誰見到過風(fēng)? 你沒有,我也沒有。
但當(dāng)風(fēng)鈴輕輕唱, 便是風(fēng)兒經(jīng)過時(shí)。
——改自Christina Rossetti
風(fēng)鈴的清脆響聲往往只屬于微風(fēng)的天氣,但是無風(fēng)的日子,它卻會(huì)靜默不語。不過,當(dāng)和煦的陽光轉(zhuǎn)化成了電流,“推動(dòng)”風(fēng)鈴,風(fēng)鈴的輕舞便會(huì)打破沉寂,帶來一絲清新的活力。
這是一個(gè)風(fēng)鈴與BEAM bot的組合。BEAM是Biology(生物)、Electronics(電子)、Aesthetics(美學(xué))和Mechanics(機(jī)械)的縮寫。顧名思義,這種機(jī)器建造法崇尚簡潔,以模擬電路為主,成本低,容易上手。
這個(gè)風(fēng)鈴就采用的BEAM bot中的倍壓式太陽能引擎。當(dāng)它吸滿陽光,便會(huì)用風(fēng)鈴?fù)饷娴木圈吸引風(fēng)鈴的玻璃柱撞擊風(fēng)鈴?fù)鈿ぃl(fā)出響聲。這種電路能真正做到免維護(hù),也不需要為電池的更換和處理花費(fèi)心思。只要有陽光,它就可以不停地工作下去。
這個(gè)制作材料簡單,且不涉及編程。風(fēng)鈴、少量元器件、烙鐵、焊錫絲和萬用表就是所有需要的材料和工具。材料募集完成后,經(jīng)過十幾分鐘的制作,你就可以看到風(fēng)鈴在陽光的驅(qū)動(dòng)下發(fā)出響聲。
材料準(zhǔn)備
太陽能電池板 (2V×2 或 4V×1)
電容 (4700μF×2 或 2200μF×4, 耐壓高于5V)
MN1381-L
PNP、 NPN三極管各1只 (9012+9013或8050+8550)
低壓降二極管1只 (MBR0520或1N60或1N5817)
電阻 2個(gè)(1kΩ,無需精確)
電磁線圈1個(gè)
洞洞板或自行制作PCB(未示出)
風(fēng)鈴1只(未示出)
釹鐵硼磁鐵1小塊(未示出)
風(fēng)鈴宜選用日式江戶風(fēng)鈴。這種風(fēng)鈴?fù)w以玻璃制成,所以不會(huì)影響磁力線通過。同時(shí)外殼往往較大,可以比較容易在外殼上安裝電路和太陽能電池板。而且江戶風(fēng)鈴內(nèi)部往往繪制有不同的圖案,可以依照自己的喜好選取合適的款式。
電路圖
做好的實(shí)物
依照電路圖,我們可以很容易地在洞洞板上搭建。不過,如果對(duì)電路還不太熟悉,也可以先在面包板上搭,看看它的工作過程。如果工作正常,再轉(zhuǎn)移到洞洞板上。唯一要注意的就是,少數(shù)廠家的三極管可能與一般的三極管引腳排列不同,有條件的話,不妨先自行測量一下。
電路的核心是一個(gè)兩倍壓太陽能引擎(The Vx2SE solar engine)。這個(gè)電路在靜息時(shí)通過二極管為電容充電,當(dāng)電容電壓足夠高,使電壓觸發(fā)器輸出高電平時(shí),兩組電容經(jīng)過三極管VT1和VT2形成串聯(lián)結(jié)構(gòu),以兩倍的電壓向電磁鐵放電,從而形成更大的電流來推動(dòng)電磁鐵。之所以采用這種引擎,是因?yàn)樘柲茈姵氐墓β视邢蓿荒苤苯油苿?dòng)電磁鐵。同時(shí),持續(xù)的吸合也沒有意義。這種電路將太陽能集中在一小段時(shí)間內(nèi)釋放,從而可以提供足夠的動(dòng)力來敲響風(fēng)鈴。
電路組裝完成后,將它貼在風(fēng)鈴?fù)獗谏希⌒恼{(diào)節(jié)電路的位置,使整個(gè)風(fēng)鈴有一定的傾斜,使得玻璃柱可以靠近電磁鐵。然后,在玻璃柱最靠近電磁鐵的位置上貼上一小塊釹鐵硼磁鐵。這樣,磁鐵會(huì)在磁場的吸引下撞擊外殼,發(fā)出響聲,而當(dāng)太陽能引擎電力耗盡時(shí),磁場消失,磁鐵擺回原來的位置,等待下一次吸引。
由于磁場的強(qiáng)度在距離增加時(shí)呈立方關(guān)系衰減,所以縮短距離意義重大。過遠(yuǎn)的距離會(huì)使磁鐵紋絲不動(dòng)。而同時(shí),距離也不能過近,否則較短的加速距離會(huì)使發(fā)出的響聲較小。
至此,即使無風(fēng),在陽光照耀下,電磁鐵也會(huì)周期性地吸引磁鐵撞擊外殼,發(fā)出響聲,讓風(fēng)鈴在無風(fēng)時(shí)也能繼續(xù)演奏。