CN2893823Y - 电容式传感演示器 - Google Patents
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Abstract
一种电容式传感演示器，它是通过电容三点式振荡器产生的高频振荡信号，通过串联的两个电容，一个是定值电容，一个是用两个正对的有一定间隔距离的金属板构成的传感电容。当高频信号通过两个串联的电容时，两个电容按一定比例进行分压；当传感电容里面进入物体时，其电容的容量就发生相应的变化，它分得的电压也相应的发生变化，通过放大电路对这一变化的电压进行放大，然后用发光二极管显示出传感电容器里面是否有物体。
Description
所属技术领域
本实用新型涉及一种供高中物理教材中关于“传感器及其应用”一章内容的进行演示实验的教学仪器。
背景技术
因2005级高二物理换用新教材(人民教育出版社)，增添了“传感器及其应用”一章内容。虽然日常生活中，学生也接触到了一些象声音传感器，光敏传感器的一些应用，但是绝大多数学生还没有接触过电容式传感器的应用。
发明内容
为了辅助教学，拓宽学生的知识面，激发学生探求知识的欲望，加深学生对电容式传感器的理解和认识，本实用新型提供了一种电容式传感演示器。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：该电容式传感演示器主要由四部分构成，第一部分主要是由传感电容、定值电容、电感线圈和一个三极管构成的电容三点式振荡器；第二部分主要是由四个三极管构成的放大及开关电路；第三部分主要是由发光二极管和一个限流电阻构成的显示电路。第四部分主要是由一个降压变压器，桥式整流，滤波电容和一个三端稳压器构成的电源供电电路。
传感电容器是用两块正对的金属板构成，两金属板间隔一定的距离。
传感电容器作为电容三点式振荡器的反馈电容。当电容三点式振荡器通电后，电容三点式振荡器开始振荡。从交流通路来看，传感电容器与定值电容器相串联。正常情况下，传感电容器的电容较小，根据电容器电容的定义式C＝Q/U知，传感电容器两端的高频电压较大，其反馈到构成电容三点式振荡器的三极管基极的电平也较高。此时构成电容三点式振荡器的三极管的集电极电平较低，该低电平通过放大电路工作后，使与发光二极管串联的三极管饱和导通，发光二极管通电发光，表示传感电容器处于正常状态。
当两金属板之间有介质时，比如把手或其它物体放入两金属板之间时，相当于电容器电容的介电常数ε增大，根据电容器电容的公式C＝εs/4πkd知，电容器的电容变大，根据电容器电容的定义式C＝Q/U知，传感电容器两端的高频电压变小，其反馈到构成电容三点式振荡器的三极管基极的电平也较小。此时构成电容三点式振荡器的三极管的集电极电平变高，该高电平通过放大电路工作后，使与发光二极管串联的三极管处于截止状态，发光二极管断电熄灭，表示传感电容器两金属板之间有了介质或者说有了物体。
本实用新型的有益效果是，辅助教学，能帮助学生具体的理解电容式传感器的概念、原理和应用。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是传感电容器的侧视图。
图2是电感线圈的正视图。
图3是本实用新型的电路原理图。
图4是本实用新型的实施例的主视图。
图中1.传感电容器，2.电感线圈，3.定值电容，4.反馈电容，5.可调电阻，6.三极管(7)的集电极电阻，7.三极管，8.三极管(9)的集电极电阻，9～12.三极管，13.限流电阻，14.发光二极管，15.5V三端稳压器，16.滤波电容，17.电源开关，18～21.整流二极管，22.电容式传感演示器面板。
具体实施方式
在图1中，两块正对的金属板构成传感电容器。每块金属板的尺寸是15cm×5cm，两金属板相距15cm左右。
在图2中，电感线圈(2)是在外径3mm左右的骨架上用细漆包线密绕22匝而成。
在图3中，220V的交流电通过变压器降压，四个二极管(18)～(21)进行桥式整流，电容(16)滤波，三端稳压器(15)稳压后给整个电路供电；定值电容(3)、传感电容器(1)、电感线圈(2)与三极管(7)构成电容式三点振荡器；(9)～(12)组成放大及开关电路；限流电阻(13)与发光二极管(14)构成显示电路。
当闭合电源开关(17)时，整个电路得电工作，电容三点式振荡器开始工作。为了使整个电路正常工作，在断开电感线圈(2)的前提下，用多用表毫安档监测三极管(7)集电极电流，调节可变电阻(5)，当集电极电流在0.16mA～0.20mA之间时，整个电路调整完毕，接通电感线圈(2)，整个电路就可以正常工作了。
正常情况下，传感电容器(1)中没有任何物体，传感电容器(1)的电容较小，根据电容器电容的定义式C＝Q/U知，传感电容器两端的高频电压较大，通过电容(4)反馈到三极管(7)基极的高频电压较大，所以三极管(7)的基极电流较大，三极管(7)的集电极电流也较大，因此电阻(6)分压较大，三极管(7)的集电极电压较小，所以三极管(9)基极电压较低，基极电流较小，发射极电流也较小，所以三极管(10)处于微导通状态，所以三极管(10)的集电极电压较高，所以三极管(11)、(12)组成的复合管处于饱和导通状态，所以发光二极管(14)通电发光。发光二极管(14)通电发光，表示传感电容器(1)中没有任何物体。
当传感电容器(1)中进入物体时，会使传感电容器(1)电容的介电常数ε增大，根据电容器电容的公式C＝εs/4πkd知，电容器的电容变大，根据电容器电容的定义式C＝Q/U知，传感电容器(1)两端的高频电压变小，通过电容(4)反馈到三极管(7)基极的高频电压变低，基极电流变小，集电极电流变小，电阻(6)分压变小，三极管(7)集电极电压变高，相当于三极管(9)基极电压变高，基极电流变大，发电极电流变大，所以流入三极管(10)的基极电流也变大，使三极管(10)饱和导通，三极管(10)集电极电平降低，于是(11)、(12)组成的复合管的基极电平降低，(11)、(12)组成的复合管截止，发光二极管(14)失电熄灭。表示传感电容器(1)中进入了物体。
在图4的实施例中，传感电容器(1)置于面板(22)中间，发光二极管(14)置于面板(22)上面，电源开关(17)置于面板(22)右下角。
Claims (2)
1.一种电容式传感演示器，在一块电路板上，按照电容三点式振荡器电路、放大及开关电路、发光二极管和一个限流电阻构成的显示电路的顺序进行电连接，其特征是：传感电容器作为电容三点式振荡器的振荡电容。
2.根据权利要求1所述的电容式传感演示器，其特征是：传感电容器用两块正对的有一定间隔距离的金属板构成。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 200620005990 CN2893823Y (zh) | 2006-02-16 | 2006-02-16 | 电容式传感演示器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN 200620005990 CN2893823Y (zh) | 2006-02-16 | 2006-02-16 | 电容式传感演示器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN2893823Y true CN2893823Y (zh) | 2007-04-25 |
Family
ID=38061979
Family Applications (1)
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| CN 200620005990 Expired - Fee Related CN2893823Y (zh) | 2006-02-16 | 2006-02-16 | 电容式传感演示器 |
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| CN (1) | CN2893823Y (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101968551A (zh) * | 2010-08-26 | 2011-02-09 | 刘家发 | 便携式金属探测装置 |
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2006
- 2006-02-16 CN CN 200620005990 patent/CN2893823Y/zh not_active Expired - Fee Related
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