1.5 便携式电子驱蚊器
现在市场上出现了各种各样的电子驱蚊器,据说它安全无毒性、对人体没有伤害,是一种绿色环保型小产品。笔者解剖了几种这样的小型产品,发现它们原理大同小异,结构简单,电子爱好者完全可以动手做,并在生活中检验其实际效果到底如何。
如果你属于蚊子喜欢“攻击”的一类人,在每年的夏、秋季饱受其害的话,不妨动手制作一个如图1-46所示的小小便携式电子驱蚊器,它可以使你无论在室内学习、工作、睡觉或在户外乘凉、登山、郊游、垂钓时驱跑身旁的蚊子,免遭叮咬。该驱蚊器电路简单,制作容易。心动不如行动,赶快跟我制作吧。
图1-46 电子驱蚊器外形图
1.5.1 工作原理
动物学家通过长期研究早就发现:只有母(雌性)蚊子才会有吸食人畜血液的需要,而公(雄性)蚊子仅靠花蜜、植物汁液或其他汁液营养就足够了,它的口针也比较退化,无法刺入人体皮肤;母蚊子在交配后一星期内需要补充人畜血液营养才能顺利排卵生产,这就意味着母蚊子只有在繁殖期才会叮人吸血,在此期间母蚊子最恐惧的就是公蚊子的追逐交配,为了不影响正常的生产,只要听到公蚊子飞至的声音,便会竭力回避。根据母蚊子的这一习性规律,如果让电子驱蚊器模拟发出公蚊子飞至的翅膀抖动声波,就可达到驱赶走叮人母蚊子的目的。另外,蜻蜓是蚊子的天敌,让电子驱蚊器模拟发出蜻蜓振翅飞来的声音,同样会吓跑蚊子。
电子驱蚊器的电路如图1-47所示。VT1、VT2是两只极性相反的晶体三极管。VT2的发射结是VT1的负载,而VT1又为VT2提供基极电流,它们互相配合工作,在电容器C1(或C1+C2)的正反馈作用下形成振荡,所以这个电路叫作互补型自励多谐振荡器。闭合电源开关SA2,振荡电路即通电产生一定频率的脉冲电流,并通过并联在负载电阻器R2两端的压电陶瓷片B直接进行“电-声”转换,发出模拟公蚊子或蜻蜓振翅飞动的声波,驱走叮人吸血的母蚊子。
图1-47 电子驱蚊器电路图
电路中,振荡频率主要取决于时间常数t=R1C1,故增减电阻器R1的阻值或电容器C1的容量,就可以改变压电陶瓷片B的发声频率。SA1为模拟声功能选择开关。SA1处于断开位置时,B发出“嗡……”的较高频率声波,其频率约为18.4kHz,系模拟公蚊子翅膀抖动飞翔的声波。由于该声波频率接近超出人耳的听觉范围(16~20kHz),人耳对此不很敏感,有些人几乎听不到该声波,所以这时的电路可认为是一个超声波发生器;当SA1闭合时,电容器C2并联在C1两端,使振荡电路的工作频率降低至38.4Hz左右,压电陶瓷片B发出模拟蜻蜓振翅飞翔的“哒哒……”声。
1.5.2 元器件选择
本制作所用电子元器件全部为读者容易购买到的普通元器件,为了方便初学者认识和选购,特给出它们的实物集体照如图1-48所示。
图1-48 需要准备的元器件实物外形图
晶体管VT1可用9014(集电极最大允许电流ICM=0.1A,集电极最大允许功耗PCM=310mW)或3DG8型硅NPN小功率三极管,要求电流放大系数β值在80~200为宜;VT2可用9015(ICM=-0.1A,PCM=310mW)或3CG21型硅PNP中功率三极管,β值可在30~100选择。
R1、R2均用RTX-1/8W型碳膜电阻器。C1用CC1型高频瓷介电容器,C2用CT1型低频瓷介电容器。B采用ϕ27mm、带有助声腔盖(也叫共振腔盖或共鸣腔盖)的FT-27或HTD27A-1型压电陶瓷片,以增大发音量。这种带助声腔盖的压电陶瓷片,也可拆自用过的音乐贺年卡。
