电子鞭炮电路工作原理

鞭炮是吉祥的象征，每逢佳节、喜庆之日炮竹声振耳欲聋，彩色火花满天飞舞，给人以欢欣与鼓舞。

然而，鞭炮不仅会污染环境，也会造成各种伤残及火灾事故，给国家和人民带来了意外的经济损失。为了解决传统鞭炮的缺点，而又能为人们的佳节祝兴，本文特介绍一种电子鞭炮的制法，供广大爱好者及生产厂家参考与开拓。

电子鞭炮不仅能发出普通鞭炮的模拟声，且能随着响声并发出闪光，以假乱真。电子鞭炮无污染，不会发生伤残及火灾事故，又能重复使用，还能大大减少经济支出。

1．电路工作原理

电子鞭炮的电路如图53—1所示，它是由电源、发声、闪光及传动等部分组成的。

 
图53-1

图中，BG1、BG2组成自激多谐振荡器，产生短脉冲，经BG3、BG4复合管放大，使扬声器发出宏亮的响声，以代替鞭炮声。

BG5、升压变压器B1、B2和闪光管FT等组成闪光电路，配合响声发出相应闪光，使电子鞭炮更加逼真形象。

闪光电路是由振荡升压、整流充电、电压指示及脉发脉冲与闪光管组成。

三极管BG5、反馈电阻R6、聚脂电容C4及振荡升压变压器B1组成振荡升压电路，它的作用是将6V直流低压电变换成交流高压电。

电源接通后，三极管BG5迅速起振，集电极电流增加，使变压器B1磁芯渐趋饱和，三极管BG5又因基极电流中断而截止，磁芯的磁通量随之衰减。如此反复循环，便产生自激振荡，使变压器升压后在次级输出300V以上的交流高压。由于振荡频率处在音频范围，所以可听到由低到高的微弱“吱吱”叫声。

整流充电电路为恒压电路，它的作用是能连续闪光。桥式全波整流电路是用来对电容C5的充电速度，使之第二次闪光间隔缩至最短。

三极管BG6、BG7、桥式整流D1～D4和电解电容C5，组成整流恒压电路。电源接通后，BG5管起振，但C5上的充电电压不能使氖泡NL起辉，只有当C5两端电压充至250V时，NL才能导通，使BG7、BG6导通，BG5截止，振荡电路停振；当直流高压随C5的放电低于250V时，氖泡NL关断，BG7、BG6截止，BG5自动恢复振荡，直流高压迅速回升，直至氖泡NL再次导通。这样，周而复始，自动使直流高压保持恒定值。恒压电路的实质是在振荡管BG5的发射结加装一自动开关。

电容Cn]、分压电阻Rn，触发变压器Bz及触发开关K2和闪光管FT，组成脉冲触发电路。闪光管是冷阴极放电管，直管两端插入金属阴极和金属阳极，靠近阴极附近玻璃管的外部缠绕有触发电极，玻璃管的外表面涂敷一层四氯化锡导电层。封闭的玻璃管内充有发光强度很高的隋性气体氙，氙气在高压电作用下，氙原子丢失电子成为正离子，脱离原子的电子获得能量，使管内的气体呈电离状态。离子在电场内移动，使管内气体“导通”。这样，从阴极与阳极间引入外加电荷，便使电子与离子再度复合，导致能量以光的形式释放出来，使气体放电。氙气弧光放电时，呈现瞬间强烈闪光。

在整流二极管向电容C5充电的同时，又经电阻R。向电容Cn充电，当接通K2时，便在触发变压器B2的次级感应出8~10kv的高压以触发闪光管，使闪光管内的氙气电离、导通；电容器C5中所存能量通过阴极、阳极输入管内，使氙气放电，发出耀眼的白光。

单向可控硅SCR与电阻R5、电容C3为延时开关电路，因为闪光电路在接通电源后，需几秒时间电容C5才能充到恒定电压值，若接通电源瞬间电动机M即转动，谐振电路即自激振荡，扬声器即发出响声，将与闪光不同步，失去了声光并发的效果。如今使可控硅SCR的触发导通延时时间与C5充至稳定电压的时间相当，则声光并发的同时电动机M随之转动，即可带动串炮“点燃”，给人逼真感。

电容C6与电阻R8、C7与R9、C8与R10……C。与Rn是为及时向变压器B2的初级提供触发电压而设置的。若只设置一路C与R，则不能实现连续闪光，因为C放电后需经一定时间才能充电到触发所需的电压值。

C与R分压电路的个数由串炮数量决定，为减少C与R的分压电路数量，可将串炮制成环状。

2．元件选择与调试

B1为闪光灯升压变压器，它是选用截面积6×5．5mm2的E型磁芯，先用φ0．29mm高强度漆包线绕15圈，作集电极绕组；垫上一层绝缘纸，再用φ0．29mm高强度漆包线绕15圈，作基极绕组；垫上两层绝缘纸，再用φ0．08mm高强度漆包线绕2000圈，作升压绕组。绕制时，需制作如图53—2中（a）所示的框架，在骨架中需插入直径4mm、长12mm的磁芯。

B2为闪光灯触发变压器，可选用φ2．5mm、长22mm的磁芯，初级用φ0．25mm高强度漆包线绕20．5圈；次级用φ0．1mm高强度漆包线绕500圈。初、次级间要垫有2～3层绝缘纸，外形如图53—2中（b）所示。

