青少年趣味电子制作(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)

作者：张晓东

出版社：人民邮电出版社

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青少年趣味电子制作试读：

前言

在中、小学开展的以电子小制作为主要内容的课外电子技术活动，长期以来一直深受青少年的喜爱和欢迎。这项十分有趣的课外科技活动注重实践，让学生动手动脑，在活动中发挥主动性和创造性，有助于培养学生的创造性思维；同时，也是激发青少年进一步学习好电子技术知识，步入电子技术殿堂的有效途径。但近年来，出版市场适合青少年阅读的业余电子小制作新书凤毛麟角，这与我们正在中、小学提倡和开展的以素质教育和技能培养等为主要内容的教育改革极不相适应。为此，笔者根据多年来设计、制作实践编写了这本图书，以满足广大青少年读者和学校“第二课堂”辅导老师的需求。

本书以浅显的语言、丰富的插图，向读者详尽介绍了68个电路简单、制作容易、性能优良、趣味性强的新颖实用电子小制作实例，内容涉及有关新型电子元器件的使用常识，以及音响发生、灯光控制、信号传感控制、自动控制、信号检测、语音录放等相关电路的基本原理，用途包括日常生活、安全防范、学习、保健、玩具、娱乐、小工具等各个方面。这些实例全部是笔者近20年来的个人创作作品，部分作品在《少年电世界》、《北京电子报》、《电子世界》、《无线电》、《电子制作》、《中学科技》等报刊发表后，曾受到青少年电子爱好者广泛欢迎；所有作品均经过反复实验验证，具有较高的可行性和使用价值；每例制作均按照统一的格式——“工作原理”、“元器件选择”、“制作与使用”三部分详细讲解，并根据需要配合有简明的电路图、印制电路板图、安装图和外形图等。读者通过仿制和使用，不仅能够掌握许多科学知识，提高“动手做”能力，而且还能给生活、学习、工作带来方便和乐趣，激发进一步学习和钻研电子技术的兴趣！

写这本书的大朋友在少年时代就是个“电子迷”，最能理解青少年初学者的心情和要求。在写作本书时力求做到叙述文笔流畅、深入浅出、图文并茂、通俗易懂，选题趣味性强、新颖实用、易于实现（包括元器件易购、工艺简单、制作容易、调试方便等）。对于书中所涉及到的大部分元器件，在书后面的附录中列出了生产厂家或邮购公司，以方便读者尤其是学校辅导教师联系购买。由于这些制作实例在编排上互相独立，所以读者制作时可随意挑选自己喜欢的合适电路进行仿制；当然为了保证一次成功和安全可靠，最好按照先简易后复杂、先直流低压电路后交流供电电路的顺序进行制作。这里特别强调的是：为了确保人身安全，对直接涉及220V交流电的有关制作，一定要在老师或电工的指导下进行仿制与使用！希望这本书能给读者起到“看了能懂、照着能做、做了能用”和“举一反三、触类旁通、开拓创新”的作用。

参加本书编写、电路实验及描图的人员还有张汉林、苟淑珍、李凤、张亚东、陈丽琼、陈令飞、张海棠、丁正梁、张海玮、张爱迪、陈新宇、张国鹏、许安良、肖东等同志。在此谨向所有关心、支持本书出版的同志一并表示衷心的感谢！由于作者水平有限，书中难免有错误与不妥之处，恳请广大读者批评指正。E-mail：zxd-dz@tom.com。

愿本书能够成为广大青少年电子爱好者“动手做”的知心朋友，为他们初学入门、尽快步入电子殿堂提供有效的帮助！

郑重声明：本人从未授权他人在其作品中使用本人创作作品；抄袭、盗用本书的制作文章，必将承担应有的法律责任！

一、生活类小制作

1．简易单音门铃

门铃是现代家庭中用来向主人通报来客的小装置。下面介绍的电子门铃电路十分简单，仅用了六个普通电子元器件，调试也很简单，非常适宜初学者自制。工作原理

单音门铃的电路如图1-1所示。晶体三极管VT、变压器T和电阻器R构成了一个单管自感变压器耦合式振荡器，也叫间歇振荡器。其中R既是晶体三极管的基极偏流电阻器，又是振荡电路的正反馈电阻器。变压器T共有3个绕组，1、2端绕组为振荡电路反馈线圈，2、3端绕组为晶体三极管的负载，4、5端绕组为扬声器B提供音频振荡电流。图1-1 简易单音门铃电路图

