衝鋒式遊戲車

目前市售的電動或遙控玩具汽車,祗能前進、倒退、原地打轉或者發出一定響聲,而控制者卻不能與玩具汽車作奕戰等相對遊戲,則顯得功能較單調。本文介紹的衝鋒式遊戲車,打開電源開關,衝鋒車在原地停止10秒,發出電視遊戲機聲,裝在車上的5隻發光二極管隨著響聲同步閃光;在此期間,控制遊玩者可用手中的電光槍射擊衝鋒車的機搶射孔,若光電槍擊中衝鋒車的機槍射孔,衝鋒車帶著爆炸聲後退3秒左右;若擊不中,衝鋒車將發出機關槍聲向前沖來,直到打中為止。在各種響聲發出的同時,5隻發光二極管都將隨響聲頻率同步閃光,給人以趣味感和場面壯觀感。既增加了少年兒童科學知識,又鍛煉了機智果斷、沉著冷靜、遇事不慌的性格。

下面介紹衝鋒式遊戲車的工作原理及安裝調試方法。

1.電路工作原理

衝鋒式遊戲車的電路如圖61-1所示,它是由前進控制電路、後退控制電路、原地停止延時電路及音響控制電路和音響電路所組成的。

圖中,與非門F3、F4、三極管BG4及繼電器J2組成衝鋒車前進控制電路;光電管BG1、三極管BG2、與非門F1、F2和繼電器J1組成衝鋒車後退控制電路;電阻R2、電容C2、與非門F3、F4和三極管BG4等組成原地停止延時電路;三極管BG5、BG6、電阻R5、R6、R7、R8及繼電器J1、J2組成音響控制電路;四聲集成電路IC、三極管BG7和發光二極管LED1∼LED5及揚聲器等組成模擬聲響與同步閃光電路。

衝鋒式遊戲車的工作過程如下:

打開電源開關K,電路電源接通,此時由于沒有光線照射到光電三極管BG1上,則BG1不導通,BG2截止,與非門F1輸出高電平,F2輸出低電平,BG3截止,繼電器J1無電不動作,J1-2常閉觸點接IC的(12)腳開關K2,發出電視遊戲機聲(若改接在IC的(11)腳,發出來福槍聲)。因為F1輸出高電平時,二極管D1處于反偏截止,電源經電阻R2向電容C2充電,在C2上的充電電壓未到達F3翻轉電平時,F3輸出高電平,F4輸出低電平,BG4截止,繼電器J2不動作,電動機M不轉,所以衝鋒遊戲車停在原地不動,但在電源接通時,三極管BG5、BG6則飽和導通,接通了音響電路電源,故電源接通時,衝鋒遊戲車停在原地不動,但卻能發出電視遊戲機(或來福槍)響聲與同步閃光。

當電源通過R2向C2充電的電壓,上升至F3的翻轉電平(約經10秒)時,遊戲車尚未擊中衝鋒車的光電窗孔(即BG1),則F3翻轉輸出低電平,F4輸出高電平,BG4飽和導通,繼電器J2得電吸合、其常開觸點J2-1閉合,接通電動機M電源,電動機正轉,衝鋒車前進,與此同時,J2-2的常閉觸點斷開IC的K2,常開觸點閉合,接通IC的(13)腳,使衝鋒車前進時發出機關槍響聲與閃光併發。

若在衝鋒車原地停止的10秒內,或衝鋒車前進途中,用電光槍擊中了光電窗孔BG1時,BG2即飽和導通,電源通過BG2的集電結向電容C1迅速充電,使F1翻轉輸出低電平,F2輸出高電平,BG3導通,繼電器J1吸合,常閉觸點J1-1斷開電動機的正電源,常閉觸點閉合,使電動機M原接電源正極改接在電源負極上。與此同時,電容C2上的充電電壓因F1輸出低電平,便通過二極管D1迅速放電,使F3輸出高電平,F4輸出低電平,BG4截止,J2釋放,常閉觸點J2-1閉合,斷開電動機M接電源的負極端,改接在電源的正極端,電動機M反轉,衝鋒車後退。在繼電器J1吸合時,另組常開觸點J1-2閉合,接通IC的(14)腳,在衝鋒後退時發出爆炸聲與閃光。由于電容C1上的充電電壓要經過電阻R1泄放,因此後退時間約3秒左右,衝鋒車即停止不動,再經約10秒,電光槍沒再次擊中衝鋒車的光電窗孔,衝鋒車仍前進,重複上述過程。

衝鋒式遊戲車的動作程序如圖61-2所示。

電光槍的電路如圖61-3所示。它實際上是一個單管直流逆變器,由三極管BG、電阻R1、電容C1和逆變升壓器B組成的振盪電路,將3V直流電壓轉變成峰值12V左右,頻率為5∼10kHz的脈動電壓,經二極管D整流後向電容器C2充電。