 
图53-2

BG5为振荡管，选用2SC2500，2SC2270或2SC1162。

BG1～BG4为NPN型半导体三极管，可选用3DG6或9014。

BG6为NPN型三极管，选用3CXX系列，β＞60。

BG7为PNP型三极管，选用3DXX系列，β＞60。

M为直流电动机，工作电压为6V。

SCR为单向可控硅，规格1A／＞50V。

C1、C2容量为0．01μF。

C3容量47μF，工作电压16V。

C4容量为0．01μF，选用聚脂电容。

C5容量300μF，耐压400V。

C6……Cn容量为0．033μF，工作电压400V。

R1、R41kΩR2、R368kΩ

R51MΩR62．2kΩ

R72MΩR8……Rn3．3MΩ

FT为闪光管，可选用3240H或SW?等型。自激多谐振荡电路，主要是调整电阻R2、R3的阻值或电容C1、C2的容量，使其振荡频率（短脉冲）与模拟的鞭炮响声一致。

R5与C3组成的可控硅延时触发电路是调整R5的阻值，使延时时间与C5的充电时相等，以保证声光同步。

K2的各滑动触点，依据鞭炮组成型式（串式或圆环式），确定直流滑动或圆形滑动，每两个触点的间距应与声光同步，即触点间距1：

1＝vt

v—电动机运行速度；

t—多谐振荡器每输出一个短脉冲间隔时间。

若升压变压器B1不起振，各元件又良好，则是集电极绕组和基极绕组相位相反，将其中一个绕组的两端互换一下即可。

3．安装与使用

电子鞭炮印刷电路如图53—3所示。

 
图53-3

电子鞭炮的元件除电源开关K1及K2和闪光管外，其余元件均安装在电路板上，并固装在造型美观的盒体内。盒面上装有电源开关K1及氖炮NL，K2及闪光管FT通过引线接到鞭炮上。

电子鞭炮的制作方法；

模拟鞭炮可以安装成串式或圆环式，也可制成单响式。

如果电子鞭炮为单响式，K2应由图53—4的继电器代替，利用继电器J的吸合与释放，控制B2初级触发电压。其中，调整电容C2的容量，使BG2的导通时间（即继电器J吸合的时间），恰好等于图53—1中自激多谐振荡输出两个短脉冲的时间，这样，输出第一个短脉冲时，图53—4中的BG2导通，继电器J吸合，常开触点J1闭合，接通一路C与R的分压电源，使触发电压加至B2初级，闪光管闪光；当输出第二个短脉冲时，J释放，其常闭触点J2闭合，接通另一路送往B2初级触发电压，使闪光管闪光。周而复始地循环，便保证了单响鞭炮声光同步，又勿需手控。

 
图53-4

电子鞭炮为单响式时，闪光管及扬声器安装在鞭炮中即可，如图53—5所示。

 
图53-5

为模拟普通鞭炮自下而上的点燃，电子鞭炮可安装成串炮状，如图53—6所示。

 
图53-6

图中电动机带动滑动触点及闪光管上下或下上往复运行，一是声光同步，另是具有鞭炮正在燃放之感。

串炮的传动机构，是由电动机驱动轮、减速轮、被动轮及传动带构成。传动带上在同一位置固定有滑动触点及闪光管，滑动触点是沿着装有若干个固定触点的固定臂滑动，固定触点的若干条引线从固定臂的空心引入，这样不影响滑动触点的移动。固定触点等距分布，传动带的运行速度要保证声光同步。

电动饥及减速机构固装在鞭炮的上端，扬声器可通过引线置放在串炮中部位置。

当燃放的电子鞭炮自下而上地燃放完毕，可以用手动开关，改变电动机的电源正负，使电动机反转，再自上下地点燃。

为使串炮五彩缤纷，串炮应该用透明材料制作，并相间地涂上各种颜色。串炮选型可制成多种形式，每串在30～50响为宜。

圆环式电子鞭炮，其结构示意如图53—7所示。

 
图53-7

圆环式电子鞭炮的特点是：因为是循环进行，相对于串式鞭炮来说结构简单，响声不受限制。

圆环式电子鞭炮，是由电动机、驱动转盘触点固定圆圈、滑动触点、闪光管及电子鞭炮透明造型外壳等组成。滑动触点、闪光管是固定在驱动转盘的边缘上，在转动时，驱动转盘上的滑动触点与固定触点等时相接，实现同步声光并发。固定触点，是等距地固装在固定圆圈上，确保在发出声响的同时，触发B2的初级绕组，与声响同时发出相应闪光。

扬声器及电动机固定在圆环式鞭炮中，通过相应引线与电子鞭炮控制盒相连。

圆环式鞭炮的造型为圆环形，圆环的外形可任意选择，圆环涂上五颜六色，便可在炮竹声声中光彩纷飞。

圆环式鞭炮每周响声不超20个为宜，电动机驱动盘转动5周便是100响，转动10周就是200响。依据响数需要，控制电源开关即可。

采用直流电源时，最好使用3～6hA的小型蓄电池，以利长时间多次重复使用。

采用220V交流电源时，增加一个降压稳压电源即可。

4．使用方法

电子鞭炮在“燃放”前，将它（串炮、圆环式鞭炮或单响鞭炮）悬挂在相应位置，接通电源，稍过几秒钟，电子鞭炮便自行“燃放”。

如系往复式串炮，当由下至上“燃放”完毕时，应将电动机正反转开关置换位置，鞭炮便自上而下“点燃”。

欲停止鞭炮燃放时，关闭电源即可。

电子鞭炮可重复利用，与现行的鞭炮相比，价格降低很多，既有利于环境保护、人民的经济支出，又能达到喜庆之目的。

电子鞭炮保存时，应置于干燥的地方。