按下按钮开关SB后，电池G就会通过变压器T的1、2端绕组及R给VT提供初始基极电流，使VT集电极电流随之出现并增加，集电极电位不断上升。VT的基极与集电极电位变化总是相反的，我们称为三极管的“反相”作用。随着VT集电极电流的增大，T的2、3端绕组产生的感应电动势就会自耦到1、2端绕组。从1、3端电位变化来看，这也是一种“反相”作用。1端的电位变化通过R回送到VT的基极，使基极电位继续下降，集电极电位继续上升。可见，在这一过程中，基极电位的下降趋势得到加强。这种正反馈过程多次循环下去，就导致了VT的迅速饱和。VT饱和后，由于管压降很小，因此电池电压几乎全部加在2、3端绕组上。这时，绕组的自感性质使VT集电极电流继续增加，而基极电流却基本不变。于是经过一段时间，VT的bc饱和状态被破坏（饱和条件：I＞I/β），基极电流相对减小。基极电流减小又将导致集电极电流下降，进而使得集电极电位下降和T的1端电位上升，VT的基极电流进一步减小，这种正反馈最终将导致VT的截止。随后电路又重复以上过程，周而复始，形成自激振荡。通过T的输出绕组4、5端，就会取得一定功率的矩形波电信号，推动扬声器B发出“嘟……”的连续单音声来。

由于振荡过程中，VT不断在饱和与截止两种状态下转换，所以这个电路又称“间歇振荡器”。它的特点是起振容易，输出功率大。又由于VT饱和与截止状态的改变，是通过R来引导完成的，故改变R阻值即可改变扬声器B发声的音调高低与音量大小。元器件选择CM

晶体管VT用3AX31B（集电极最大允许电流I=-125mA，集电极CM最大允许功耗P=125mW）或3AX22型锗PNP小功率三极管，要求电流放大系数β＞50即可。如手头无这类管子，也可用9012型CMCM（I=-500mA，P=625mW）硅PNP三极管来代替，只是门铃发声要稍小一些。

振荡变压器T用晶体管收音机里常用的小型推挽输出变压器来代替。要求初级直流电阻值为6Ω左右，从中心抽头到左右头尾分别为3Ω，次级直流电阻为1.5Ω左右。B用8Ω、0.25W小型动圈式扬声器，口径尺寸视门铃外壳大小确定。

R用RTX-1/8W型碳膜电阻器。SB用市售普通门铃按钮开关。G用单节5号（或大号）干电池供电；如欲进一步增大音量，可将电池电压提高至3V，即用两节5号（或大号）干电池串联组成。制作与使用

图1-2所示是该单音门铃的印制电路板接线图。此印制电路板制作方法很简单，它不需要专用药水进行腐蚀，也不必钻孔。具体做法是：取单面敷铜板边角料，裁成25mm×40mm的长方形小块，然后按图在铜箔面上画好除箔线条；用木刻刀（也可用废钢锯条的锋利断口）将不需要的铜箔划开、剥掉，刻划时要用力且均匀，直到不用的铜箔全部去除干净为止；再用特细砂纸将铜箔面打磨光亮，涂上一层松香酒精溶液，晾干就可使用。按这种方法制作的印制电路板，我们称为“刀刻电路板”。与常见印制电路板相比，刀刻电路板制作工艺较为简单，业余条件下容易实现，简单的电路用这种电路板尤为适合。图1-2 简易单音门铃印制电路板图

焊装时，将晶体三极管VT、电阻器R和变压器T以及扬声器B等的引线直接焊在自制的电路板铜箔面上。然后制作一个大小合适的木盒（也可用市售漂亮的香皂盒代替），将除按钮开关SB外的全部元器件连同电路板装固在小盒内。小盒面板固定扬声器B的位置事先要钻些小孔，以便扬声器对外良好放音。制成的单音门铃外形如图1-3所示。

该门铃电路一般不用调试就可投入使用，但为了获得最佳的音响，不妨再细调一下电阻器R。方法是：备51Ω、100Ω、150Ω、200Ω、240Ω、300Ω、360Ω和470Ω的标称1/8W电阻器各一只，依次接入电路中取代R，比较扬声器发声情况，最后确定使声音最响、最悦耳的电阻器固定焊接在电路板上即可。图1-3 简易单音门铃外形图

实际使用时，将门铃小盒挂在室内墙壁上或者门扇背后，按钮开关SB则通过双股软塑电线引至房门外，在门框的适当位置（一般距地面1.5～1.7m）处固定。这样，当客人来访时，按下门口的按钮开关，室内门铃即会发出响亮的“嘟……”声，告诉主人：有客人来了！

2．会说话的门铃

这里介绍的会说话的门铃属当今比较流行的一种大众化门铃，它采用专门的语音集成电路制作而成，具有线路简单、制作容易、工作稳定可靠等特点。

每当客人来访按动门口的按钮开关时，室内门铃即发出“叮咚，您好！请开门！”语音声。其“叮咚”音响效果极佳，与电影、电视剧里听到的金属碰撞发出的“叮咚”门铃声无异，“您好！请开门！”女声音色甜美悦耳。工作原理