SA1、SA2均用便携式电子产品常用的小型单刀双掷(本制作仅用其中一掷)拨动开关,其体积(不包括手柄和引脚)仅为10mm×5mm×5mm。G选用1粒CR2032型(电压3V、体积ϕ20mm×3.2mm)扣式电池。该扣式电池广泛应用于电脑主板、计算器和电子词典等电子产品中,现在一般的电子器材商店、电脑服务部和学习用品商店等均有销售,每粒售价1~2元。
1.5.3 动手制作
整个电子驱蚊器的制作过程可分为焊接电路机芯、通电检测电路、整机组装三大步骤,现分步介绍如下。
第一步,焊接电路机芯
如图1-49(a)所示是该电子驱蚊器的印制电路板接线图。印制电路板可用刀刻的方法制作,实际尺寸约为35mm×25mm(还可缩小些)。如图1-49(b)所示是用刀刻法制成的印制电路板实物图。
图1-49 印制电路板图
如图1-50所示是在印制电路板上焊接好元器件的实物图。阻容元件和晶体三极管直接焊在电路板上,压电陶瓷片B、功能选择开关SA1、电源开关SA2、电池G分别通过4~6.5cm的双根软细电线焊接到电路板上。这里要提醒读者注意的是,扣式电池G的外壳是用薄钢片冲压制成的,密封性很好,切不可用电烙铁往电池电极上直接焊导线,尤其是焊接时间过长,内部液体就会膨胀产生高气压,很容易把电池崩裂,酿成严重事故。为此,必须要按照图1-51所示采用无焊接接线。
图1-50 焊接好的元器件实物图
图1-51 给扣式电池G加装引线
具体方法:首先,按照图1-51(a)所示,准备好一段ϕ15mm×20mm具有一定伸缩性的塑料软管,另准备长度≤6.5cm的红色和黑色塑料外皮软细焊接电线各一根,6mm×6mm见方的薄金属片2片。然后,按照图1-51(b)所示,将2片薄金属片分别焊接在红色和黑色焊接线的一端;按照图1-51(c)所示,将塑料软管压扁,在中间位置用锥子一次扎透两个小孔;按照图1-51(d)所示在塑料软管所扎出的两个小孔中,由内向外分别穿出红色和黑色焊接线。最后,按照图1-51(e)所示,将所用的CR2032型扣式电池插入塑料软管内,要求电池的正极(有字面,并标有“+”符号)紧密接触红色焊接线上的金属片,负极紧密接触黑色焊接线上的金属片,并且两金属片均居于电池正、负极的中央位置处,谨防在插入过程中黑色焊接线上的金属片在扣式电池G的边沿处桥接通正、负两极(即造成电池短路)。这样,就制作成了如图1-51(f)所示的带引线的扣式电池,其红色引线为电池正极、黑色引线为电池负极,电池电压为3V。
这种给扣式电池加装引线的方法,是笔者反复实验成功的,简单实用,更换电池也比较方便。读者千万不可自作聪明省掉这一制作工序,而试图用电线将电池直接焊接到电路中去。读者如果能够购买到CR2032型扣式电池专用的塑料电池架,则更方便。
第二步,通电检测电路
焊接好的电子驱蚊器机芯,经检查电路无问题后,即可接通电源开关SA2进行试听:当功能选择开关SA1断开时,压电陶瓷片B应发出声音较轻的“嗡……”声;闭合功能选择开关SA1,压电陶瓷片B应发出声音较响的“哒哒……”声。
如果发声音调不对或音量太小,应仔细检查电容器C1或C2的容量是否正确、晶体三极管VT1、VT2的引脚是否焊反等,直到发声符合要求为止。
第三步,整机组装
