專利名稱：電壓、電源作用的模擬演示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種教育裝置，更確切地說是涉及一種用于演示電壓、電源作用的顯示裝置。
在中學(xué)物理電壓一節(jié)的教學(xué)實(shí)踐中，為了使學(xué)生能理解電壓及電源的概念及作用，教師往往借助于具有不同水位的兩個(gè)容器來引出概念，先說明水壓及水壓是造成水流的原因，再推理說明不同的電荷之間存在電壓，電壓使自由電荷定向移動形成電流；再進(jìn)一步說明要使兩容器間保持水壓就要利用抽水機(jī)作動力源，要使導(dǎo)體兩端保持一定的電壓就要用電源，因此電源是保持電壓的裝置。由于只能利用這種類比的方法去教學(xué)，學(xué)生完全靠自我想象力理解記憶，不僅枯燥無味，而且達(dá)不到教學(xué)效果。
本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種演示電壓、電源作用的模擬演示器，從而將以往的類比式教學(xué)改變?yōu)橹庇^式教學(xué)，使抽象的知識具有可視性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性及教學(xué)效果，同時(shí)也減輕了教師的負(fù)擔(dān)。
本實(shí)用新型電壓、電源作用的模擬演示器，用發(fā)光二極管模擬電荷，再利用一控制電路來控制設(shè)置在顯示板上的這組發(fā)光二極管組的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)模擬演示作用。
本實(shí)用新型電壓、電源作用的模擬演示器，由顯示器及顯示器的控制電路構(gòu)成，其特征在于所述的顯示器是發(fā)光二極管組，并分別排列在顯示板上的電源區(qū)、位于電源區(qū)兩端的左、右導(dǎo)體區(qū)和連接兩導(dǎo)體區(qū)的導(dǎo)線區(qū)中；所述的控制電路包括控制電源區(qū)發(fā)光二極管組工作并產(chǎn)生流動效果的第一時(shí)序循環(huán)電路，控制導(dǎo)線區(qū)發(fā)光二極管組工作并產(chǎn)生流動效果的第二時(shí)序循環(huán)電路和控制左、右導(dǎo)體區(qū)內(nèi)發(fā)光二極管組工作并產(chǎn)生電荷積累及消失效果的遞增導(dǎo)通或遞增截止電路。
所述的第一時(shí)序循環(huán)電路是集成循環(huán)驅(qū)動器，所述電源區(qū)的發(fā)光二極管組均分成三個(gè)串聯(lián)二極管組，每個(gè)串聯(lián)二極管組的正端接循環(huán)驅(qū)動器的一個(gè)時(shí)序輸出端，三個(gè)串聯(lián)二極管組的負(fù)端通過電阻接地。
所述的第二時(shí)序循環(huán)電路是集成循環(huán)驅(qū)動器，所述導(dǎo)線區(qū)的發(fā)光二極管組均分成九個(gè)串聯(lián)二極管組，其中一、四、七串聯(lián)二極管組正端并接在集成循環(huán)驅(qū)動器的第一個(gè)時(shí)序輸出端上，二、五、八串聯(lián)二極管組正端并接在集成循環(huán)驅(qū)動器的第二個(gè)時(shí)序輸出端上，三、六、九串聯(lián)二極管組正端并接在集成循環(huán)驅(qū)動器的第二個(gè)時(shí)序輸出端上，一、二、三串聯(lián)二極管組負(fù)端通過電阻R1接地端，四、五、六串聯(lián)二極管組負(fù)端通過電阻R2接地端，七、八、九串聯(lián)二極管組負(fù)端通過電阻R3接地端。