会说话的门铃基本电路如图1-4所示，它的核心元器件是一片有ROM记忆功能的语音集成电路A。ROM是英文缩写词，中文意思是“只读存储器”，也就是说存储器内容已经固定，只能把内容“读”出来。语音集成电路A内存什么语句，完全由ROM的内容决定。

语音集成电路A实际上是一种大规模CMOS（互补对称金属氧化物半导体集成电路的英文缩写）电路，它内部线路很复杂，这里不作专门介绍，读者只要弄清楚它的引脚功能及用法就可以了。在图1-4DDSS中，V和V分别是语音集成电路的外接电源正、负极引脚。OSC是语音集成电路的内部振荡器外接振荡电阻器引脚，个别需外接RC振荡元件，此时外接的电阻器或电容器便可作为语音声播放速度及音调调整元件。也有的语音集成电路将振荡元件全部集成在芯片内部，不需外接元器件，这时振荡频率就无法外调节。TG是语音集成电路DD的触发端，一般采用高电平（直接与V相连）或正脉冲（通过SB接DDV）触发均可。OUT是语音集成电路的语音电信号输出端。一般的语音集成电路需外接一只晶体三极管VT做功率放大后推动扬声器B放音，但也有一些语音集成电路输出信号较小，需要两只晶体三极管组合成复合管后进行功率放大，以便更好地推动扬声器B放音。图1-4 会说话的门铃基本电路图

会说话的门铃电路工作过程如下：每按动一下按钮开关SB，语音集成电路A的触发端TG便获得正脉冲触发信号，语音集成电路A内部电路工作，其输出端OUT输出一遍（约5s）内储的“叮咚，您好！请开门！”语音电信号，经晶体三极管VT功率放大后，驱动扬声器B发出响亮的声音。

电路中，C1是交流旁路电容器，它的作用是防止语音集成电路A受杂波感应误触发。因为语音集成电路的TG脚输入阻抗很高，当按钮开关SB的引线较长时，特别是引线与室内220V交流电源线靠得较近时，开关一次电灯或家用电器就会造成集成电路误触发，使门铃自响一次。有了电容器C1就能有效消除这种外干扰，使门铃稳定、可靠地工作。实际中，C1也可用一只300～510Ω的1/8W碳膜电阻器来DD代替；也可将C1直接跨接在语音集成电路A的V与TG引脚（接SB的位置）之间。C2主要用于滤去语音集成电路输出信号中一些不悦耳的谐波成分，使语音声音质得到很大改善，并且声音更加响亮。有时在C2的两端还并联有一个220Ω～1kΩ之间的小电阻器，其主要作用是降低门铃动态发声时的耗电量。元器件选择

制作会说话门铃的关键元件是语音集成电路A。目前，语音门铃专用的集成电路型号比较多，但其内储语音声却完全一样；封装形式也大同小异，均用环氧树脂将芯片直接封装在一块小印制电路板上，俗称黑胶封装基板，也称软包封门铃芯片。下面介绍几种用最常见的语音集成电路芯片制作按钮式会说话门铃的接线图。

图1-5所示是采用HFC5223型语音集成电路芯片制作按钮式会说话门铃的接线图。该集成电路采用黑胶封装形式制作在一块20mm×14mm的小印制电路板上，并给有外围元件焊接脚孔，使用很方便。HFC5223的主要参数：工作电压范围2.4～5V，输出电流超过1mA，静态总电流小于1µA，工作温度范围-10℃～60℃。图1-5 HFC5223型语音集成电路接线图

图1-6所示是采用RD-34型语音集成电路芯片制作按钮式会说话门铃的接线图。该集成电路采用黑胶封装形式制作在一块18mm×12mm的小印制电路板上，其内部电路和主要参数与HFC5223型语音集成电路完全相同。

图1-7所示是采用HL-169A型集成电路中内储“叮咚，您好！请开门！”语音声芯片制作按钮式会说话门铃的接线图。HL-169A集成电路采用黑胶封装形式制作在一块24mm× 13mm的小印制电路板上，它内储多种语音声，已形成系列品种，用途非常广泛。HL-169A的主要参数：工作电压范围2.4～5V，典型值4.5V，输出端驱动电流3～6mA，静态总电流小于2µA，工作温度范围-10℃～60℃。

