CN201829102U - 电容器充放电图形显示教学演示器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种教学演示仪器，具体涉及一种电容器充放电图形显示教学演示器，其特征在于：包括供电电源、时基振荡器、指示灯、电容器充放电转换开关和输出接线柱；电源电路包括直流9V供电端、滤波电容器和带电位器开关；时基振荡器电路包括时基集成电路块、电阻器、电位器、电容器和二极管；指示灯电路包括电阻器和发光二极管；电容器充放电转换开关电路包括三极管、双刀双掷开关、单刀双掷开关、电阻器和电容器；输出接线柱包括红色接线柱和黑色接线柱；本实用新型电容器充放电图形显示教学演示器借助示波器荧光屏，教学中便于让学生直观形象看到电容器通过电阻充电或放电的曲线图，让学生容易理解、掌握电容器充放电规律。

Description

电容器充放电图形显示教学演示器 

技术领域

本实用新型涉及一种教学仪器，具体涉及一种电容器充放电图形显示教学演示器。 

背景技术

目前，在高中物理、职高电子电工类课程教学中，讲解电容器在电路中的充电或放电规律时，教师在没有贵重专业设备的情况下，通常是在黑板上直接画电容器的充电或放电时电容器上电压(通过的电流)随时间变化的曲线图来描述。本实用新型的目的就是为了设计一种配合示波器使用，能演示电容器充电或放电过程中，在电容器上电压(通过的电流)随时间变化的曲线图像，使抽象现象变为直观显示，让学生更容易理解电容器充电或放电规律。本实用新型电容器充放电图形显示教学演示器配合示波器使用，性能稳定、经久耐用、操作简单和制造成本低，可广泛应用在各类学校专业课教学中讲述电容器在电路中作用，演示电容器充电或放电电流(电压)随时间变化的规律，达到形象、直观教学，便于学生理解、掌握。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述的技术不足，提供一种电容器充放电图形显示教学演示器，借助实验室常用的示波器，教师在上课讲述电容器充电或放电规律时，电流(电压)随时间变化的抽象图像变为直观显示图像。该产品性能稳定、经久耐用、操作简单和制造成本低，本实用新型可广泛应用在各类学校专业课教学中讲述电容器在电路中作用，演示电容器充电或放电电流(电压)随时间变化的规律，达到形象、直观教学，便于学生理解、掌握。 

为能达到上述发明目的，所采用的技术方案是，一种电容器充放电图形显 示教学演示器，其特征在于：包括供电电源、时基振荡器、指示灯、电容充放电转换开关电路和输出接线柱；所述供电电源其电路由直流+9V供电端、开关K1和滤波电容器C2组成，开关K1串联在直流+9V供电端和电路之间，滤波电容器C2正极端接在所述电源开关K1后的正极端，滤波电容器C2负极端连接供电电源的负极端，开关K1和电位器W在结构上联动在一起；所述时基振荡器其电路由时基集成电路块IC、电阻器R1、电阻器R2、电位器W、电容器C1和二极管D组成，时基集成电路块IC的脚4、脚8连接所述电源开关K1后的正极端、其脚6、脚2相连一起接电容器C1和电位器的相连接点、其脚7外接电阻器R1、电阻器R2和二极管D的正极端，电阻器R1另一端连接所述电源开关K1后的正极端，二极管D和电阻器R2并联后与电位器W、电容器C1相串联连接，电容器C1另一端和时基集成电路块IC的脚1相连接并接在所述电源负极端；所述指示灯电路由电阻器R3和发光二极管LED串联连接，电阻器R3一端接在所述电源开关K1后的正极端，发光二极管LED的负极端和时基集成电路块IC的脚3、电阻器R4相连接；所述电容充放电转换开关电路由三极管V1、三极管V2、双刀双掷开关K2-1、双刀双掷开关K2-2、单刀双掷开关K3、单刀双掷开关K4、电阻器R4、电阻器R5、电阻器R6、电容器C4、电容器C3组成，双刀双掷开关K2-1和双刀双掷开关K2-2在结构上连动在一起，双刀双掷开关K2-1的公共端和电阻器R4相连接、其放电端与三极管V1的基极相连接、其充电端与三极管V2的基极相连接，三极管V1和三极管V2的集电极连接在一起与单刀双掷开关K3的公共端、电容器C3、电容器C4相连接，三极管V1的发射极接在所述电源开关K1后的正极端，三极管V2的发射极接在所述电源的负极端，双刀双掷开关K2-2的公共端与电阻器R5、电阻器R6相交点连接，双刀双掷开关K2-2的充电端与所述电源开关K1后的正极端相连，双刀双掷开关K2-2的放电端及单刀双掷开 关K4的公共端接所述电源负极；所述输出接线柱包括红色接线柱和黑色接线柱，红色接线柱连接单刀双掷开关K3的公共端，黑色接线柱接在所述电源的负极端。 

