CN201639495U - 实验室教学用直流电源供应装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种实验室教学用直流电源供应装置，该装置包括一本体、一电源转换电路、数个输出端子插座、一显示部、一电源线及一电源开关；由电源转换电路中数个相串联之变压整流电路，可在其每两个输出端点之间输出一稳定的1.5伏特电压直流电源，而具有取代一个1.5伏特干电池的功能，这样可以节省每年学校实验室必须购买干电池的成本支出，又有利于环保。

Description

实验室教学用直流电源供应装置

【技术领域】

本实用新型涉及一种实验室教学用直流电源供应装置，具有输出稳定及多种变化低压直流电源的功能，在电学实验课程操作中，可向学生提供所需低压直流电源值，进而取代使用干电池，有利于环保，以及减少购买干电池费用的支出。属于教学实验室中的供电设备。

【背景技术】

自从初中和高中设有理化自然学科的课程后，每位学生除接受一定课时的理论课程外，也必须进入实验室来完成实验操作，假如全国至少有35000所初中，其每一所中学均设有理化教学实验室，而每年超过一千万名初中学生均得开始学习电学的课程，若以六人为一组共享一个干电池来做电学实验，则每年总计所有学校实验室所需购买约150万颗新干电池，若再加计高中、职高及大专工科等实验室所需求的新干电池数量，则每年干电池所需的数量至少在300万颗以上，面对所有学校实验室每年如此庞大数量的干电池使用量，会存在如下缺失：

1.上述每年学校实验室购买新干电池的数量至少150万颗，即代表也会有150万颗废旧电池必须同步回收，其对环保上的负担与冲击只会增加不会减少，而回收废旧干电池作业所衍生的相关成本也无法免除，故此一现象不仅继续每年存在外，也形成环保教育上的一大负面题材。

2.所有学校实验室购买干电池的经费均是由各省、市、县等地方政府教育单位负责编列，对于财政贫富不均的各地方政府而言，常会造成某些学校新学期有新干电池，某些学校却无经费换购新干电池的现象，致使无法购买新干电池的学校，常发生当学生进入实验室却无新干电池可用的情况，老师们也只好以旧干电池进行理论教学，不但间接影响学生平等受教的权利，也对教学成果大打折扣，无怪乎大多数初中学生普遍存在对电学知识及应用常识均缺乏之情形，长年下来也就令人不足为奇了！

3.众所周知，干电池不使用时仍会有衰减现象，学校实验室中的干电池并非处于持续使用的状态，学生未进行实验课程操作时，干电池的电压及电流便会产生自然耗损，待需使用时却又发生电量不足的情形，以致常得在学期中再去加购新干电池，在现代一切讲求节能减排的环保趋势下，其反而形成另一种型式之资源浪费，若想做到物尽其用来发给学生带回家私用以减少浪费，则会因干电池是属于学校经费所购买的公物而无法做到，故目前学校实验室所用的干电池确有造成浪费。

【实用新型内容】

本实用新型一种实验室教学用直流电源供应装置，其目的在于提供：

1、由电源转换电路中数个相串联的变压整流电路，可在其每两个输出端点之间输出一稳定的1.5伏特电压直流电源，从而取代一个1.5伏特干电池，这样可以节省每年学校实验室必须购买干电池的成本支出，又有利于环保；

2、其本体表面上裸设有数个输出端子插座，可变化输出各种低压直流电源，而能满足学生进行相关电学实验课程操作上所需的各种低压直流电源值的条件，并且不必再如往常的习知方式，以双手握持数个干电池来进行串联的不当操作。

3、其本体上的显示部印设有干电池轮廓图样及数个电压数值标示，使学生在实验进行的过程中，可随时目视显示部中的干电池轮廓图样或电压数值标示，来读取得知其当下所使用的直流电压电源值是否正确，进而确保实验操作结果的可靠性与正确度。

4、其电源转换电路中所使用的各电子组件，均是既有大量生产的工业电子组件，故整体制造的成本相当低廉，相较于每年汰换购买新干电池的成本而言，可减少采购成本，以及可重复使用的多重经济效益。

