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制作“少年电子技师”胸章2.0

时间:2017-06-21 14:46:43  作者:无线电  来源:  查看:213  评论:0
导读:去年我们制作的那款小小的胸章套件,受到了大家的欢迎。所以更新胸章的设计,加入更多的功能和复杂度,我们又重新设计了一下这款胸章套件,加入了更多的功能,包括红外线传感器,可以感应靠近它的物体。还可以通过麦克风听到环境的声音,当声音触发后LED会随之闪烁,..

    去年我们制作的那款小小的胸章套件,受到了大家的欢迎。所以更新胸章的设计,加入更多的功能和复杂度,我们又重新设计了一下这款胸章套件,加入了更多的功能,包括红外线传感器,可以感应靠近它的物体。还可以通过麦克风听到环境的声音,当声音触发后LED会随之闪烁,有一种新颖的互动效果。接下来我就来介绍一下这款新的套件,要如何制作,如何使用。

【功能】

  1.胸章采用单片机控制的LED闪灯,具有多种可变化的效果

  2.带有麦克风的声控感应功能,可以根据环境声音变化效果

  3.还有近距离的红外线传感器,可感应胸前的手势变化

  4.微动按键开关,可开关机或设置功能

  5.使用2CR2032钮扣电池供电

  6.还有双向夹子,可自由固定在各种衣服上

  7.科技感强的外观设计

  8.元器件都采用贴片设计,制作过程简易方便



【使用方法】

1.按下“ON/OFF”按键,LED灯开始闪烁,呈现彩灯效果。再次按下“ON/OFF”按键时,关机,LED熄灭。

2.用手(或其他物体)放在红外传感器上,2秒后移开,即可切换LED的闪烁效果。

3.本胸章V1.0版本共有5LED闪烁效果:

  转盘闪烁效果(LED从左向右顺序点亮熄灭)
  随机闪烁效果(LED无规律的闪烁)
  霹雳闪烁效果(LED上下左右对称规律闪烁)
  音量控制模式(LED点亮数量随着环境音量变化)
  音长控制模式(LED光旋转速度随着环境声音的长度变化)
4.在音量控制模式音长控制模式下,当有掌声或喊声时,LED灯也会做出反应。

5.在音量控制模式音长控制模式下,调节精密电位器,可改变声控灵敏度。

6.在把手放在红外传感器上时再按电源开关,可关闭红外感应功能。下次开机时恢复。



【原理】

    新版的胸章除了和第1版一样的闪灯电路之外,还加入了声控和红外传感器,在制作过程中需要特别注意,因为两种传感器的制作是有一定失误概率的。如果三极管焊接反了,或者电阻的阻值调换了,都会导致这个功能不能正常工作。为了简化套件的制作难度,我们采用了8051单片机做为控制芯片,这样做会比实现同样功能的数字电路所用的元器件更少,出错的可能性更少。在焊接制作完成后,一般不需要调节就可以直接使用。但是关于声控的部分,还是需要制作者多花一些时间来调试的。因为声控部分是通过环境中的声音再控制LED灯闪烁的变化。我们当然希望是通过我们设计好的声音来触发,比如击掌或者大喊一声。但音量的大小要到多大才好,这是因人而异,因环境而不同的。所以我们在电路中加入了一个可以调节麦克风灵敏度的精密电位器。使用前要手动调节这个电位器,让适合的音量来触发LED闪烁,即不是有一点声音就触发,也不是很大的声音都触发不了。这个部分需要制作者在不断的测试中研究出技巧。如果你在调试的过程发现无论怎么调都不能达到理想的效果,那一定是你的焊接有问题。关于红外线感应的部分,因为使用了单片机做处理,它不需要太复杂的电路就可以实现功能,只是在不同的光线下,或者挡在它前边的物体的材质、颜色不一样,会有不同的感应效果。这一点值得你花时间去观察研究。不仅能学会胸章的触发方式,还能学到物体材质、颜色对红外线的作用属性。不论如何,胸章套件的制作与调试同样重要,请大家到认真对持。接下来是套件的制作过程,请按我的方法一步一步完成,祝你成功。

【制作步骤】

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第1步:准备元器件。在套件中找出所有元器件,并检查数量是否正确,外观是否有损坏。

  

【元器件清单】

1.STC12C2052AD单片机 1个

2.SG9909红外传感器 1个

3.CR2032电池 2个

4.CR2032电池座(贴片) 2个

5.小电容麦克风 1个

6.10K精密电位器 1个

7.4脚6x6微动开关 1个

8.蓝色PCB板 1个

9.夹子 1个

10.LED灯草帽蓝 7个(1个为备用)

11.LED灯草帽黄 9个(1个为备用)

12.10K电阻1/4w 1个

13.1M电阻 1/4w 1个

14.104电容 1个

15.三极管8050 1个

16.包装袋 1个

17.包装盒 1个


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第2步:使用套件中的钮扣电池来测试LED灯。

用电池直接连接LED灯看是否能点亮,各是什么颜色,把不同颜色的LED分开放置。套件中共有16个LED,其中蓝色光LED有7个,绿色光LED有9个。实际需要使用的是蓝光6个,绿光8个,各多出的一个是备用的。一但在焊接时不小心把LED弄坏了,备用品可以补上。 

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3步:分清LED灯的正负极。

一般来说,LED的两个引脚中较长的一只是正极。还有一个判断方法,就是圆形LED灯的最外侧边缘,有一个缺口的部分,与缺口靠近的那一只引脚是LED的负极。同时你会发现,在PCB板上焊接LED的位置,也会用白色线画出LED边缘和那个缺口,只要按照对应的关系把LED插入PCB板上,正负极关系就是正确的。