按照本实用新型所提供的电容器充放电图形显示教学演示器，其特征在于：所述时基集成电路块IC采用NE555型号，三极管V1采用PNP型的C9015型号，三极管V2采用NPN型的C9013型号。 

有益效果：本实用新型电容器充放电图形显示教学演示器配合示波器使用，性能稳定、经久耐用、操作简单和制造成本低，可广泛应用在各类学校专业课教学中讲述电容器在电路中作用，演示电容器充电或放电电流(电压)随时间变化的规律，达到形象、直观教学，便于学生理解、掌握。 

附图说明

附图是本实用新型提供的电容器充放电图形显示教学演示器电路连接原理图。 

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述： 

附图是本实用新型提供的电容器充放电图形显示教学演示器电路连接原理图。如图所示，一种电容器充放电图形显示教学演示器，其特征在于：包括供电电源、时基振荡器、指示灯、电容充放电转换开关和输出接线柱；所述供电电源其电路包括直流9V供电端、滤波电容器和带电位器开关；所述时基振荡器其电路包括时基集成电路块IC、电阻器、电位器、电容器和二极管；所述指示灯其电路包括电阻器和发光二极管；所述电容充放电转换开关其电路包括三极管、双刀双掷开关、单刀双掷开关、电阻器和电容器；所述输出接线柱包括红色接线柱和黑色接线柱。所述电容充放电曲线演示器供电电源分别和时基振荡 器、指示灯、电容充放电转换开关电路相连接。 

附图中，R1-R6选用1/4W的碳膜电阻器，R1、R2：100K，R3：2.2K，R4：6.2K，R5：10K，R6：33K，W：0-470K带开关电位器；C1：0.068uF，C2：100uF，C3：0.1uF，C4：0.22uF，IC：NE555，V1：C9015，V2：C9013，D：IN4148，K3、K4：拔动式单刀双掷开关，K2：拔动式双刀双掷开关，LED：绿色的发光二极管。 

工作原理：本实用新型电容器充放电图形显示教学演示器，采用一块时基集成电路块NE555和外围元件电阻器R1、电阻器R2、电位器W及振荡电容器C1构成占空比约为50％振荡器，电位器W和开关K1是合为一体的的联动电位器，调节W可改变输出占空比大小，经电阻器R4输出控制三极管V1、三极管V2基极，改变三极管V1、三极管V2导通或截止时间，通过控制三极管快速导通和截止，对电容器进行快速的电量释放或电量补充，即电容器的放电或充电，借助示波器就可以在荧光屏上清楚看到一条电容通过电阻充电或放电的曲线。三极管V1为PNP型三极管，演示放电曲线时可对电容器电量进行快速充电；三极管V2为NPN型三极管，演示充电曲线时可对电容器电量进行快速放电；K1为控制电源开关；双刀双掷开关K2由K2-1和K2-2合为一体组成，为充电、放电状态转换开关，进行充电和放电状态转换；K3为不同阻值选择开关；K4为不同容量选择开关；LED为绿色发光二极管，是电源通电的指示器，同时显示时基集成电路是否处于正常工作；R5、R6为可选择的充放电电阻器；C3、C4为可选择的充放电电容器；C2为100uF/16V电容器，稳定电路电压作用；电源为9V叠层电池提供。闭合电源开关K1，当K2开关拔到充电位置时，可演示电容充电曲线图，振荡器输出端经电阻器R4控制三极管V2基极，由于三极管的快速开关特性，对电容器每次阻容充电结束后，对电容器进行快速电量释放，以便再次进 行阻容充电；当K2开关拔到放电位置时，可演示电容放电曲线图，振荡器输出端经R4控制三极管V1基极，由于三极管的快速开关特性，对电容器每次阻容放电结束后，对电容器进行快速电量补充，以便再次进行阻容放电。由于送给示波器的充电电流(电压)曲线或放电电流(电压)曲线的重复频率快，因此可以清楚地看到这条充电或放电曲线。通过拔动选择开关K3、K4时，即选择的电阻阻值或电容容量改变时，电容器上电压(通过的电流)随时间变化的曲线图也随之变化；输出端分别和红色、黑色接线柱相连接。 