本实用新型一种实验室教学用直流电源供应装置，其特征在于：该直流电源供应装置包括：

一本体，为一长方条中空壳体，具有一顶部面、一底部面、两长侧面及两短侧面，其内部容置有电源转换电路；

一电源转换电路，由一变压器及数个变压整流电路相互串联后组成，而该每一变压整流电路均由一全波整流器、一滤波电容及一稳压电路所构成，其中，全波整流器是由四个二极管组成，并与变压器的二次线圈相接，该稳压电路由一负载电阻及一稽纳二极管(ZenerDiode)ZD组成，经由串联数个变压整流电路后所形成的数个输出端点，在其每两个输出端点之间，提供输出一稳定状态的1.5伏特电压的直流电源；

数个输出端子插座，以等距间隔并呈一直线排列方式而裸设于本体的顶部面上，且该每一输出端子插座的导电端，又分别与该电源转换电路中各个输出端点行相对应接连导通；

一显示部，是印设于本体的顶部面上，其包括数个干电池轮廓图样及数个电压数值标示，其中，该每一个干电池轮廓图样的位置，均介于两相邻输出端子插座之间，再以线条将每一个干电池轮廓图样作相互串联所形成的图示，而置于输出端子插座的其中一侧边位置处，该数个电压数值标示则以尺寸标示的方式，而置于输出端子插座的另一侧边位置处；

一电源线，设于本体的其中一短侧面上，并与本体内部中电源转换电路的变压器的一次线圈相连接，另在其自由端上再接设有一电源插头；及

一电源开关，设于本体的其中一短侧面上，其导电端与电源转换电路相接，控制电源转换电路的启闭状态。

其中，该本体的底部面上更凸设有四个橡胶绝缘垫。

其中，该本体的另一短侧面上更增设有一电源插座。

其中，该本体更设为一三角长条中空壳体，而具有两长侧顶部斜面、两三角短侧面及一底部面，并将该数个输出端子插座及显示部裸设于其中一顶部斜面上。

其中，该本体的另一三角短侧面上设有一电源插座。

其中，该本体的两长侧顶部斜面上，各裸设有数个输出端子插座及显示部。

其中，该显示部中的干电池轮廓图样，更设成指针仪表图样的显示样态。

其中，该显示部中的干电池轮廓图样，更设成数字造形图样的显示样态。

其中，电源转换电路中的变压整流电路，更设由一桥式整流器、一滤波电容、一稳压电路及一限流保护电路所构成，其中，该桥式整流器是与电源转换电路中变压器的二次线圈相接，且该稳压电路由两晶体管，以及一10.5欧姆的负载电阻与一7欧姆的负载电阻串并联组成。

其中，该电源转换电路中每一变压整流电路均各接设有一变压器。

本实用新型的有优点及功效在于：1、能满足学生进行相关电学实验课程操作上所需的各种低压直流电源值的条件，并且不必再如往常的习知方式，以双手握持数个干电池来进行串联的不当操作。2、学生在实验进行的过程中，可随时目视显示部中的干电池轮廓图样或电压数值标示，来读取得知其当下所使用的直流电压电源值是否正确，进而确保实验操作结果的可靠性与正确度。3、整体制造的成本相当低廉，相较于每年汰换购买新干电池的成本而言，可减少采购成本，以及可重复使用的多重经济效益，且有利于环保。