图1-8所示是采用XD-353型语音集成电路芯片制作按钮式会说话门铃的接线图。该集成电路采用黑胶封装形式制作在一块25mm× 20mm的小印制电路板上，除基本功能与HFC5223、RD-34和HL-169A芯片相同外，还新增了防误触发、防乱按按钮开关功能。每按一次按钮开关SB，门铃只能发一遍“叮咚，您好！请开门！”声；长时间按住SB不松手，门铃不会连续发声，可有效防止有人用胶布粘死按钮开关，使主人不在家时门铃发声不止的恶作剧。此外，DDSS在A的V和V两端还并联有一个滤波电容器C3，其主要作用是减小电池G的交流内电阻，使扬声器B发声更加清晰响亮。当然，上面的各电路中也都可以加入这样的电容器。图1-6 RD-34型语音集成电路接线图图1-7 HL-169A型语音集成电路接线图图1-8 XD-353型语音集成电路接线图CM

以上各电路中，晶体管VT及VT2最好采用集电极耗散功率P≥300mW的硅NPN型三极管，如8050、9013、3DG12、3DK4和3DX201等，要求电流放大系数β＞100；VT1采用9014或3DG8型硅NPN三极管，要求电流放大系数β＞50。R及R1、R2均用RTX-1/8W型小型碳膜电阻器。C1、C2均用CT1型瓷介电容器；C3用CD11-10V电解电容器。B用8Ω、0.25W小口径动圈式扬声器。SB用市售门铃按钮开关。G用两节（3V）或三节（4.5V）5号干电池串联而成；电池电压较高时，门铃发声相对要响亮一些。制作与使用

除SB外，其余元器件以集成电路A芯片为基板、以扬声器B和电池G（配带塑料架）为固定支架，全部焊装在一个大小合适的自制木盒（也可用市售漂亮的香皂盒代替）内。小盒内装扬声器B的位置事先要钻些小孔，以便扬声器对外良好放音。对于按钮引线较短且远离照明电路导线的楼房居民来讲，门铃电路中0.01μF的旁路电容器C1也可省去不用。制成的会说话门铃外形与前面图1-3所示完全相同。

焊接时要特别注意的是，因为语音集成电路A均系CMOS集成电路，所以电烙铁外壳必须要有良好的接地线，也可拔去电烙铁的电源插头利用电烙铁余热快速焊接，这样就可避免语音集成电路A被外界感应电压击穿，而造成永久性损坏。焊接所用的电烙铁功率不宜超过30W，并且在电路板上停留的时间应尽可能短，一般每个焊点时间勿超过2s。助焊剂请勿使用焊油或焊膏，如确有需要，用后一定要将焊油擦净。这些焊接要点适合所有的CMOS集成电路，应牢记并掌握运用。

此会说话门铃的一大优点是不用任何调试就能正常工作。万一语音声不够理想，可通过改变A的外接振荡电阻器R或R1阻值来加以调整。一般该电阻器阻值大，语音声速度慢，发声低沉；反之，则速度快，发声高尖。R阻值可在620kΩ～1.2MΩ范围内选择。由于静态时电路耗电仅为0.1～1μA，工作时一般小于200mA，故用电很节省；每换一次新的5号干电池，一般可用半年至一年时间。

实际使用时，将门铃小盒挂在室内墙壁或者门扇背面，按钮开关则通过双股软塑电线引至房门外，在门框的适当位置（一般距地面1.5～1.7m）处固定。这样，当客人来访按下门口的按钮开关时，室内门铃即会发出响亮的语音叫开门声，通报主人：有客人来了！

3．“叮咚”——鸟鸣门铃

该门铃由于采用了专门的模拟声集成电路，所以制作简单，发声纯正悦耳，有兴趣的青少年爱好者不妨动手一试！工作原理“叮咚”——鸟鸣门铃的电路如图1-9所示。模拟声集成电路A有TG1、TG2两个触发端。TG1为负脉冲触发端，TG2为正脉冲触发端。当按下门铃按钮开关SB1时，TG1与电池G的负极相通，获得负脉冲触发信号，A即输出内储的“叮咚”声电信号，经晶体三极管VT功率放大后，推动扬声器B发出带余音的“叮——咚……”声来；当按下SB2时，TG2与电池正极相通，获得正脉冲触发信号，A即输出内储模拟鸟叫声电信号，经VT功率放大后，推动B发出逼真的小鸟“啾、啾……”鸣叫声来。图1-9 “叮咚”——鸟鸣门铃电路图

电路中，R2为模拟声集成电路A的外接振荡电阻器，它决定着门铃音调高低及发声节奏快慢。C为包络形成电容器，决定“叮——咚”声余音的长短。元器件选择

A用KD-156型“叮咚”——鸟鸣门铃专用双音模拟声集成电路，它采用黑胶封装在一块尺寸约为25mm×14mm的小印制电路板上（参见图1-10）。小印制电路板上有若干小孔，便于焊装其他外接元器件。KD-156的主要参数：典型工作电压3V，输出电流不超过2mA，静态总电流小于1μA，工作温度范围-10℃～60℃。CM