所述遞增導(dǎo)通或遞增截止電路由控制遞增速度的電壓變換電路和與左導(dǎo)體區(qū)或右導(dǎo)體區(qū)中的發(fā)光二極管數(shù)目相同的驅(qū)動電路構(gòu)成，各驅(qū)動電路順序連接；所述驅(qū)動電路包括電阻R4、R5、R6、R7、R8、R9，pnp三極管T1、npn三極管T2，電容C1和連動開關(guān)；位于左導(dǎo)電區(qū)中的一個(gè)發(fā)光二極管串接位于右導(dǎo)電區(qū)中對應(yīng)位置處的一個(gè)發(fā)光二極管再串接R9后并接R8并跨接在T2集電極與電源正端間，T2集電極與后一級驅(qū)動電路R4一端連接，R4另一端連接C1一端、T1基極和R5一端，R5另一端接連動開關(guān)一端，連動開關(guān)另一端及T2發(fā)射極接地，C1另一端接電源正端，T1發(fā)射極接R6一端，R6另一端接電源變換電路輸出端，T1集電極接R7一端，R7另一端接T2基極。
第一、第二時(shí)序循環(huán)電路工作時(shí)，位于電源區(qū)及導(dǎo)線區(qū)的發(fā)光二極管分段順序亮滅，產(chǎn)生電荷流動效果，表示電荷的定向移動形成電流，位于左、右導(dǎo)體區(qū)的發(fā)光二極管遞增亮、滅模擬電荷積累或減少過程，電荷積累產(chǎn)生電壓，電荷減少電壓消失。
下面結(jié)合實(shí)施例附圖進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的技術(shù)


圖1是模擬演示器顯示板結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是模擬演示器控制電路圖。
參見
圖1，實(shí)施例共采用92只發(fā)光二極管表示電荷，其中15號設(shè)置在電源區(qū)D內(nèi)，用LED1-LED15表示，32只均等設(shè)置在左、右導(dǎo)體區(qū)A、B內(nèi)，用LED16-LED47表示，LED16、LED18、LED20……LED46(偶數(shù))設(shè)置在左導(dǎo)體區(qū)A內(nèi)(可采用紅色發(fā)光二極管)，LED17、LED19、LED21……LED47(奇數(shù))設(shè)置在右導(dǎo)體區(qū)B內(nèi)(可采用另一種顏色的發(fā)光二極管)，45只發(fā)光二極管設(shè)置在導(dǎo)線區(qū)C內(nèi)，用LED48-LED92表示。
圖中，E為接線柱用于外接電源，顯示板上還設(shè)置有鈕子開關(guān)K1、K4、K5，連動開關(guān)K2、K3。電源區(qū)D、導(dǎo)體區(qū)A、B及導(dǎo)線區(qū)C，可分別用彩色線條框出，使產(chǎn)生明顯的視覺效果。
參見圖2，IC1為集成循環(huán)驅(qū)動器(5G167)，有三個(gè)時(shí)序循環(huán)輸出端，各輸出端分別接有LED1-LED5的串聯(lián)二極管組、LED6-LED10的串聯(lián)二極管組和LED11-LED15的串聯(lián)二極管組、當(dāng)與IC1振蕩控制端連接的K4-2，J2-1均閉合時(shí)，循環(huán)驅(qū)動器IC1停止時(shí)序循環(huán)作用。當(dāng)IC1以時(shí)序循環(huán)方式工作時(shí)，電源區(qū)D中二極管按亮一熄二的方式工作，產(chǎn)生流動效果。
IC2為集成循環(huán)驅(qū)動器(5G167)，有三個(gè)時(shí)序循環(huán)輸出端，LED48-LED92均分成9組，每組為5只串聯(lián)二極管，當(dāng)與IC2振蕩控制端連接的J1-1閉合時(shí)，循環(huán)驅(qū)動器IC2停止時(shí)序循環(huán)作用。當(dāng)IC2以時(shí)序循環(huán)方式工作時(shí)，導(dǎo)線區(qū)C中二極管按亮一熄二的方式工作，產(chǎn)生流動效果。