【附图说明】

图1：是本实用新型的立体示意图。

图2：是本实用新型的部分立体示意图。

图3：是本实用新型中电源转换电路的电路图。

图4：是本实用新型操作使用的立体示意图。

图5：是本实用新型中电源转换电路另一实施例的电路图。

图6：是本实用新型中显示部图样的另一实施例示意图。

图7：是本实用新型中显示部图样的又一实施例示意图。

图8：是本实用新型中本体另一短侧面设有插座的立体示意图。

图9：是两组本实用新型串联使用的示意图之一。

图10：是两组本实用新型串联使用的示意图之二。

图11：是本实用新型另一实施例的立体示意图。

图12：是本实用新型另一实施例中本体的短侧面设有插座的立体示意图。

图13：是本实用新型又一实施例的示意图。

图14：是本实用新型中电源转换电路又一实施例的电路图。

图15：是两组本实用新型并联使用的示意图。

图16：是本实用新型中电源转换电路再一实施例的电路图。

图中具体标号如下：

10、10a-本体    11-顶部面       12-底部面       13-长侧面

14-短侧面       15-橡胶绝缘垫   16-电源插座     17-顶部斜面

18-三角短侧面   20-输出端子插座 30-显示部       31-干电池轮廓图样

32-电压数值标示 33-指针仪表图样 34-数字造形图样 40-电源线

41-电源插头 50-电源开关  60、70-导线 61a、61b、71a、71b-接线端子

80-负载灯泡 81-正极端部  82-负极端部 100、200、300、400-电源转换电路

101-变压器 102、201、301、401-变压整流电路 103-全波整流器104、203-稳压电路 105-输出端点 202-桥式整流器 204-限流保护电路C-滤波电容 D1、D2、D3、D4-二极管 Q1、Q2、Q3-晶体管R、R1、R2-负载电阻 R4-回路电阻 ZD-稽纳二极管

【具体实施方式】

如图1至图3所示，本实用新型一种实验室教学用直流电源供应装置，该装置包括：

一本体10，为一长方条中空壳体，具有一顶部面11、一底部面12、两长侧面13及两短侧面14，其内部容置有电源转换电路100(如图3所示)，于底部面12上凸设有四个橡胶绝缘垫15；

一电源转换电路100，由一变压器101及数个变压整流电路102相互串联后组成，该每一变压整流电路102由一全波整流器103、一滤波电容C及一稳压电路104所构成，其中，全波整流器103是由四个二极管D1、D2、D3及D4组成，并与变压器101的二次线圈(secondarycoil)相接，而稳压电路104由一负载电阻R及一1.5V稽纳二极管(Zener Diode)ZD组成，该负载电阻R的作用是用来限定稽纳二极管(Zener Diode)ZD的电流，以免被破坏，并可用来限制短路时的过大电流，以避免负载短路时烧毁电路中的零件；由全波整流器103及滤波电容C，可将来自变压器101二次线圈的3V交流电整流成直流电，同时再经由稳压电路104的稳压作用，便可使变压整流电路102能输出一1.5伏特电压的稳定直流电源，进而将来自市电的交流220V电源，透过该电源转换电路100的每两个输出端点105之间，而得以提供输出一稳定状态的1.5伏特电压直流电源；

数个输出端子插座20，是以等距间隔并呈一直线排列方式而裸设于本体10的顶部面11上，且该每一输出端子插座20的导电端，又分别与电源转换电路100中各个输出端点105行相对应接连导通；

一显示部30，印设于本体10的顶部面11上，其包括数个干电池轮廓图样31及数个电压数值标示32，其中，该每一个干电池轮廓图样31的位置，均介于两相邻输出端子插座20之间，再以线条将每一个干电池轮廓图样31作相互串联所形成的图示，而置于输出端子插座20的其中一侧边位置处，又该数个电压数值标示32则以尺寸标示的方式，而置于输出端子插座20的另一侧边位置处；

一电源线40，设于本体10的其中一短侧面14上，并与本体10内部中电源转换电路100的变压器101的一次线圈(primary coil)相连接，另在其自由端上再接设有一电源插头41；及