该电容器充放电图形显示教学演示器的形体由两部分组成，一是焊接上述元器件的印刷板，面积大小为50mm×40mm，另一部分为安装固定印刷板的白色塑料外壳，面积为65mm×55mm，在塑料外壳正面离中心左右各20mm处开两个小口固定安装φ10mm的红色接线柱和黑色接线柱，作为信号输出端；在塑料外壳正面离中心正上方35mm处开一φ10mm小孔固定0-470K带开关电位器W作开关和调节作用。 

使用方法：用信号线把红色接线柱连接到示波器的“Y输入”端，黑色接线柱连接到示波器“地”端，调节示波器上扫描、增益等微调旋扣，再调节本实用新型电容器充放电图形显示教学演示器上电位器W，直到示波器上显示稳定、清晰、位置合适的充电或放电曲线图为止。 

虽然结合附图描述了本实用新型的实施方式，但是本领域普通技术人员在所附权利要求的范围内不需要创作性劳动就能作出的各种变形或修改仍属本专利的保护范围。 

Claims (2)

1.一种电容器充放电图形显示教学演示器，其特征在于：包括供电电源、时基振荡器、指示灯、电容充放电转换开关电路和输出接线柱；

所述供电电源其电路由直流+9V供电端、开关K1和滤波电容器C2组成，开关K1串联在直流+9V供电端和电路之间，滤波电容器C2正极端接在所述电源开关K1后的正极端，滤波电容器C2负极端连接供电电源的负极端，开关K1和电位器W在结构上联动在一起；

所述时基振荡器其电路由时基集成电路块IC、电阻器R1、电阻器R2、电位器W、电容器C1和二极管D组成，时基集成电路块IC的脚4、脚8连接所述电源开关K1后的正极端、其脚6、脚2相连一起接电容器C1和电位器的相连接点、其脚7外接电阻器R1、电阻器R2和二极管D的正极端，电阻器R1另一端连接所述电源开关K1后的正极端，二极管D和电阻器R2并联后与电位器W、电容器C1相串联连接，电容器C1另一端和时基集成电路块IC的脚1相连接并接在所述电源负极端；

所述指示灯电路由电阻器R3和发光二极管LED串联连接，电阻器R3一端接在所述电源开关K1后的正极端，发光二极管LED的负极端和时基集成电路块IC的脚3、电阻器R4相连接；

所述电容充放电转换开关电路由三极管V1、三极管V2、双刀双掷开关K2-1、双刀双掷开关K2-2、单刀双掷开关K3、单刀双掷开关K4、电阻器R4、电阻器R5、电阻器R6、电容器C4、电容器C3组成，双刀双掷开关K2-1和双刀双掷开关K2-2在结构上连动在一起，双刀双掷开关K2-1的公共端和电阻器R4相连接、其放电端与三极管V1的基极相连接、其充电端与三极管V2的基极相连接，三极管V1和三极管V2的集电极连接在一起与单刀双掷开关K3的公共端、电容器C3、电容器C4相连接，三极管V1的发射极接在所述电源开关K1后的正极端， 三极管V2的发射极接在所述电源的负极端，双刀双掷开关K2-2的公共端与电阻器R5、电阻器R6相交点连接，双刀双掷开关K2-2的充电端与所述电源开关K1后的正极端相连，双刀双掷开关K2-2的放电端及单刀双掷开关K4的公共端接所述电源负极；

所述输出接线柱包括红色接线柱和黑色接线柱，红色接线柱连接单刀双掷开关K3的公共端，黑色接线柱接在所述电源的负极端。

2.根据权利要求1所述的电容器充放电图形显示教学演示器，其特征在于：所述时基集成电路块IC采用NE555型号，三极管V1采用PNP型的C9015型号，三极管V2采用NPN型的C9013型号。 

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