CN106128240A - 一种基于霍尔效应的逻辑电路演示器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于霍尔效应的与或非门逻辑电路演示器。它包括底座、霍尔传感器、非门电路、发光二极管、磁铁架、开关、电压传感器、数据采集器、电平指示器;所述底座上安装了三个门电路霍尔效应传感器、一个非门电路、一个发光二级管,用于演示与非门逻辑电路输出的电平信号;所述电压传感器连接数据采集器,通过USB连接笔记本电脑,用于显示各门电路输入、输出端的波形线或高低电平;本发明的有益效果在于,演示与门、非门、与非门、或非门,只要用导线连接各接线柱即可;各门电路输入、输出电平既可通过电平指示器指示,还可通过传感器显示各门电路输入、输出端的波形,在物理教学过程中,演示各门电路逻辑关系一目了然,效果显著。
Description
技术领域
本发明涉及一种物理实验教具,具体涉及一种基于霍尔效应的逻辑电路演示器。
背景技术
目前中学物理实验室演示用的逻辑电路演示器,多数由一线教学老师自制,多数老师用普通开关或电子开门来制作与门、或门、非门,演示功能单一,演示效果不够理想,缺少新颖性和创造性,缺少一种基于传感器的逻辑电路演示器,用来解决中学物理实验教具存在的不足。
发明内容
本发明利用霍尔效应模块,设计制作一种与或非门逻辑电路演示器,用来解决物理实验教学过程中存在的不足。本发明采用如下技术方案:一种基于霍尔效应的逻辑电路演示器,包括底座、霍尔传感器A、霍尔传感器B、霍尔传感器C、非门电路、发光二极管、直流电源、磁铁架A、磁铁架B、磁铁架C、接线柱、开关、限流电阻、电压传感器、数据采集器、探头、电平指示器;所述底座上安装了三个门电路霍尔效应传感器A、霍尔效应传感器B、霍尔效应传感器C,可组成与门、或门;所述底座上安装了一个非门电路,所述底座安装了一个发光二级管,它与限流电阻串联,用于演示与非门逻辑电路输出的信号,通过观察发光二极管的亮灭显示结果;所述霍尔传感器A左端连接接线柱A,右端连接接线柱B,所述霍尔传感器A上连接磁铁架A,其左端还连接霍尔传感器A输入电平指示器,右端连接霍尔传感器A输出电平指示器;所述霍尔传感器B左端连接线柱C,右端连接接线柱D,所述霍尔传感器B上连接磁铁架B,其左端还连接霍尔传感器B输入电平指示器,右端连接霍尔传感器B输出电平指示器;所述霍尔传感器C左端连接接线柱E,右端连接接线柱F,所述霍尔传感器C上连接磁铁架C,其左端还连接霍尔传感器C输入电平指示器,右端连接霍尔传感器C输出电平指示器;演示与门电路时,只需将霍尔传感器A、霍尔传感器B、霍尔传感器C用导线串联;演示或门电路时,只需将霍尔传感器A、霍尔传感器B、霍尔传感器C用导线并联;所述非门电路为集成电路模块,其左端连接接线柱F,右端连接接线柱G,其左端还接非门电路输入电平指示器,右端连接非门电路输出电平指示器,所述非门电路的输出端连接到发光二极管的正极;所述底座上安装了直流电源,所述直流电源的正极连接接线柱A,它的负极连接接线柱H,所述接线柱H为整个电路的地线,即公共负极接线端;所述发光二极管与限流电阻串联后,正极性一端连接接线柱G,负极性一端连接公共负数接线柱H;所述开关与非门电路的输入、输出端并联。
进一步地,各门电路都包含一个继电器,它相当于一个自动开关。
进一步地,所述电压传感器连接数据采集器,所述数据采集器,通过USB连接笔记本电脑,用于显示各门电路输入、输出端的波形线或高低电平;所述电压传感器的输入端一端连接公共负极接线柱H,另一端连接探头,用于探测各门电路输入、输出端口的高低电平,即探测各接线柱实际输出的高低电平,所述直流电源的负极还连接电源负极电平指示器。
所述各接线柱用于连接导线,或通过探头测定各接线柱所在位置处的输入、输出波形,或用于测定各接线柱所在位置处的高低电平。
进一步地,演示与门逻辑关系时,用小磁铁分别放置于磁铁架A、磁铁架B、磁铁架C上即可,只需将开关闭合,即将非门电路输入、输出端短路。
进一步地,演示与非门逻辑关系时,用小磁铁分别放置于磁铁架A、磁铁架B、磁铁架C上,同时将开关断开;通过观察各门电路输入、输出电平,及发光二极管,即可获得整个与非门电路的逻辑关系。
进一步地,演示或门逻辑关系时,用小磁铁分别放置于磁铁架A、磁铁架B、磁铁架C上即可,只需将开关闭合,即将非门电路输入、输出端短路。
进一步地,演示或非门逻辑关系时,用小磁铁分别放置于磁铁架A、磁铁架B、磁铁架C上,同时将开关断开,通过观察各门电路输入、输出电平,及发光二极管的发光情况,即可获得整个或非门电路的逻辑关系。