晶体管VT可用9013（集电极最大允许电流I=0.5A，集电极最CM大允许功耗P=625mW）或3DX201、3DG12、3DK4型硅NPN中功率三极管，要求电流放大系数β＞100。

R1～R3均采用RTX-1/8W型碳膜电阻器。C用CD11-10V型电解电容器。B可视机盒大小采用口径65mm或57mm的8Ω、0.25W电动式扬声器。

SB1、SB2用市售普通门铃按钮开关。G用两节5号干电池串联（需配上塑料电池架）组成，电压3V。制作与使用

整个门铃电路如图1-10所示，以模拟声集成电路A的小印制电路板为基板进行焊接，不必另外再加工制作印制电路板。具体方法：将电阻器R1～R3、电容器C和晶体三极管VT直接插焊在A的小印制电路板上，将扬声器B和电池G通过导线与小印制电路板接通。除按钮开关SB1、SB2以外，其余元器件参见前面图1-3所示，全部安装在一个体积合适、外观漂亮的市售塑料香皂盒（或普通电子门铃外壳）内。SB1、SB2则各用双股软塑导线引出机盒外。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模拟声集成电路A内部的CMOS电路。图1-10 “叮咚”——鸟鸣门铃印制电路板图

只要元器件质量有保证，焊接无误，一装即成。如嫌门铃发声节奏过快（或过慢），可通过适当增大（或减小）电阻器R2的阻值来加以调整；如嫌门铃发出的“叮——咚”余音太短促（或拖得过长），可通过适当增大（或减小）电容器C的容量来加以调整。

实际使用时，对于有前、后两个门出进的住宅，可以在每扇门上各安装一个按钮开关，并分别通过双股软塑电线与室内门铃小盒相接。这样，每当门铃响起时，主人根据门铃发出声音的不同，就可判断出客人在哪个门前等候。

对于只有一个大门的家庭来讲，该门铃也并非无用武之地，可以用它来识别按铃人的身份。将一只按钮开关装在大门明处，另一只则装在只有家人和熟人才知道的暗处，门铃一响，根据声音的不同就可判断出按门铃者是哪一类人。还可以将一只按钮开关安装在大门高处，另一只安装在低处，根据门铃发声的不同，就可区分出按门铃者是大人还是小孩。也可只选其中一种声音使用，而将不用的一路按钮开关及引线删掉，使安装更为简单。

使用时如果发现开关一次电灯或其他家用电器，门铃就会自动误响一次，可在模拟声集成电路A引接按钮开关SB1、SB2电线的两端各接上一个0.01μF的瓷片电容器，即可消除干扰。

整个门铃静态时消耗电流实测小于1μA，工作时电流不超过100mA，用电很节省。每换一次新干电池，一般可工作近一年时间。

4．盆花缺水告知器

养花能够美化环境、陶冶人们的性情，许多退休在家的老人都喜欢养花。如果制作一台盆花缺水告知器送给爷爷、奶奶，一定会讨得他们的欢心！

盆花缺水告知器制作成本超不过5元钱，它能够在花盆土壤过分干燥时自动发出电子音乐声，以提醒主人尽快给花卉浇水。工作原理

盆花缺水告知器的电路如图1-11所示，它主要由音乐集成电路A、晶体三极管VT1及土壤探头a、b等组成。VT1的基极偏流电阻由微调电位器RP和土壤电阻串联而成。平常盆花不缺水时，置入盆花泥土内的a、b探头所检拾出的土电阻较小，VT1获得合适偏流而饱和导通，A的触发端TG脚处于低电位，故A内部电路不工作，压电陶瓷片B无声。图1-11 盆花缺水告知器电路图

一旦盆花缺水，探头a、b检拾到的土电阻就会成倍增大，晶体三极管VT1失去合适偏流而退出饱和区，音乐集成电路A的触发端电DD压大于等于0.5V，A内部电路被触发工作，其OUT端输出内储音乐电信号，经晶体三极管VT2功率放大后，驱动压电陶瓷片B发出清脆悦耳的电子音乐声。主人闻讯浇水后，音乐声即很快自行停止。

电路中，电感器L并联在压电陶瓷片B两端，它与呈电容特性的压电陶瓷片构成LC并联谐振回路，可显著增大发音量。元器件选择

A选用KD-9300系列音乐集成电路，亦可用HFC1500、KD-152系列音乐集成电路直接代换。KD-9300的主要参数：工作电压范围1.3～5V，触发电流不超过40µA；当工作电压为1.5V时，实测输出电流超过2mA、静态总电流小于0.5μA；工作温度范围-10℃～60℃。CM