一电源开关50，设于本体10的其中一短侧面14上，其导电端与电源转换电路100相接，可控制电源转换电路100的启闭状态；

如图4所示，本实用新型在使用上极为简易，当进行实验室教学操作上的所需电源被设定为一个1.5伏特干电池时，其操作步骤如下：

a.先将一条导线60的其中一接线端子61a插入本体10中任一输出端子插座20内，

b.再将另一条导线70的其中一接线端子71a，经由显示部30选择间隔一个干电池轮廓图样31所对应的输出端子插座20后并插入，即可获得实验所需的1.5伏特直流电源；因间隔一个干电池轮廓图样31的两个相邻输出端子插座20之间，其输出的电压值即是电源转换电路100中每两个输出端点105所输出的电压值，故该导线60的另一接线端子61b与导线70的另一接线端子71b之间的输出电压也即是1.5伏特直流电源，而其与一个1.5伏特干电池所输出的电源也相同，

c.最后，将该导线60的另一接线端子61b与导线70的另一接线端子71b，再分别插入负载灯泡80的负极端部82与正极端部81，即可输入1.5伏特直流电源来使负载灯泡80达成发亮的目的。

若进行实验室教学操作上的所需电源被设定为两个1.5伏特干电池串联成3V时，只需在上述步骤b中将另一条导线70的其中一接线端子71a，经由显示部30选择间隔两个干电池轮廓图样31所对应的输出端子插座20后并插入(如图4中的假想线部份所示)，即可获得实验所需的3伏特直流电源；因此，依前述的操作方式，便可满足实验室教学操作上所需的各种设定的直流电压电源值条件，且学生在实验进行的过程中，可随时目视显示部30中的干电池轮廓图样31或电压数值标示32，来读取得知其当下所使用的直流电压电源值。

再者，若二人以上(含二人)欲同时使用本实用新型时，仍依前述的操作方式各自进行，即可满足各自实验进行操作上所需的各种设定的直流电压电源值条件。

如图5所示，为电源转换电路200的另一实施例，其每一变压整流电路201，更设由一桥式整流器202、一滤波电容C、一稳压电路203及一限流保护电路204所构成，其中，桥式整流器202与变压器101的二次线圈(secondary coil)相接，该稳压电路203则由两晶体管Q1、Q2，以及一10.5欧姆的负载电阻R1与一7欧姆的负载电阻R2串并联组成，其仍可达成输出大小等于DC1.5V的电压值，因晶体管Q2的V_BE的电压降固定为0.6V是不变的，故负载电阻R2两端的压降也为0.6V；该限流保护电路204是由晶体管Q3和回路电阻R4组成，当输出电流超出安全负载或短路时，流经回路电阻R4的电流便会产生0.6V以上的电压降，而使晶体管Q3导通，得将供应晶体管Q1的偏压电流I_R3傍路，而使晶体管Q1输出的电流受到抑制，进而达到电路保护的效果；本电源转换电路200具有更佳的能源效率。

如图6所示，其中，该显示部30中的干电池轮廓图样31，可更设成类似指针仪表图样33的显示态样，仍具同样预期效果。

又如图7所示，其中，该显示部30中的干电池轮廓图样31，也可更设成类似数字造形图样34的显示态样，仍具同样预期效果。

如图8至图10所示，其中，该本体10的另一短面14上更增设有一电源插座16(如图8所示)，可供另一组本实用新型的本体10中电源线40的电源插头41插入(如图9所示)，而形成串联扩大的直流电压电源值范围(如图10所示)，除能提供给更多学生人数的使用需求外，又具有更多直流电压电源值的变化组合。

如图11及图12所示，其中，该本体10a可更设为一三角长条中空壳体，而具有两长侧顶部斜面17、两三角短侧面18及一底部面12，另将数个输出端子插座20及显示部30裸设于其中一顶部斜面17上，使得操作导线60的接线端子61a插入输出端子插座20更具便利性，并提供目视显示部30时具有更佳的视角，另在另一三角短侧面18上设有一电源插座

再如图13所示，其中，该本体10a的两长侧顶部斜面17上，均裸设有数个输出端子插座20及显示部30，其仍具同样的操作便利性及目视显示部30的更佳视角的预期效果。

如图14及图15所示，是电源转换电路300的又一实施例，其中，该每一变压整流电路301均各接设有一变压器101，使得其每两个输出端点105之间除仍具有输出大小等于DC1.5V之电压值外，更可做为两组本实用新型之间进行相互并联的使用(如图15所示)，以获得更大的电流，进而满足实验教学中更大电流值的需求。

