DE202016100933U1

DE202016100933U1 - Teaching system for electrical engineering

Info

Publication number: DE202016100933U1
Application number: DE202016100933.2U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-02-22
Filing date: 2016-02-22
Publication date: 2016-03-14
Anticipated expiration: 2026-02-23

Abstract

Lehrsystem für Elektrotechnik bestehend aus einer Grundplatte ausgeführt als Leiterplatte für die Aufnahme von elektronischen Bauteilen 5-1, die bestückt ist mit einer Reihe von elektrischen und elektronischen Bauelementen 1-6 dadurch gekennzeichnet, dass Die Anschlüsse der Bauelemente 1-7 zu einer nummerierten Schalterreihe 2-1 geführt und mit jedem der zugeordneten Schalter an einem Kontakt elektrisch verbunden sowie der andere Kontakt jedes Schalters mit dem Schalter der gleichen Position jeder anderen Schalterreihe auf dem Lehrsystem elektrisch verbunden ist, um einen schaltungstechnischen Knoten 1-1 bis 1-5 zu realisieren.Teaching system for electrical engineering consisting of a base plate designed as a circuit board for receiving electronic components 5-1, which is equipped with a number of electrical and electronic components 1-6, characterized in that the connections of the components 1-7 to a numbered row of switches. 2 -1 and electrically connected to each of the associated switches on one contact and the other contact of each switch is electrically connected to the switch of the same position of each other row of switches on the teaching system to realize a circuit node 1-1 to 1-5.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Lehrsystem für die praktische Vermittlung von Grundkenntnissen in der Elektrotechnik.The present invention relates to a teaching system for the practical imparting of basic knowledge in electrical engineering.

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung bezieht sich auf ein Lehrsystem für Elektrotechnik und Elektronik. Die Vermittlung von Grundkenntnissen in Elektrotechnik ist nachhaltig nur möglich, wenn den Lernenden die Gelegenheit zu eigenen, praktischen Übungen gegeben wird. Häufig sind die Lerngruppen in der Grundausbildung aber relativ groß und oft ist es aus organisatorischen und vor allem aus Kostengründen nicht möglich, eine geeignete Laborausstattung für alle Lernenden zur Verfügung zu stellen. Der übliche Ansatz zur Lösung des Problems besteht in Lernkoffern, die in relativ kompakter Form alle notwendigen Bauteile für Versuche bereithalten und über Steckfelder mittels Kabeln Verbindungen zwischen den Bauteilen realisieren können (vgl. Deutsche Gebrauchsmuster 7121048 und 7217824 ). Die bekannten Systeme sind zwar für eine Grundlagenausbildung prinzipiell geeignet, sie weisen aber vor allem hinsichtlich der nach wie vor hohen Kosten pro Arbeitsplatz sowie der unübersichtlichen Natur von Kabelverbindungen große Schwächen auf. Bisher ist kein Lehrsystem bekannt, das sowohl preislich in der Größenordnung eines Lehrbuchs liegt, als auch eine übersichtliche und auf einen Blick nachvollziehbare Verschaltung von elektronischen Komponenten ermöglicht und damit einen nachhaltigen Lernerfolg gewährleistet.The invention relates to a teaching system for electrical engineering and electronics. Basic knowledge of electrical engineering is only possible if the learners are given the opportunity to do their own practical exercises. However, the learning groups in the basic training are often relatively large and often it is not possible for organizational reasons, and above all for reasons of cost, to provide suitable laboratory equipment for all learners. The usual approach to solving the problem consists in learning cases that hold in a relatively compact form all the necessary components for experiments and can implement connections between the components via patch panels by means of cables (see. German utility model 7121048 and 7217824 ). Although the known systems are in principle suitable for basic training, they have great weaknesses, above all with regard to the still high costs per workstation and the confusing nature of cable connections. So far, no teaching system is known, which is both priced on the order of a textbook, as well as a clear and at a glance traceable interconnection of electronic components and thus ensures a sustainable learning success.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Lehrsystem für die effektive Vermittlung von Grundlagen der elektronischen Schaltungstechnik bereitzustellen.It is therefore an object of the present invention to provide an improved teaching system for the effective communication of fundamentals of electronic circuit technology.