VT1用9011（集电极最大允许电流I=30mA，集电极最大允许CM功耗P=200mW）或3DG6型硅NPN小功率晶体三极管，要求电流放CMCM大系数β＞50；VT2用9014（I=0.1A，P=310mW）或3DG8型硅NPN小功率晶体三极管，要求电流放大系数β＞100。

B采用FT-27或HTD27A-1型（φ27mm）压电陶瓷片，要求购买时配上专门的简易助声腔盖（也叫共振腔盖或共鸣腔盖），以增大发音量。这种带助声腔盖的压电陶瓷片构成和外形如图1-12所示。压电陶瓷片的结构是在金属基板上做有一压电陶瓷层，压电陶瓷层上有一镀银层。当通过金属基板和镀银层对压电陶瓷层施加音频电压时，由于压电效应，压电陶瓷片便发出声音来。组装时，先分别从压电陶瓷片的金属基板和镀银层上焊出两条引线。注意焊接时间不宜过长，以免烫裂压电陶瓷层。焊好引线后，将压电陶瓷片卡到助声腔盖上，注意镀银层朝里，其引线从助声腔盖旁的缺口中伸出。这样，压电陶瓷片与助声腔盖之间就形成了一个助声腔，使发出来的声音变得响亮。图1-12 带助声腔盖的压电陶瓷片

RP用WH7-A型立式微调电位器。R用RTX-1/8W型碳膜电阻器。L用LG2-22mH型固定磁心电感器。G用两节5号干电池串联（需配塑料电池架）而成，电压3V。制作与使用

图1-13所示为该盆花缺水告知器的印制电路板接线图，印制电路板实际尺寸仅为30mm× 30mm。晶体三极管VT2可直接插焊在音乐集成电路A的芯片上。A芯片通过四根长约6mm的元件剪脚线插焊在电路板上。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A内部CMOS电路。

焊接好的电路板连同干电池G、压电陶瓷片B一起装入体积合适的绝缘小盒内。盒面板为B开出释音孔，盒侧面开孔引出外接探头的双股软导线。土壤探头a、b采用长度约60mm的两根粗钢丝或不锈钢针，互相间隔15mm左右插入花盆泥土中。为防止位置变动，可用塑料块或有机玻璃块进行固定，具体参见图1-13。图1-13 盆花缺水告知器印制电路板图

为了使制成的告知器外观漂亮，使用更加方便，还可将告知器制作成图1-14所示的“一体化”结构。具体方法：土壤探头a、b直接固定在电路盒上；盒子的面板采用有机玻璃边角余料，要求加工成向日葵（或其他花卉）形状，并在上面用色漆描绘出向日葵图案即成。如果要进一步缩小整机体积，可将干电池G改用成两粒串联的G13-A或SR44型氧化银扣式电池。图1-14 盆花缺水告知器外形结构图

盆花缺水告知器调试很简单：在盆花缺水时，通过调节微调电位器RP阻值（必要时可改变探头插入泥土的深度及间距），使压电陶瓷片B处于临界不发声状态即可。

5．太阳能热水器水满告知器

太阳能热水器以其节能、安全、无污染等优点，深受众多家庭的青睐。但其水箱一般都安装在室外平房（或楼房）顶上，水满是通过溢水管有水流出来判断的，这不仅多用了一根溢水管，而且容易造成水的浪费。这里介绍的水满告知器，通过声响告知水箱加水已满，省掉了溢水管，方便而实用。工作原理

太阳能热水器水满告知器的电路如图1-15所示。水位电极a和水箱的金属外壳b组成了水满探测电路；晶体三极管VT1、VT2组成了互补型音频振荡器，其正反馈回路由电阻器R2和电容器C1构成。图1-15 太阳能热水器水满告知器电路图

加水时，闭合电源开关SA，由于a、b间呈开路状态，VT1、VT2无偏流而截止，故振荡器不工作，扬声器B无声。当注入水箱的水达到限定容量时，水面与水位电极a接触，VT1通过R1、水位电极a、水的电阻（约几千欧姆）和水箱金属外壳b，从电池G的正端获得合适偏流，振荡电路立即起振，扬声器B就会发出响亮的“嘟……”声来，告诉主人：水满了，快关进水阀！

电路中，振荡频率主要取决于时间常数t=R1·C1，故增减R1阻值或C1容量就可以改变扬声器B发声的音调。C2为交流旁路电容器，主要用来减小电池G的交流内阻，使B发声更响亮，并相对延长电池使用寿命。元器件选择CM