LED16-LED47分設(shè)在16個(gè)驅(qū)動電路中(圖中只示出第1、2及第16個(gè)驅(qū)動電路，省略13個(gè)驅(qū)動電路)驅(qū)動電路共使用16只開關(guān)，采用兩只8力連動開關(guān)K2、K3，分別用K2-1、K2-2……K3-1……K3-8表示?？刂七f增速度的電壓變換電路由三極管T3、電位器W1及電阻R10、R11構(gòu)成，調(diào)節(jié)W1可調(diào)節(jié)T3發(fā)射極電位。三極管T4、T5及其外圍元件用于驅(qū)動斷電器J2，三極管T6、T7及其外圍元件用于驅(qū)動繼電器J1，J1、J2的動觸點(diǎn)J1-1、J2-1分別接于循環(huán)驅(qū)動器IC2、IC1的振蕩控制端中。當(dāng)最后一級驅(qū)動電路的T2導(dǎo)通時(shí)，T4、T5導(dǎo)通，J2吸合；當(dāng)該T2截止時(shí)T6、T7導(dǎo)通，J1吸合。
將K1置ON位置，將K2、K3同時(shí)置ON位置，導(dǎo)體區(qū)A、B內(nèi)的LED16-LED47均被點(diǎn)亮；再將K4置ON位置，同時(shí)將K2、K3同時(shí)置OFF位置，導(dǎo)線區(qū)C內(nèi)的發(fā)光二極管LED48-LED92亮一熄二，按時(shí)序循環(huán)，產(chǎn)生電荷流動效果，同時(shí)導(dǎo)體A、B區(qū)中的發(fā)光二極管由于驅(qū)動電路中C1充放電所帶來的延遲作用而逐個(gè)熄滅(電荷減少)，直至全部熄滅，此時(shí)導(dǎo)線區(qū)C中點(diǎn)亮的發(fā)光二極管由于J1-1作用而定位；若再將K2、K3同時(shí)置ON位置，導(dǎo)體區(qū)A、B內(nèi)的發(fā)光二極管又均被點(diǎn)亮，導(dǎo)線C區(qū)中的發(fā)光管又開始定向移動；若再將K2、K3同時(shí)置OFF位置，導(dǎo)體區(qū)A、B中被點(diǎn)亮的發(fā)光管又逐個(gè)熄滅……，上述過程用于模擬演示電壓的作用。
將K1置ON位置，將K5置ON位置，電源區(qū)D中的發(fā)光二極管LED1-LED15亮一熄二，按時(shí)序循環(huán)，形成流動效果，同時(shí)導(dǎo)體區(qū)A、B中的發(fā)光管由于驅(qū)動電路中C1充放電所帶來的延遲作用而逐個(gè)點(diǎn)亮并保持，直至全部點(diǎn)亮，此時(shí)電源區(qū)D中被點(diǎn)亮的發(fā)光二極管由于J2-1作用而停止流動，若將K1置OFF再置ON，又可重復(fù)上述過程，上述過程可用于模擬演示電源積累電荷的作用。
在上述過程基礎(chǔ)上將K4置ON位置，電源區(qū)D及導(dǎo)線區(qū)C內(nèi)被點(diǎn)亮的發(fā)光管同時(shí)向同一方向流動，但導(dǎo)體區(qū)A、B內(nèi)發(fā)光管被點(diǎn)亮的數(shù)目不增也不減；此時(shí)若將K5置OFF位置，電源區(qū)D內(nèi)的發(fā)光二極管全部熄滅，導(dǎo)體區(qū)A、B中的發(fā)光管也逐個(gè)熄滅，直至全部熄滅，上述過程用于模擬演示電源保持電壓的作用。
本實(shí)用新型可形象地模擬電荷的積累、電荷的減少，電荷的定向移動、電壓的作用、電源的作用等，使抽象的知識形象化，將抽象思維教學(xué)變?yōu)橹庇^形象教學(xué)，不僅提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還可增進(jìn)學(xué)習(xí)效果。
權(quán)利要求1.