Demgemäß offenbart die vorliegende Erfindung ein Lehrsystem mit folgenden Merkmalen:
Eine Grundplatte ausgeführt als Leiterplatte für die Aufnahme von elektronischen Bauteilen, die fertigt bestückt ist mit einer Reihe von elektrischen und elektronischen Bauelementen. Die Bauelemente weisen z. B. zwei oder drei elektrische Anschlüsse auf, die auf der Leiterplatte direkt verdrahtet sind. Jeder Anschluss wird dabei zu einer nummerierten Schalterreihe geführt und mit jedem der zugeordneten Schalter an einem Kontakt elektrisch verbunden. Der andere Kontakt eines Schalters dient zum direkten Aufbau von Knotenverbindungen, d. h. alle Schalter auf der Leiterplatte mit derselben Position in einer Schalterreihe sind auf der Knotenseite elektrisch miteinander verbunden. Durch die wahlfreie Anschaltung eines Bauelement-Kontaktes an einen Knoten lassen sich beliebige Schaltnetze mit einer beliebigen Anzahl der verfügbaren Bauelemente ohne die Verwendung von Kabeln aufbauen. Die Anzahl der möglichen Knoten wird dabei durch die Anzahl der Schalter pro Bauelemente-Kontakt festgelegt. Ein weiteres Merkmal löst das Problem, dass unter Umständen von einem Bauelement verschiedene Varianten mit unterschiedlichen elektrischen Werten eingesetzt werden sollen. Damit nicht für jede Variante eine eigene Schalterreihe vorgesehen werden muss, werden alle Varianten mittels einer zusätzlichen Schalterreihe wahlfrei parallel geschaltet und als ein gemeinsames Bauelement an die Knotenschalterreihe angeschlossen.Accordingly, the present invention discloses a teaching system having the following features:
A base plate designed as a printed circuit board for receiving electronic components, which is equipped with a number of electrical and electronic components. The components have z. B. two or three electrical connections, which are wired directly to the circuit board. Each port is thereby routed to a numbered row of switches and electrically connected to each of the associated switches on a contact. The other contact of a switch is used for the direct construction of node connections, ie all switches on the circuit board with the same position in a row of switches are electrically connected to each other on the node side. By the optional connection of a device contact to a node can be built any switching networks with any number of available components without the use of cables. The number of possible nodes is determined by the number of switches per component contact. Another feature solves the problem that may be used by a device different variants with different electrical values under certain circumstances. So that no separate switch row must be provided for each variant, all variants are optionally connected in parallel by means of an additional row of switches and connected as a common component to the node switch row.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass es mittels Kabelverbindungen auf einem Steckbrett nicht möglich ist, ein sowohl kostengünstiges als auch übersichtliches Lehrsystem aufzubauen.The present invention is based on the recognition that it is not possible by means of cable connections on a breadboard to build both a cost effective and clear training system.