进一步地,所述磁铁架用于放置小磁铁,便于取走小磁铁,具有较好的可视性。
本发明的有益效果在于,演示与门、非门、与非门、或非门,只要用导线连接各接线柱即可实现;各门电路输入、输出电平既可通过电平指示器指示,还可通过传感器显示各门电路输入、输出端的波形,在中学物理教学过程中,演示各门电路逻辑关系一目了然,效果显著。
附图说明
图1为本发明的结构示意图,
图2为本发明的与门结构示意图,
图3为本发明的或门结构示意图,
图4为本发明的输入、输出电平指示器位置示意图,
其中,1—底座,2—霍尔传感器A,3—霍尔传感器B,4—霍尔传感器C,5—非门电路,6—发光二极管,7—直流电源,8—磁铁架A,9—磁铁架B,10—磁铁架C,11—接线柱A,12—接线柱B,13—接线柱C,14—接线柱D,15—接线柱E,16—接线柱F,17—接线柱G,18—开关,19—接线柱H,20—限流电阻,21—电压传感器,22—数据采集器,23—探头,24—霍尔传感器A输入电平指示器,25—霍尔传感器A输出电平指示器,26—霍尔传感器B输入电平指示器,27—霍尔传感器B输出电平指示器,28—霍尔传感器C输入电平指示器,29—霍尔传感器C输出电平指示器,30—非门电路输入电平指示器,31—非门电路输出电平指示器,32—电源负数电平指示器。
具体实施方式
实施例1,如图1、图2、图3、图4所示,一种基于霍尔效应的逻辑电路演示器,包括底座1、霍尔传感器A2、霍尔传感器B3、霍尔传感器C4、非门电路5、发光二极管6、直流电源7、磁铁架A8、磁铁架B9、磁铁架C10、接线柱A11、接线柱B12、接线柱C13、接线柱D14、接线柱E15、接线柱F16、接线柱G17、开关18、接线柱H19、限流电阻20、电压传感器21、数据采集器22、探头23、霍尔传感器A输入电平指示器24、霍尔传感器A输出电平指示器25、霍尔传感器B输入电平指示器26、霍尔传感器B输出电平指示器27、霍尔传感器C输入电平指示器28、霍尔传感器C输出电平指示器29、非门电路输入电平指示器30、非门电路输出电平指示器31、电源负数电平指示器32;所述底座1上安装了三个门电路霍尔效应传感器A2、霍尔效应传感器B3、霍尔效应传感器C4,可组成与门、或门;所述底座1上安装了一个非门电路5,所述底座1安装了一个发光二级管6,它与限流电阻20串联,用于演示与非门逻辑电路输出的信号是亮还是灭,所述底座1上安装了直流电源7和开关18;所述霍尔传感器A2左端连接接线柱A11,右端连接接线柱B12,所述霍尔传感器A2上连接磁铁架A8,其左端还连接霍尔传感器A输入电平指示器24,右端连接霍尔传感器A输出电平指示器25;所述霍尔传感器B3左端连接线柱C13,右端连接接线柱D14,所述霍尔传感器B3上连接磁铁架B9,其左端还连接霍尔传感器B输入电平指示器26,右端连接霍尔传感器B输出电平指示器27;所述霍尔传感器C4左端连接接线柱E15,右端连接接线柱F16,所述霍尔传感器C4上连接磁铁架C10,其左端还连接霍尔传感器C输入电平指示器28,右端连接霍尔传感器C输出电平指示器29;演示与门电路时,只需将霍尔传感器A2、霍尔传感器B3、霍尔传感器C4用导线串联;演示或门电路时,只需将霍尔传感器A2、霍尔传感器B3、霍尔传感器C4用导线并联;所述非门电路5为集成电路模块,其左端连接接线柱F16,右端连接接线柱G17,其左端还接非门电路输入电平指示器30,右端连接非门电路输出电平指示器31,所述非门电路5的输出端连接到发光二极管6的正极;所述直流电源7的正极连接接线柱A11,它的负极连接接线柱H19,所述接线柱H19为整个电路的地线,即公共负极接线端;所述发光二极管6与限流电阻20串联后,正极性一端连接接线柱G17,负极性一端连接公共负数接线柱H19;所述开关18与非门电路5的输入、输出端并联。
各门电路都包含一个继电器,它相当于一个自动开关。
所述电压传感器21连接数据采集器22,所述数据采集器22,通过USB连接笔记本电脑,用于显示各门电路输入、输出端的波形线或高低电平;所述电压传感器21的输入端一端连接公共负极接线柱H19,另一端连接探头23,用于探测各门电路输入、输出端口的高低电平,即探测各接线柱实际输出的高低电平,所述直流电源7的负极还连接电源负极电平指示器32。
所述各接线柱用于连接导线,或通过探头23测定各接线柱所在位置处的输入、输出波形,或用于测定各接线柱所在位置处的高低电平。
演示与门逻辑关系时,用小磁铁分别放置于磁铁架A8、磁铁架B9、磁铁架C10上即可,只需将开关18闭合,即将非门电路5输入、输出端短路。