VT1用9011（集电极最大允许电流I=30mA，集电极最大允许CM功耗P=200mW）或3DG6、3DG201型硅NPN小功率晶体三极管，CMCM要求电流放大系数β＞100；VT2用9012（I=0.5A，P=625mW）或3CX200、3CG23型硅PNP中功率晶体三极管，要求电流放大系数β＞50。

R1、R2均用RTX-1/8W型碳膜电阻器。C1用CT1型瓷介电容器，C2用CD11-10V型电解电容器。B用YD58-1型8Ω、0.25W小口径动圈式扬声器。SA可用CKB-1型拨动开关。G用两节5号干电池串联而成，电压3V；要求配带合适的塑料电池架，以便于安装。制作与使用

图1-16所示是该太阳能热水器水满告知器的印制电路板接线图。印制电路板用刀刻法制成，实际尺寸约为30mm×30mm。

焊接好的电路板连同扬声器B、电池G和电源开关SA等，全部装入一体积合适的塑料香皂盒（或电子门铃专用外壳）内。盒面板开孔固定SA，并为B开出放音孔。水位电极a用一段粗漆包线或塑料外皮硬导线，将它从水箱的溢水管口伸入水箱，注意既要固定牢靠，又要与水箱内壁保持绝缘，要求水满后水面正好与其端头相接触。水位电极a、水箱金属外壳b通过双股软塑料外皮导线，与安放在加水阀附近的告知器小盒相连即成。图1-16 太阳能热水器水满告知器印制电路板图

该水满告知器只要元器件质量可靠，焊接无误，不需任何调试就能正常工作。如嫌告知器发声时音调太低沉（或高尖），可通过适当减小（或增大）电阻器R1的阻值或者电容器C1的容量来加以调节。如果觉得音量不够，可以适当增大R2阻值一试；但R2阻值也不可太大，否则电路告警时的耗电量将会显著增大，并且电路起振困难。

顺便指出：只要将该告知器的电极a、b改换成自制的相应探测传感器，就可改制成下雨报知器、水缸水满告知器以及婴儿报尿器等。有兴趣的读者可参考有关制作文章，自己动脑、动手试一试！

6．闪光“夜明珠”

门锁或门铃的按钮开关在哪里？走廊或房间内的照明灯开关在哪里？在漆黑的夜间确实不太好找，怎么办呢？

自己动手做一盏闪闪发光的“夜明珠”，就可满意地解决这些生活当中碰到的难题。这盏“夜明珠”电路简单，所需元件不多，造价仅5元左右。由于它具有光控功能，所以当环境光线明亮时，“夜明珠”会自动熄灭，既节电，又有趣。工作原理

闪光“夜明珠”的电路如图1-17所示。晶体三极管VT1、VT2是两只极性相反的三极管，它与光敏电阻器RL、偏流电阻器R、正反馈电容器C等组成光控式自激多谐振荡电路，驱动发光二极管VD在黑暗中一闪一闪地发光。

白天，光敏电阻器RL受光线照射呈低电阻值，电池G的大部分电压降落在电阻器R两端。此时，晶体三极管VT1的基极电位不超过0.65V，VT1处于截止状态，VT2因无偏流亦处于截止状态，发光二极管VD无工作电流而不发光。

天黑时，光敏电阻器RL失去外界光线照射呈高电阻值，晶体三极管VT1的基极电位高于0.65V，从而使VT1和VT2相继进入导通状态，发光二极管VD因流过电流而发光。与此同时，电池G通过VT1的发射结和VT2的导通回路对电容器C进行反向充电，充电极性为右正左负。充电电流促使VT1进一步导通、VT2进入深度饱和状态。随着充电的进行，VT1的基极电位逐渐下降，当下降到0.65V以下时，VT1和VT2失去合适偏流而转入截止状态，VD无工作电流而不再发光。此后，电容器C通过电阻器R等放电，并正向充电，充电极性为左正右负。随着正向充电过程的进行，VT1的基极电位又逐渐上升，并使VT1和VT2由截止重新变为导通状态。这样周而复始，正是由于C的充电和放电，导致VT1和VT2的不断导通和截止，使VD发出闪烁光来。图1-17 闪光“夜明珠”电路图

电路中，振荡频率主要取决于时间常数t=R·C，故增减电阻器R的阻值或电容器C的容量，就可以改变发光二极管VD的闪烁速度。由于光控灵敏度主要取决于电阻器R和光敏电阻器RL对电池G的分压，故增减R阻值还可同时改变电路的光控灵敏度。元器件选择CM