Die vorliegende Erfindung sieht daher ein Lehrsystem vor, das beliebige elektrische und elektronische Bauteile auf einer Leiterplatte übersichtlich anordnet und fest verdrahtet. Die Bauteile können zwei Anschlüsse besitzen wie z. B. Widerstände und Kondensatoren, oder mehr Anschlüsse wie z. B. Transistoren und Operationsverstärker. Jeder Bauteilanschluss wird erfindungsgemäß zu einer Schalterreihe geführt und mit jeweils einem Kontakt der Schalter verbunden. Damit stehen also zu jedem Bauelement Anschluss eine Reihe von schaltbaren Anschlüssen zur Verfügung. Schaltungstechnisch gesehen realisieren die Schalter Knoten in einem Netzwerk. Durch das Anschalten eines Bauelement Anschlusses an einen Knoten wird eine elektrische Verbindung zu anderen Bauelementen am selben Knoten hergestellt. Durch die nummerierten Schalter ist für die Lernenden sofort ersichtlich, an welchem Knoten einer Schaltung ein bestimmtes Bauelement angeschlossen ist. Im Gegensatz zu unübersichtlichen, maschenorientierten Kabelverbindungen lässt der knotenorientierte Aufbau einer elektrotechnischen Schaltung einen deutlich verbesserten und nachhaltigen Lernerfolg erwarten. Bauelemente wie Widerstände und Kondensatoren, die üblicherweise mit verschiedenen Werten in Schaltungen vorkommen, werden generisch realisiert. Dazu werden zwischen die Anschlüsse der generischen Bauelemente mehrere reale Bauelemente mit verschiedenen Werten wahlfrei parallel zuschaltbar angeordnet. Damit lassen sich sowohl die Werte der jeweiligen Bauelemente einzeln als auch eine Reihe von Zwischenwerten erzeugen, die sich aus der Parallelschaltung ergeben.The present invention therefore provides a teaching system that arranges and hardwires any electrical and electronic components on a printed circuit board. The components can have two connections such. B. resistors and capacitors, or more connections such. B. transistors and operational amplifiers. Each component connection is guided according to the invention to a row of switches and each connected to a contact of the switch. Thus, a number of switchable connections are available for each component connection. In circuit terms, the switches realize nodes in a network. Turning on a device connector to a node establishes an electrical connection to other devices on the same node. The numbered switches make it immediately apparent to the learner at which node of a circuit a certain component is connected. In contrast to confusing, mesh-oriented cable connections, the knot-oriented design of an electrotechnical circuit promises significantly improved and sustainable learning success. Components such as resistors and capacitors, which commonly have different values in circuits, are realized generically. These are between the connections of the generic Components several real components with different values optionally arranged in parallel switchable. This allows the values of the respective components to be generated individually as well as a number of intermediate values resulting from the parallel connection.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:The present invention will be explained in more detail with reference to the exemplary embodiments indicated in the schematic figures of the drawings. It shows:

1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer elektrotechnischen Schaltung; 1 a block diagram of an embodiment of an electrical circuit;

2 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Knotenanschaltung eines Bauelements; 2 a block diagram of an embodiment of a node connection according to the invention of a component;

3 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen generischen Bauelements mit Knotenanschaltung und Variantenschaltung; 3 a block diagram of another embodiment of a generic device according to the invention with node connection and variant circuit;

In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen – sofern nichts Anderes angegeben ist – mit denselben Bezugszeichen versehen worden.In all figures, the same or functionally identical elements and devices - unless otherwise stated - have been given the same reference numerals.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer elektrotechnischen Schaltung mit Bauelementen 1-6, Anschlüssen von Bauelementen 1-7 und Knoten 1-1 bis 1-5 als Verbindungen von Bauelemente Anschlüssen. Aufgabe eines Lernenden im Sinne dieses Lehrsystems ist es, die schaltungstechnische Darstellung in eine reale Schaltung umzusetzen und zu verstehen. 1 shows a block diagram of an embodiment of an electrical circuit with components 1-6 , Connections of components 1-7 and knots 1-1 to 1-5 as connections of components connections. The task of a learner in the sense of this teaching system is to translate the circuit representation into a real circuit and to understand it.

2 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines Bauelements im Lehrsystem 1-6, das an seinen Anschlüssen 1-7 jeweils eine Schalterreihe 2-1 aufweist. Erfindungsgemäß erfolgt die Umsetzung einer Schaltung im Lehrsystem durch die Zuordnung eines Knotens (1-1 bis 1-5) zu einer Schalterposition im Lehrsystem und Umlegen der zugehörigen Schalter 2-1 der benötigten Bauelemente 1-6. 2 shows a block diagram of an embodiment of a device in the teaching system 1-6 at its terminals 1-7 one row of switches each 2-1 having. According to the implementation of a circuit in the teaching system by the assignment of a node ( 1-1 to 1-5 ) to a switch position in the teaching system and flipping the associated switch 2-1 the required components 1-6 ,