演示与非门逻辑关系时,用小磁铁分别放置于磁铁架A8、磁铁架B9、磁铁架C10上,同时将开关18断开;通过观察各门电路输入、输出电平,及发光二极管6,即可获得整个与非门电路的逻辑关系。
演示或门逻辑关系时,用小磁铁分别放置于磁铁架A8、磁铁架B9、磁铁架C10上即可,只需将开关18闭合,即将非门电路5输入、输出端短路。
演示或非门逻辑关系时,用小磁铁分别放置于磁铁架A8、磁铁架B9、磁铁架C10上,同时将开关18断开,通过观察各门电路输入、输出电平,及发光二极管6的发光情况,即可获得整个或非门电路的逻辑关系。
所述磁铁架用于放置小磁铁,便于取走小磁铁,且具有较好的可视性。
本发明的有益效果在于,演示与门、非门、与非门、或非门,只要用导线连接各接线柱即可;各门电路输入、输出电平既可通过电平指示器指示,还可通过传感器显示各门电路输入、输出端的波形,在物理教学过程中,演示各门电路逻辑关系一目了然,效果显著。
Claims (5)
1.一种基于霍尔效应的逻辑电路演示器,包括底座(1)、霍尔传感器A(2)、霍尔传感器B(3)、霍尔传感器C(4)、非门电路(5)、发光二极管(6)、直流电源(7)、磁铁架A(8)、磁铁架B(9)、磁铁架C(10)、接线柱A(11)、接线柱B(12)、接线柱C(13)、接线柱D(14)、接线柱E(15)、接线柱F(16)、接线柱G(17)、开关(18)、接线柱H(19)、限流电阻(20)、电压传感器(21)、数据采集器(22)、探头(23)、霍尔传感器A输入电平指示器(24)、霍尔传感器A输出电平指示器(25)、霍尔传感器B输入电平指示器(26)、霍尔传感器B输出电平指示器(27)、霍尔传感器C输入电平指示器(28)、霍尔传感器C输出电平指示器(29)、非门电路输入电平指示器(30)、非门电路输出电平指示器(31)、电源负数电平指示器(32);其特征在于:所述底座(1)上安装了三个门电路霍尔效应传感器A(2)、霍尔效应传感器B(3)、霍尔效应传感器C(4),可组成与门、或门;所述底座(1)上安装了一个非门电路(5),所述底座(1)安装了一个发光二级管(6),它与限流电阻(20)串联;所述霍尔传感器A(2)左端连接接线柱A(11),右端连接接线柱B(12),所述霍尔传感器A(2)上连接磁铁架A(8),其左端还连接霍尔传感器A输入电平指示器(24),右端连接霍尔传感器A输出电平指示器(25);所述霍尔传感器B(3)左端连接线柱C(13),右端连接接线柱D(14),所述霍尔传感器B(3)上连接磁铁架B(9),其左端还连接霍尔传感器B输入电平指示器(26),右端连接霍尔传感器B输出电平指示器(27);所述霍尔传感器C(4)左端连接接线柱E(15),右端连接接线柱F(16),所述霍尔传感器C(4)上连接磁铁架C(10),其左端还连接霍尔传感器C输入电平指示器(28),右端连接霍尔传感器C输出电平指示器(29);所述非门电路(5)为集成电路模块,其左端连接接线柱F(16),右端连接接线柱G(17),其左端还接非门电路输入电平指示器(30),右端连接非门电路输出电平指示器(31),所述非门电路(5)的输出端连接到发光二极管(6)的正极;所述底座(1)上安装了直流电源(7),所述直流电源(7)的正极连接接线柱A(11),它的负极连接接线柱H(19),所述接线柱H(19)为整个电路的地线,即公共负极接线端;所述发光二极管(6)与限流电阻(20)串联后,正极性一端连接接线柱G(17),负极性一端连接公共负数接线柱H(19);所述开关(18)与非门电路(5)的输入、输出端并联。
2.根据权利要求1所述的一种基于霍尔效应的逻辑电路演示器,其特征在于:所述电压传感器(21)连接数据采集器(22),所述数据采集器(22),通过USB连接笔记本电脑;所述电压传感器(21)的输入端一端连接公共负极接线柱H(19),另一端连接探头(23),用于探测各门电路输入、输出端口的高低电平,所述直流电源(7)的负极还连接电源负极电平指示器(32)。
3.根据权利要求1所述的一种基于霍尔效应的逻辑电路演示器,其特征在于:各门电路都包含一个继电器,它相当于一个自动开关。
4.根据权利要求1所述的一种基于霍尔效应的逻辑电路演示器,其特征在于:所述磁铁架用于放置小磁铁,便于取走小磁铁。
5.根据权利要求1所述的一种基于霍尔效应的逻辑电路演示器,其特征在于:所述各接线柱用于连接导线,或通过探头(23)测定各接线柱所在位置处的输入、输出波形,或用于测定各接线柱所在位置处的高低电平。
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