如图16及图15所示，是图5中电源转换电路400的再一实施例，其中，该每一变压整流电路401均各接设有一变压器101，使得其每两个输出端点105之间除仍具有输出大小等于DC1.5V的电压值外，更可做为两组本实用新型之间进行相互并联的使用(如图15所示)，以获得更大之电流，进而满足实验教学中更大电流值的需求。

Claims (10)

1.一种实验室教学用直流电源供应装置，其特征在于：该直流电源供应装置包括：

一本体，为一长方条中空壳体，具有一顶部面、一底部面、两长侧面及两短侧面，其内部容置有电源转换电路；

一电源转换电路，由一变压器及数个变压整流电路相互串联后组成，而该每一变压整流电路均由一全波整流器、一滤波电容及一稳压电路所构成，其中，全波整流器是由四个二极管组成，并与变压器的二次线圈相接，该稳压电路由一负载电阻及一稽纳二极管组成，经由串联数个变压整流电路后所形成的数个输出端点，在其每两个输出端点之间，提供输出一稳定状态的1.5伏特电压的直流电源；

数个输出端子插座，以等距间隔并呈一直线排列方式而裸设于本体的顶部面上，且该每一输出端子插座的导电端，又分别与该电源转换电路中各个输出端点行相对应接连导通；

一显示部，是印设于本体的顶部面上，其包括数个干电池轮廓图样及数个电压数值标示，其中，该每一个干电池轮廓图样的位置，均介于两相邻输出端子插座之间，再以线条将每一个干电池轮廓图样作相互串联所形成的图示，而置于输出端子插座的其中一侧边位置处，该数个电压数值标示则以尺寸标示的方式，而置于输出端子插座的另一侧边位置处；

一电源线，设于本体的其中一短侧面上，并与本体内部中电源转换电路的变压器的一次线圈相连接，另在其自由端上再接设有一电源插头；及

一电源开关，设于本体的其中一短侧面上，其导电端与电源转换电路相接，控制电源转换电路的启闭状态。

2.根据权利要求1所述的实验室教学用直流电源供应装置，其特征在于：该本体的底部面上更凸设有四个橡胶绝缘垫。

3.根据权利要求1所述的实验室教学用直流电源供应装置，其特征在于：该本体的另一短侧面上更增设有一电源插座。

4.根据权利要求1所述的实验室教学用直流电源供应装置，其特征在于：该本体更设为一三角长条中空壳体，而具有两长侧顶部斜面、两三角短侧面及一底部面，并将该数个输出端子插座及显示部裸设于其中一顶部斜面上。

5.根据权利要求4所述的实验室教学用直流电源供应装置，其特征在于：该本体的另一三角短侧面上设有一电源插座。

6.根据权利要求4所述的实验室教学用直流电源供应装置，其特征在于：该本体的两长侧顶部斜面上，各裸设有数个输出端子插座及显示部。

7.根据权利要求1所述的实验室教学用直流电源供应装置，其特征在于：该显示部中的干电池轮廓图样，更设成指针仪表图样的显示样态。

8.根据权利要求1所述的实验室教学用直流电源供应装置，其特征在于：该显示部中的干电池轮廓图样，更设成数字造形图样的显示样态。

9.根据权利要求1所述的实验室教学用直流电源供应装置，其特征在于：电源转换电路中的变压整流电路，更设由一桥式整流器、一滤波电容、一稳压电路及一限流保护电路所构成，其中，该桥式整流器是与电源转换电路中变压器的二次线圈相接，且该稳压电路由两晶体管，以及一10.5欧姆的负载电阻与一7欧姆的负载电阻串并联组成。

10.根据权利要求1所述的实验室教学用直流电源供应装置，其特征在于：该电源转换电路中每一变压整流电路均各接设有一变压器。

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