CN2241370Y

CN2241370Y - 电压、电源作用的模拟演示器

Info

Publication number: CN2241370Y
Application number: CN 95210568
Authority: CN
Inventors: 苑自宽
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-05-23
Filing date: 1995-05-23
Publication date: 1996-11-27
Anticipated expiration: 2005-05-23

Abstract

本实用新型涉及一种用于演示电压、电源作用的演示器，由显示器及其控制电路构成。显示器包括分别设于电源区内、位于电源区两端的导体区内和连接两导体区的导线区内的发光二极管组。控制电路包括分别控制导线区内及电源区内二极管工作并产生流动效果的时序循环电路和控制导体区内二极管工作并产生逐个点亮或逐个熄灭效果的递增导通或导增截止电路。通过各控制电路中的开关可模拟演示电压、电源积累电荷及电源保护电压的作用。

Description

电压、电源作用的模拟演示器

本实用新型涉及一种教育装置，更确切地说是涉及一种用于演示电压、电源作用的显示装置。

在中学物理电压一节的教学实践中，为了使学生能理解电压及电源的概念及作用，教师往往借助于具有不同水位的两个容器来引出概念，先说明水压及水压是造成水流的原因，再推理说明不同的电荷之间存在电压，电压使自由电荷定向移动形成电流；再进一步说明要使两容器间保持水压就要利用抽水机作动力源，要使导体两端保持一定的电压就要用电源，因此电源是保持电压的装置。由于只能利用这种类比的方法去教学，学生完全靠自我想象力理解记忆，不仅枯燥无味，而且达不到教学效果。

本实用新型的目的是设计一种演示电压、电源作用的模拟演示器，从而将以往的类比式教学改变为直观式教学，使抽象的知识具有可视性，提高学生的学习积极性及教学效果，同时也减轻了教师的负担。

本实用新型电压、电源作用的模拟演示器，用发光二极管模拟电荷，再利用一控制电路来控制设置在显示板上的这组发光二极管组的工作状态，实现模拟演示作用。

本实用新型电压、电源作用的模拟演示器，由显示器及显示器的控制电路构成，其特征在于：

所述的显示器是发光二极管组，并分别排列在显示板上的电源区、位于电源区两端的左、右导体区和连接两导体区的导线区中；

所述的控制电路包括控制电源区发光二极管组工作并产生流动效果的第一时序循环电路，控制导线区发光二极管组工作并产生流动效果的第二时序循环电路和控制左、右导体区内发光二极管组工作并产生电荷积累及消失效果的递增导通或递增截止电路。

所述的第一时序循环电路是集成循环驱动器，所述电源区的发光二极管组均分成三个串联二极管组，每个串联二极管组的正端接循环驱动器的一个时序输出端，三个串联二极管组的负端通过电阻接地。

所述的第二时序循环电路是集成循环驱动器，所述导线区的发光二极管组均分成九个串联二极管组，其中一、四、七串联二极管组正端并接在集成循环驱动器的第一个时序输出端上，二、五、八串联二极管组正端并接在集成循环驱动器的第二个时序输出端上，三、六、九串联二极管组正端并接在集成循环驱动器的第二个时序输出端上，一、二、三串联二极管组负端通过电阻R1接地端，四、五、六串联二极管组负端通过电阻R2接地端，七、八、九串联二极管组负端通过电阻R3接地端。

所述递增导通或递增截止电路由控制递增速度的电压变换电路和与左导体区或右导体区中的发光二极管数目相同的驱动电路构成，各驱动电路顺序连接；所述驱动电路包括电阻R4、R5、R6、R7、R8、R9，pnp三极管T1、npn三极管T2，电容C1和连动开关；位于左导电区中的一个发光二极管串接位于右导电区中对应位置处的一个发光二极管再串接R9后并接R8并跨接在T2集电极与电源正端间，T2集电极与后一级驱动电路R4一端连接，R4另一端连接C1一端、T1基极和R5一端，R5另一端接连动开关一端，连动开关另一端及T2发射极接地，C1另一端接电源正端，T1发射极接R6一端，R6另一端接电源变换电路输出端，T1集电极接R7一端，R7另一端接T2基极。

第一、第二时序循环电路工作时，位于电源区及导线区的发光二极管分段顺序亮灭，产生电荷流动效果，表示电荷的定向移动形成电流，位于左、右导体区的发光二极管递增亮、灭模拟电荷积累或减少过程，电荷积累产生电压，电荷减少电压消失。

下面结合实施例附图进一步说明本实用新型的技术

图1是模拟演示器显示板结构示意图；

图2是模拟演示器控制电路图。

参见图1，实施例共采用92只发光二极管表示电荷，其中15号设置在电源区D内，用LED1-LED15表示，32只均等设置在左、右导体区A、B内，用LED16-LED47表示，LED16、LED18、LED20……LED46(偶数)设置在左导体区A内(可采用红色发光二极管)，LED17、LED19、LED21……LED47(奇数)设置在右导体区B内(可采用另一种颜色的发光二极管)，45只发光二极管设置在导线区C内，用LED48-LED92表示。

图中，E为接线柱用于外接电源，显示板上还设置有钮子开关K1、K4、K5，连动开关K2、K3。电源区D、导体区A、B及导线区C，可分别用彩色线条框出，使产生明显的视觉效果。