一種電壓、電源作用的模擬演示器，由顯示器及顯示器的控制電路構(gòu)成，其特征在于所述的顯示器是發(fā)光二極管組，并分別排列在顯示板上的電源區(qū)、位于電源區(qū)兩端的左、右導(dǎo)體區(qū)和連接兩導(dǎo)體區(qū)的導(dǎo)線區(qū)中；所述的控制電路包括控制電源區(qū)發(fā)光二極管組工作并產(chǎn)生流動效果的第一時(shí)序循環(huán)電路，控制導(dǎo)線區(qū)發(fā)光二極管組工作并產(chǎn)生流動效果的第二時(shí)序循環(huán)電路和控制左、右導(dǎo)體區(qū)內(nèi)發(fā)光二極管組工作并產(chǎn)生電荷積累及消失效果的遞增導(dǎo)通或遞增截止電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓、電源作用的模擬演示器，其特征在于所述的第一時(shí)序循環(huán)電路是集成循環(huán)驅(qū)動器，所述電源區(qū)的發(fā)光二極管組均分成三個(gè)串聯(lián)二極管組，每個(gè)串聯(lián)二極管組的正端接循環(huán)驅(qū)動器的一個(gè)時(shí)序輸出端，三個(gè)串聯(lián)二極管組的負(fù)端通過電阻接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓、電源作用的模擬演示器，其特征在于所述的第二時(shí)序循環(huán)電路是集成循環(huán)驅(qū)動器，所述導(dǎo)線區(qū)的發(fā)光二極管組均分成九個(gè)串聯(lián)二極管組，其中一、四、七串聯(lián)二極管組正端并接在集成循環(huán)驅(qū)動器的第一個(gè)時(shí)序輸出端上，二、五、八串聯(lián)二極管組正端并接在集成循環(huán)驅(qū)動器的第二個(gè)時(shí)序輸出端上，三、六、九串聯(lián)二極管組正端并接在集成循環(huán)驅(qū)動器的第二個(gè)時(shí)序輸出端上，一、二、三串聯(lián)二極管組負(fù)端通過電阻R1接地端，四、五、六串聯(lián)二極管組負(fù)端通過電阻R2接地端，七、八、九串聯(lián)二極管組負(fù)端通過電阻R3接地端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓、電源作用的模擬演示器，其特征在于所述遞增導(dǎo)通或遞增截止電路由控制遞增速度的電壓變換電路和與左導(dǎo)體區(qū)或右導(dǎo)體區(qū)中的發(fā)光二極管數(shù)目相同的驅(qū)動電路構(gòu)成，各驅(qū)動電路順序連接；所述驅(qū)動電路包括電阻R4、R5、R6、R7、R8、R9，pnp三極管T1、npn三極管T2，電容C1和連動開關(guān)；位于左導(dǎo)電區(qū)中的一個(gè)發(fā)光二極管串接位于右導(dǎo)電區(qū)中對應(yīng)位置處的一個(gè)發(fā)光二極管再串接R9后并接R8并跨接在T2集電極與電源正端間，T2集電極與后一級驅(qū)動電路R4一端連接，R4另一端連接C1一端、T1基極和R5一端，R5另一端接連動開關(guān)一端，連動開關(guān)另一端及T2發(fā)射極接地，C1另一端接電源正端，T1發(fā)射極接R6一端，R6另一端接電源變換電路輸出端，T1集電極接R7一端，R7另一端接T2基極。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于演示電壓、電源作用的演示器，由顯示器及其控制電路構(gòu)成。顯示器包括分別設(shè)于電源區(qū)內(nèi)、位于電源區(qū)兩端的導(dǎo)體區(qū)內(nèi)和連接兩導(dǎo)體區(qū)的導(dǎo)線區(qū)內(nèi)的發(fā)光二極管組?？刂齐娐钒ǚ謩e控制導(dǎo)線區(qū)內(nèi)及電源區(qū)內(nèi)二極管工作并產(chǎn)生流動效果的時(shí)序循環(huán)電路和控制導(dǎo)體區(qū)內(nèi)二極管工作并產(chǎn)生逐個(gè)點(diǎn)亮或逐個(gè)熄滅效果的遞增導(dǎo)通或?qū)г鼋刂闺娐?。通過各控制電路中的開關(guān)可模擬演示電壓、電源積累電荷及電源保護(hù)電壓的作用。
文檔編號G09B23/00GK2241370SQ95210568
公開日1996年11月27日 申請日期1995年5月23日 優(yōu)先權(quán)日1995年5月23日
發(fā)明者苑自寬 申請人:苑自寬