛飛。

圓環式鞭炮每週響聲不超20個為宜，電動機驅動盤轉動5週便是100響，轉動10週就是200響。依據響數需要，控制電源開關即可。

採用直流電源時，最好使用3～6hA的小型蓄電池，以利長時間多次重複使用。

採用220V交流電源時，增加一個降壓穩壓電源即可。

4．使用方法

電子鞭炮在“燃放”前，將它（串炮、圓環式鞭炮或單響鞭炮）懸掛在相應位置，接通電源，稍過幾秒鐘，電子鞭炮便自行“燃放”。

如系往複式串炮，當由下至上“燃放”完畢時，應將電動機正反轉開關置換位置，鞭炮便自上而下“點燃”。

欲停止鞭炮燃放時，關閉電源即可。

電子鞭炮可重複利用，與現行的鞭炮相比，價格降低很多，既有利于環境保護、人民的經濟支出，又能達到喜慶之目的。

電子鞭炮保存時，應置于乾燥的地方。