晶体管VT1可用9014（集电极最大允许电流I=0.1A，集电极最CM大允许功耗P=310mW）或3DG8型硅NPN小功率三极管，要求电流CM放大系数β值在50～200间为宜；VT2可用9015（I=-0.1A，CMP=310mW）或3CG21型硅PNP小功率三极管，β值可在30～100间选择。VD宜选用φ5mm高亮度发光二极管，颜色根据个人喜好自定。

RL宜选用MG44-03型塑料树脂封装光敏电阻器，它的外形及符号表示如图1-18所示。这种光敏电阻器的管芯由陶瓷基片构成，在上面涂有硫化镉多晶体并经烧结制成；由于管芯怕潮湿，所以在其表面涂上了一层防潮树脂。该封装结构的光敏电阻器，因为不带外壳，所以称之为非密封型结构光敏电阻器，它的受光面就是其顶部有曲线花纹的端面。RL也可用其他亮阻小于5kΩ、暗阻大于1MΩ的普通光敏电阻器来代替。

R用RTX-1/8W型碳膜电阻器。C用CD11-10V型电解电容器。G用SR44或G13-A型扣式微型电池两粒串联而成，电压3V。图1-18 塑料树脂封装光敏电阻器制作与使用

图1-19所示是该闪光“夜明珠”的印制电路板接线图，印制电路板实际尺寸为40mm× 11mm。将晶体三极管VT1和VT2、发光二极管VD、光敏电阻器RL、电阻器R、电容器C按图直接焊接在印制电路板上；另用φ3mm×25mm的粗铜丝弯成两个“U”型夹，焊接在电路板（如图1-21所示）上，作为简易电池夹使用。图1-19 闪光“夜明珠”印制电路板图

整机装配方法如下：首先，采用厚度2mm的透明有机玻璃板，按照图1-20所示尺寸加工成盒板，并用强力胶水粘制成尺寸为54mm×18mm×16mm的透明外壳。注意：在盒盖和盒底相对应的位置处，要各钻上一个φ3mm左右的小孔，并配上固定外壳盖的合适螺丝钉和螺丝帽。然后，按照图1-21所示将焊接好的电路板装进有机玻璃透明外壳内，并用螺丝钉、帽固定好外壳盖，“夜明珠”即告装配结束。图1-20 盒板加工尺寸示意图图1-21 闪光“夜明珠”装配图

装配好的闪光“夜明珠”，一般不用任何调试便可投入使用。如果嫌发光二极管VD闪烁发光的速度太慢（或太快），可通过适当减小（或增大）电容器C的容量来加以调整，直到满意为止。如果天阴或天还没有完全黑下来时，“夜明珠”就已闪烁发光，除了检查光敏电阻器RL的亮电阻是否符合要求外，还可适当增大电阻器R的阻值来加以调整。R取值范围一般在200～510kΩ之间。

实际使用时，将闪光“夜明珠”固定在楼道照明电灯壁开关或房间照明电灯壁开关、门铃按钮开关、门锁等的旁边，在漆黑的夜晚它便会向人们准确无误地指示出目标的具体方位来。

闪光“夜明珠”正常工作时，发光二极管VD呈现闪烁状态。若要想让VD渐明渐暗地闪烁，可在晶体三极管VT2基极和发射极之间并联一只47μF以上的电解电容器。连接时，电容器正极接VT2的发射极，负极接VT2的基极，注意不要接错极性。使用时当“夜明珠”闪烁光变暗时，说明电池电能不足，应及时更换新的同规格扣式微型电池。

7．“一拍亮”延时小夜灯

许多同学都有这样的体会：半夜起床小便或凌晨醒来想看钟表，都要在黑暗中摸索电灯开关，很不方便。尤其半夜醒来一开电灯，强烈的灯光对人的眼睛刺激作用很大，使人睡意顿消。

这里介绍的“一拍亮”延时小夜灯，可以很好地解决上述问题，它是你卧室里很有用的“好伙伴”。每当你拍一下手掌时，这盏延时小夜灯会自动点亮1min，待你起床小便或看完钟表后，它又会自动熄灭。多么实用而有趣呀，心动不如行动，赶快动手制作吧！工作原理“一拍亮”延时小夜灯的电路如图1-22所示，它实际上是一个声控延时小灯电路。压电陶瓷片B与晶体三极管VT1、电阻器R1和R2等组成了声控脉冲触发电路，时基集成电路A与电阻器R3、电容器C等组成了典型单稳态延时电路，晶体三极管VT2、VT3和电阻器R4、R5等组成了小电珠H的功率驱动放大电路。整个电路的电源由干电池G提供。图1-22 “一拍亮”延时小夜灯电路图

平时，由于晶体三极管VT1的偏流电阻器R1取值较大，所以VT1处于不完全导通状态（趋于截止状态），其集电极输出电压高于

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