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4步:将LED灯插到电路板上。

电路板背面LED焊接在位置会标有“Y,“B的字样,这表示所插入LED颜色。Y要焊接绿色LED,B要焊接蓝色LED,按标识插入对应颜色的LED灯。但是这个设计只是我的规定,你也可以按照你自己喜好的排列插入不同颜色的LED,只要正负极没有插反,不管什么颜色都能亮。


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5步:焊接所有LED其中一个引脚使之固定。

在焊接LED灯时,灯与PCB板之间是松动的,当我们把PCB翻转到背面焊接时,LED会掉出PCB板或者歪上一边。如果无所顾及的焊接,最后结果就是正面看所有LED都是歪的。为了防止松动,我想了一个简单的办法:把PCB板翻转到背面放在桌面上,先不考虑LED歪不歪,只焊接各个LED的其中一只引脚,使之固定。都焊好后再用烙铁一边融化引脚上的锡,一边调整LED的高度和角度,让LED排列美观再移开烙铁。凝固的锡会把LED固定。


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6步:焊接所有LED引脚并剪掉多余部分。

确定LED正面排列整齐了,再焊接余下的LED引脚。最后用剪线钳剪掉LED长出的引脚,余下的长度在1mm左右为佳。


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7步:区分两支电阻器并焊接在电路板上。

首先让看上图中两支电阻器的外观,可以通过电阻器主体表面的色环来区分它们。1M的电阻器要焊接在R2的位置,10K的电阻器要焊接在R1的位置,千万不要焊反了,不然声控电路不能工作。电阻器不分正负极。

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8步:焊接电容和三极管。

PCB板上两个电阻器位置的下边需要焊接3个元器件,两个三极管和一个电容。三极管的型号是S8050,两个型号相同,焊在哪个位置都行。只是要注意三极管平面印字的一侧要与PCB板上白线画出的轮廓方向一致。电容的型号是104,电容值是0.1uF,不区分正负极。


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9步:焊接麦克风、精密电位器、微动开关。

首先在区分麦克风的正负极,如果反了声控部分不能工作。注意上图中有一侧的引脚会出3条绿色的线,这就是负极的标志。在PCB板麦克风的位置会有一个“+”,表示这里要焊接麦克风正极。精密电位器的三个引脚可以反焊,但是建议还是有调节螺丝的一侧朝向麦克风。微动开关比较简单,怎么焊都是可以的。


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10步:焊接红外传感器。

红外传感器是共有4个引脚,引脚的长度还是一样的,好像从外观上不容易区分正负极。但仔细观察你会发现,在它黑色塑料的一角,会有小小的斜边。这个斜边只要和PCB板上由白线画出的斜边对应,就是正确的焊接。


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11步:焊接单片机。

焊接时要注意单片机的方向,在单片机黑色的塑料外壳表面的一侧,会有一个半圆形的缺口。这个缺口只要和PCB板上白线画出的缺口相对应,就是正确的方向,可以放心焊接。


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12步:检查焊接好后的PCB板。

按照如上的步骤焊接完成后,我们需要认真检查一下,看看有没有焊接错误的,元器件不整齐的。更重新的是检查有没有因为锡过多而短路的,或者锡放少了而导致元器件引脚松动的。这些问题都会导致你的作品不够完美,如果你的星座是处女座,就更应该细致的检查了。

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13步:给放置电池座的4个焊盘加锡。

确定之前的焊接没有问题,接下来给PCB板背面的用来焊接电池座的4个焊盘加大量锡。加锡直到表面鼓起一个小丘。


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14步:焊接电池座。

先把两个电池座两端的4个横向的引脚向下弯曲,使引脚的薄片竖立向下。然后一边用烙铁融化锡一边把电池座的竖立引脚浸入到上一步中鼓起的“锡丘”里。注意电池座上正极的加号要与焊接上有加号的相对应。用同样方法焊接余下3个引脚。凝固后,用手测试电池座是否焊接牢固。

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15步:检查电池座的焊接。

到此所有的焊接工作完成了,最后再检查一下电池座焊接后,电池座上的金属部分是否与PCB板背面的元器件引脚有短路的情况。最后再简单清理一下PCB板,把上的杂质、锡渣之类去掉。


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16步:把两片CR2032的钮扣电池压入电池座中。

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17步:把夹子夹在PCB板上部的孔上。夹子上的别针可以别在衣服上。


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现在,所有制作工作完成。如果在电池电量低了,可以用小镊子或螺丝刀翘出电池,换新。长期不使用时,也需要取出两片电池,长期放置可能会导致电池漏液。


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成品的样子。

 

正常情况下,电池装入后LED灯便会开始闪烁。按下微动开关,可以开关LED灯。把手挡在红外传感器上再移开即可切换LED闪烁效果。值得注意的是,红外传感器容易受到阳光中的红外线干扰,所以尽量在非阳光直射的室内使用。如果要在室外阳光下使用可能会导致红外功能不稳定。建议这时关掉红外功能。方法是:用手挡在红外传感器前面使之触发,保持触发状态下按电源键,这时LED会切换到下一个闪烁模式,同时红外传感器关闭。下次开机时,红外功能将恢复。

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在开机状态下,把闪烁模式切换到声控模式。用一个字形小螺丝刀调整精密电位器,并不断对着麦克风喊叫(不要吓到别人),反复调整,你会发现麦克风对声音的灵敏度会有变化。不断调整,直到达到理想的声控闪烁效果。


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好了,这就是新版的红外声控LED胸章的制作与使用。如果在制作过程中出现问题,可以仔细检查,或者向身边的朋友求助。这是一款有趣的电子DIY制作,我想不论是制作过程还是使用它都会给你带来无限的乐趣。

 

套件购买链接:

https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.5-c.w4002-15794170327.19.4lDdjH&id=552454531802

 

 

 


关键词:科普

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