3 zeigt ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen generischen Bauelements 3-1 mit Knotenanschaltung 2-1/2-2 und Variantenschaltung 3-2/3-3. Dabei wird eine spezifische Bauelemente Variante 3-2 durch die zugeordneten Schalter 3-3 an die Bauelemente Anschlüsse 2-2 angeschaltet und mit den Knotenschaltern 2-1 an die jeweiligen Knoten 1-1 bis 1-5 angeschlossen. Bezugszeichen 1-1 bis 1-5 Knoten einer elektrotechnischen Schaltung 1-6 elektrotechnisches Bauelement 1-7 Anschlüsse eines Bauelements 2-1 Schalterreihe für die Knotenanschaltung 3-1 Generisches Bauelement 3-2 Bauelemente Ausführungsvariante 3-3 Schalter für die Varianten Auswahl 3 shows a block diagram of another embodiment of a generic device according to the invention 3-1 with node connection 2-1 / 2-2 and variant circuit 3-2 / 3-3 , This is a specific components variant 3-2 through the associated switches 3-3 to the components connections 2-2 switched on and with the node switches 2-1 to the respective nodes 1-1 to 1-5 connected. reference numeral 1-1 to 1-5 Node of an electrical circuit 1-6 electrotechnical component 1-7 Connections of a component 2-1 Switch row for node connection 3-1 Generic component 3-2 Components variant 3-3 Switch for the variants selection

ZusammenfassungSummary

Die vorliegende Erfindung offenbart ein neuartiges Lehrsystem für die elektrotechnische Grundlagenausbildung, das aus einer Grundplatte ausgeführt als mit elektronischen Bauelementen bestückte Leiterplatte besteht. Jeder Anschluss eines Bauelements wird dabei zu einer nummerierten Schalterreihe geführt und mit jedem der zugeordneten Schalter an einem Kontakt elektrisch verbunden. Der andere Kontakt eines Schalters dient zum direkten Aufbau von Knotenverbindungen, d. h. alle Schalter auf der Leiterplatte mit derselben Position in einer Schalterreihe sind auf der Knotenseite elektrisch miteinander verbunden. Durch die wahlfreie Anschaltung eines Bauelement-Kontaktes an einen Knoten lassen sich beliebige Schaltnetze mit einer beliebigen Anzahl der verfügbaren Bauelemente ohne die Verwendung von Kabeln aufbauen. Die Anzahl der möglichen Knoten wird dabei durch die Anzahl der Schalter pro Bauelemente-Kontakt festgelegt. Durch den Einsatz von generischen Bauelementen können auch Bauelemente mit unterschiedlichen elektrischen Werten eingesetzt werden.The present invention discloses a novel teaching system for the basic electrical engineering education, which consists of a base plate designed as equipped with electronic components printed circuit board. Each connection of a component is guided to a numbered row of switches and electrically connected to each of the associated switches on a contact. The other contact of a switch is used for the direct construction of node connections, ie all switches on the circuit board with the same position in a row of switches are electrically connected to each other on the node side. By the optional connection of a device contact to a node can be built any switching networks with any number of available components without the use of cables. The number of possible nodes is determined by the number of switches per component contact. Through the use of Generic components can also be used components with different electrical values.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 7121048 U [0002]
DE 7217824 U [0002]

Claims

Teaching system for electrical engineering consisting of a base plate designed as a printed circuit board for receiving electronic components 5-1 , which is equipped with a number of electrical and electronic components 1-6 characterized in that the connections of the components 1-7 to a numbered row of switches 2-1 and electrically connected to each of the associated switches on one contact, and the other contact of each switch is electrically connected to the switch of the same position of each other row of switches on the teaching system, to a circuit node 1-1 to 1-5 to realize.

Teaching system for electrical engineering according to claim 1, characterized in that a component as a generic component 3-1 can be realized, the different variants with different electrical values 3-2 implemented in that all variants by means of an additional switch row 3-3 optionally connected in parallel and as a common component to the node switch row 2-1 can be connected.