参见图2，IC1为集成循环驱动器(5G167)，有三个时序循环输出端，各输出端分别接有LED1-LED5的串联二极管组、LED6-LED10的串联二极管组和LED11-LED15的串联二极管组、当与IC1振荡控制端连接的K4-2，J2-1均闭合时，循环驱动器IC1停止时序循环作用。当IC1以时序循环方式工作时，电源区D中二极管按亮一熄二的方式工作，产生流动效果。

IC2为集成循环驱动器(5G167)，有三个时序循环输出端，LED48-LED92均分成9组，每组为5只串联二极管，当与IC2振荡控制端连接的J1-1闭合时，循环驱动器IC2停止时序循环作用。当IC2以时序循环方式工作时，导线区C中二极管按亮一熄二的方式工作，产生流动效果。

LED16-LED47分设在16个驱动电路中(图中只示出第1、2及第16个驱动电路，省略13个驱动电路)驱动电路共使用16只开关，采用两只8力连动开关K2、K3，分别用K2-1、K2-2……K3-1……K3-8表示。控制递增速度的电压变换电路由三极管T3、电位器W1及电阻R10、R11构成，调节W1可调节T3发射极电位。三极管T4、T5及其外围元件用于驱动断电器J2，三极管T6、T7及其外围元件用于驱动继电器J1，J1、J2的动触点J1-1、J2-1分别接于循环驱动器IC2、IC1的振荡控制端中。当最后一级驱动电路的T2导通时，T4、T5导通，J2吸合；当该T2截止时T6、T7导通，J1吸合。

将K1置ON位置，将K2、K3同时置ON位置，导体区A、B内的LED16-LED47均被点亮；再将K4置ON位置，同时将K2、K3同时置OFF位置，导线区C内的发光二极管LED48-LED92亮一熄二，按时序循环，产生电荷流动效果，同时导体A、B区中的发光二极管由于驱动电路中C1充放电所带来的延迟作用而逐个熄灭(电荷减少)，直至全部熄灭，此时导线区C中点亮的发光二极管由于J1-1作用而定位；若再将K2、K3同时置ON位置，导体区A、B内的发光二极管又均被点亮，导线C区中的发光管又开始定向移动；若再将K2、K3同时置OFF位置，导体区A、B中被点亮的发光管又逐个熄灭……，上述过程用于模拟演示电压的作用。

将K1置ON位置，将K5置ON位置，电源区D中的发光二极管LED1-LED15亮一熄二，按时序循环，形成流动效果，同时导体区A、B中的发光管由于驱动电路中C1充放电所带来的延迟作用而逐个点亮并保持，直至全部点亮，此时电源区D中被点亮的发光二极管由于J2-1作用而停止流动，若将K1置OFF再置ON，又可重复上述过程，上述过程可用于模拟演示电源积累电荷的作用。

在上述过程基础上将K4置ON位置，电源区D及导线区C内被点亮的发光管同时向同一方向流动，但导体区A、B内发光管被点亮的数目不增也不减；此时若将K5置OFF位置，电源区D内的发光二极管全部熄灭，导体区A、B中的发光管也逐个熄灭，直至全部熄灭，上述过程用于模拟演示电源保持电压的作用。

本实用新型可形象地模拟电荷的积累、电荷的减少，电荷的定向移动、电压的作用、电源的作用等，使抽象的知识形象化，将抽象思维教学变为直观形象教学，不仅提高学生的学习兴趣，还可增进学习效果。

Claims

1、一种电压、电源作用的模拟演示器，由显示器及显示器的控制电路构成，其特征在于：

2、根据权利要求1所述的电压、电源作用的模拟演示器，其特征在于：所述的第一时序循环电路是集成循环驱动器，所述电源区的发光二极管组均分成三个串联二极管组，每个串联二极管组的正端接循环驱动器的一个时序输出端，三个串联二极管组的负端通过电阻接地。

3、根据权利要求1所述的电压、电源作用的模拟演示器，其特征在于：所述的第二时序循环电路是集成循环驱动器，所述导线区的发光二极管组均分成九个串联二极管组，其中一、四、七串联二极管组正端并接在集成循环驱动器的第一个时序输出端上，二、五、八串联二极管组正端并接在集成循环驱动器的第二个时序输出端上，三、六、九串联二极管组正端并接在集成循环驱动器的第二个时序输出端上，一、二、三串联二极管组负端通过电阻R1接地端，四、五、六串联二极管组负端通过电阻R2接地端，七、八、九串联二极管组负端通过电阻R3接地端。

4、根据权利要求1所述的电压、电源作用的模拟演示器，其特征在于：所述递增导通或递增截止电路由控制递增速度的电压变换电路和与左导体区或右导体区中的发光二极管数目相同的驱动电路构成，各驱动电路顺序连接；所述驱动电路包括电阻R4、R5、R6、R7、R8、R9，pnp三极管T1、npn三极管T2，电容C1和连动开关；位于左导电区中的一个发光二极管串接位于右导电区中对应位置处的一个发光二极管再串接R9后并接R8并跨接在T2集电极与电源正端间，T2集电极与后一级驱动电路R4一端连接，R4另一端连接C1一端、T1基极和R5一端，R5另一端接连动开关一端，连动开关另一端及T2发射极接地，C1另一端接电源正端，T1发射极接R6一端，R6另一端接电源变换电路输出端，T1集电极接R7一端，R7另一端接T2基极。