當使用者瞄准目標後,扣動光電板機AN,C2就會向電珠ZD放電,使電珠發出奪目的閃光。當電珠選用2.2V。聚光手電筒燈泡時,由于它的燈絲前有一塊凸透鏡起聚光作用,所以燈絲熾熱後,在離光源5m以內能產生一塊光斑,若該光斑照在衝鋒車光電窗孔上,光電三極管將立即導通,使衝鋒車被擊中。

雖然採用的逆變電路產生高出電珠額定值3倍以上的電壓,使電珠發出奪目的白光,但由于工作時間極短,則電珠是不會被燒壞的。

2.元件選擇

F1∼F4為CD4011BE兩輸入端四與非門集成電路,也可選用C036等型,CD4011BE的管腳順序如圖61-4所示。

IC是四聲五閃光集成電路,其型號為CW9545。

CW9545採用18腳雙列直插式封裝,引腳功能如圖61-5所示。

CW9545軟件封裝印刷電路,如圖61-6所示。

CW9545新型四聲五閃光集成電路的特點是按下開關K1、K2、K3和K4時,它能分別發出來福槍聲、電視遊戲機聲、機關槍聲和炸彈爆炸聲。與此同時,5隻發光二極管LED1∼LED5能隨著這4種聲音的變化而同步閃光。如果裝上紅、黃、綠、橙等多種顏色的發光二極管,則光彩變化更為絢麗多彩。

CW9545的應用電路如圖61-7所示。圖中的R1為振盪電阻,R1阻值變小時,聲光節奏變快。R2為音量控制電位器,一般情況下可以不用。R3為保護電阻,防止發光二極管因電流過大、電壓過高燒壞。1∼5腳的輸出電流均可達40mA,可直接接小電珠。K打開時,LED與聲響同步閃爍;K閉合時,LED閃爍規律同聲響無關。

J1、J2為超小型繼電器,吸合電壓為2.2V,工作電壓為3V,觸電對數為2常開、2常閉,可選用HG4099超小型電磁繼電器。

電動機電源為2節2號電池。

電路電源為3節5號電池。

電光槍電源為2節5號電池。

上述電池最好選用高能鎘鎳電池,以利多次充電,較長時間使用。

電光槍的振盪變壓器B,可用市售的MX?00 扁形中波磁棒繞制,其尺寸為50×13×*.5mm。繞制時,先在磁棒上墊兩層絕緣膠帶,然後用φ0.5mm高強度漆包線平繞300圈作L3,再墊上兩層絕緣膠帶,用φ0.27mm高強度漆包線70圈作L1;接著平繞40圈作L2,最後在外面墊上兩層絕緣膠帶即可。

衝鋒車可以選用自己喜愛的電動玩具汽車,只要有前進與倒退功能即可。如果廠家生產,則需設計個造型新穎的衝鋒車。

圖中的三極管BG2∼BG6,可選用任意NPN型三極管,如3DG12、9014等等,β>80。

BG為PNP型三極管,選用3AX81,β>60。

BG1為光電三極管,如3DU5或3DU12等。

圖61-1中的電阻與電容規格是:

R1150kΩR2300kΩ

R3、R41.5kΩR5、R624kΩ

R7240kΩR81kΩ

R9100kΩC14.7μF,16V

C222μF,16VC3100μF,16V

D11N4001,D2、D32CP14。

LED1∼LED5可選任意型不同顏色高亮度的發光二極管。

圖61-3中:

R1 1kΩ R2 39Ω

C1 033μF、C2 470∼1000μF,可選用CD11 16V電解電容,以利電光槍小型化。

D為整流二極管,選2CP10或1N4002。

有關開關,可購買成品或自制均可。

ZD為電珠,應選用2.2V聚光電珠。

3.安裝

衝鋒式遊戲車的印刷電路如圖61-8所示。

電光槍電路元件少,可不製作印刷電路,找一塊大小相應的絕緣板,固定好各元件直接連線焊牢即可。

電光槍採用手槍形式,可購買塑料玩具手槍改制,或用相應材料粘制。電光手槍外形及安裝結構示意如圖61-9所示。

事前檢查元件良好,組裝與焊接無誤,不需調試即可工作。

光電三極管BG1,應安裝在衝鋒車的正前方,且不被陽光直射的地方,應加有遮擋周圍光線的擋光筒。

5隻發光二極管依據自己需要,可以裝在一起,也可分散佈置。

衝鋒式遊戲車的示意圖如圖61-10所示。

4.遊戲方法

參加遊戲人數3∼5人為宜。

(1)在規定的時間內,看誰用最短的時間擊中衝鋒車,使衝鋒車在原位置後退;(2)在衝鋒車衝鋒前進時,看誰能用最短的時間將衝鋒車擊退;

(3)看誰能連續將衝鋒車擊退的距離最遠,或者擊退到規定地點用的時間最短;

4)看誰在衝鋒車前進時或擊退到規定地點,用的子彈(即閃光次數)最少。

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