为了方便携带使用,整个电路可按照图1-52所示装入一个带有吊挂绳的扁圆形小盒内。具体方法:首先,选一尺寸约为ϕ64mm×20mm的塑料小盒作为外壳。笔者选用的是如图1-52(a)所示的装过护肤用“蛇油膏”的空盒,大小正好合适。撕掉盒面板粘贴的标签,按照图1-52(b)所示,在盒面板适当位置处开出ϕ6mm的释音孔和两个6mm×3.5mm见方的开关拨动手柄伸出孔。
图1-52 组装流程图
然后,采用电烙铁直接加热熔化热熔胶棒的简便方法,按照图1-52(c)所示,由里向外,将功能选择开关SA1和电源开关SA2的拨动手柄分别伸出盒盖所开的两个小方孔,并对正位置后用热熔胶将两个开关粘固在盒内壁上;将压电陶瓷片B所带助声腔的释声孔正对着盒盖所开出的ϕ6mm释音孔,用热熔胶将压电陶瓷片B粘固在盒内壁上。接着按照图1-52(d)所示,借用电路板上面的引线,将电路板悬空固定好,并将电池G的引线粘固在盒盖内壁上。
最后,将盒盖和底盒旋紧,按照图1-52(e)所示,在底盒侧面适当位置处用锥子扎出两个小孔,并按图1-52(f)所示,在小孔内穿上长度约40cm(双线并排)的手机吊挂绳,以方便使用者在胸前吊挂电子驱蚊器。手机吊挂绳到手机专卖店就可以购买到。为了使用醒目方便,可用彩色喷墨打印机在照片纸(或普通白纸)上打印出合适的文字,按图1-52(g)所示,用双面不干胶粘贴在电路盒的面板上。制作成功的“电子驱蚊器”外形如图1-52(h)所示,造型还不错吧。
1.5.4 投入使用
电子驱蚊器做成功以后,可摆放在卧室的床头柜上或悬挂在蚊子必经之处——门口或窗口,驱赶蚊子远离房间,使你睡觉时免遭蚊子叮咬;也可放置在自己经常工作的计算机或书桌旁边驱蚊。当早晨登山锻炼、晚上逛公园或在池塘旁边钓鱼、在树荫下纳凉休息时,可按照图1-53所示,将电子驱蚊器吊挂在胸前,以驱跑叮人的蚊子。需要注意的是,功能选择开关SA1拨至“公蚊”位置时,驱蚊器发出模拟公蚊振翅飞动的“嗡……”声,由于频率接近超声波,所以人耳听起来声音很小,与蚊子发出的嗡嗡声几乎一样,对正常睡觉或工作不会造成干扰;而SA1拨至“蜻蜓”位置时,驱蚊器发出的模拟蜻蜓振翅飞动的“哒哒……”声比较响,休息或工作时应尽量少选择使用。这种既能防止蚊虫叮咬,而又能免除一般杀蚊剂、蚊香等药品异味或烟雾烦恼的电子驱蚊器,无疑会提高您的生活质量。
图1-53 电子驱蚊器的使用
使用驱蚊器时还要注意,应将驱蚊器置于较高处,释音孔正对着驱蚊区域,并尽量避开障碍物和地毯、窗帘等吸音材料,以扩大驱蚊范围,达到驱蚊效果。由于不同环境下的不同种类蚊子对不同频率的声波感受程度有所不同,所以应根据实际情况随时变换功能选择开关SA1的挡位(选“蜻蜓”或“公蚊”挡),以取得满意的驱蚊效果。
需要指出的是,目前媒体和使用者对市售驱蚊器的使用效果评价不一。我们制作的这台电子驱蚊器,它产生的是频率固定的模拟声波,跟市场低端产品相一致。由于不同种类的蚊子对同一频率的感受程度存在着差异,所以其驱蚊效果有时相对要差些。现在市售的中、高档驱蚊器,所产生的是变频声波,即振荡频率可以在一定范围内连续、周期性扫描变化,驱跑各种蚊虫的效果相对要好些。无论怎样,我们制作的驱蚊器属于实验性的,其目的在于了解和探讨蚊子叮咬人的习性,并寻找到采用电子技术安全、无毒、有效地制止蚊虫叮咬人的最佳可行性方案,其真正的效果只有自己亲身实践了才能做出正确评判。
该电子驱蚊器工作时总电流在0.75(模拟“蜻蜓”声)~3.5mA(模拟“公蚊”声),声波声压量可达50dB,它可驱跑半径2m范围内的咬人蚊子。由于工作电流小,所以每换一粒新电池,通常可连续工作50~200h。