Die Erfindung betrifft ein Demonstrationsmodell zur Darstellung
von Sinusfunktionen gekoppelt mit den entsprechenden Drehzeigern.
Die Erfahrung hat gezeigt, daß Schüler in den Fächern Mathematik,
Physik, Elektrotechnik oder dergleichen Probleme mit
Sinusschwingungen, Drehzeigern und Phasenverschiebungen haben.
Dieses Modell ermöglicht es dem Lehrer, seinen Schülern auf
einfache Weise den Zusammenhang zwischen Sinusschwingungen deren
Phasenverschiebungen und den entsprechenden Drehzeigern
darzustellen. Mit diesem Gerät kann er sowohl allgemeine
Problemstellungen als auch spezielle Übungsaufgaben für die
gesamte Schülerschaft optisch darstellen.The invention relates to a demonstration model for illustration
of sine functions coupled with the corresponding rotary pointers.
Experience has shown that students in mathematics,
Physics, electrical engineering or similar problems with
Have sine waves, rotation pointers and phase shifts.
This model allows the teacher to look at his students
simple way the relationship between sine waves
Phase shifts and the corresponding rotary pointers
to represent. With this device he can do both general
Problems as well as special exercises for the
visualize the entire student body.
Eine Sinuskurve entsteht als Projektion eines gegen den
Uhrzeigersinn drehenden Zeigers auf eine zeitlich fortlaufende
senkrechte Achse, wobei die Sinusschwingung genau bei einer 360-
Grad-Umdrehung des Drehzeigers eine Periode durchläuft.A sine curve is created as a projection of one against the
Clockwise rotating pointer to a chronological one
vertical axis, the sine wave exactly at a 360-
Degree rotation of the rotary pointer goes through a period.
Ist die Sinusschwingung phasenverschoben, dann bildet der
Drehzeiger mit der waagerechten Achse einen der
Phasenverschiebung entsprechenden Winkel. Mit der Erfindung wird
erreicht, daß eine oder mehrere Sinuskurven in einem Achsenkreuz
längs der Abszisse bewegt werden oder umgekehrt, daß ein
Ordinatenmaßstab die Sinuskurven abfährt. Gleichzeitig ist diese
Längsbewegung gekoppelt mit einer rotierenden Welle, auf der die
den Kurven entsprechenden Zeiger befestigt sind. Diese zeigen den
Winkel der Kurven sowie die Phasenverschiebung der Kurven unter
einander an. Die Projektion der Zeiger auf die Ordinate stellt
die Augenblickswerte der Sinusschwingungen dar. Diese kann man
auf der mit einem Maßstab versehenen senkrechten Achse ablesen.
Nach dem Ausführungsbeispiel wird dies dadurch erreicht, daß zur
Visualisierung ein Overhead-Projektor benutzt wird. Deshalb
bestehen alle zur Veranschaulichung notwendigen Teile aus
durchsichtigem Material. Das Gerät besteht aus einer
durchsichtigen Festplatte (1), die seitlich mit zwei
Führungsleisten (2) fest verbunden ist. Unterhalb der Festplatte
läßt sich ein beweglicher, durchsichtiger Schieber (3) mit einem
Schiebeknopf (8) zwischen den Führungsleisten verschieben.If the sine wave is out of phase, the rotary pointer forms an angle with the horizontal axis corresponding to the phase shift. With the invention it is achieved that one or more sinusoidal curves are moved along the abscissa or vice versa, that an ordinate scale follows the sinusoidal curves. At the same time, this longitudinal movement is coupled to a rotating shaft on which the pointers corresponding to the curves are attached. These show the angle of the curves and the phase shift between the curves. The projection of the pointers onto the ordinate represents the instantaneous values of the sine waves. These can be read off on the vertical axis provided with a scale. According to the exemplary embodiment, this is achieved in that an overhead projector is used for the visualization. Therefore, all parts necessary for illustration are made of transparent material. The device consists of a transparent hard disk ( 1 ), which is firmly connected to the side with two guide strips ( 2 ). Below the hard disk, a movable, transparent slide ( 3 ) with a slide button ( 8 ) can be moved between the guide rails.
Die Längsbewegung des Schiebers (3) bewirkt die Drehung des
Trägerrades (5) mittels Zahnstange (3) und Zahnrad (4).The longitudinal movement of the slide ( 3 ) causes the rotation of the carrier wheel ( 5 ) by means of a rack ( 3 ) and gear ( 4 ).
Auf der Festplatte (1) ist das Achsenkreuz des Liniendiagramms
ohne Maßzahlen sowie die Skalierung der Drehzeiger in Bogen- und
Gradmaß aufgedruckt. Um verschiedene Aufgabenstellungen der
eingangs beschriebenen Lehrgebiete darstellen zu können, sind die
Sinuskurven, die Ordinaten- und die Abszissenmaßstäbe sowie die
Zeiger auf Folien aufgedruckt. Die einfache Handhabung, genaue
Justierung und Austauschbarkeit der Folien wird durch Fixier
stifte und Lochung der Folien ermöglicht.The axis cross of the line diagram without dimensions as well as the scaling of the rotary pointer in radians and degrees are printed on the hard disk ( 1 ). The sine curves, the ordinate and abscissa scales as well as the pointers are printed on foils in order to be able to represent various tasks of the teaching areas described at the beginning. The easy handling, precise adjustment and interchangeability of the foils is made possible by fixing pins and perforation of the foils.
Bei einer Aufgabenstellung mit mehreren Sinuskurven können
mehrere Folien aufeinander aufbauend aufgelegt werden. Die Folien
(12) mit den Sinuskurven und dem Abszissenmaßstab werden auf die
Festplatte (1) aufgelegt. Die Folie (14) mit dem Ordinatenmaßstab
wird auf den Schieber (3) aufgelegt. Die runden Zeigerfolien
werden auf das Trägerrad (5) aufgelegt und sind gleichzeitig
durch die Trägerwelle (6) zentriert. Damit die Zeiger den
entsprechenden Sinuskurven zugeordnet werden können und die
Unterscheidung der Zeiger bzw. Sinuskurven untereinander besser
erkennbar ist, werden diese durch verschiedene transparente
Farben und/oder verschiedenen Linienarten (gestrichelt,
gepunktet) dargestellt. Die Zeiger werden justiert, indem man mit
dem Schieber (3) den Ordinatenmaßstab auf einen Nulldurchgang der
entsprechenden Sinuskurve fährt. In dieser Stellung wird der
Zeiger auf 0 bzw. 180 Grad eingestellt. Durch Verfahren des
Schiebers kann jeder Momentanwert der Kurven angefahren und dabei
die Rotation der Drehzeiger beobachtet werden. Jetzt kann man am
Ordinatenmaßstab den Momentanwert der Sinuskurve und am
Abszissenmaßstab wie auch am Drehzeiger die zugehörigen
Gradzahlen ablesen. Um dem Anwender die Arbeit zu erleichtern,
kann er auf eine Sammlung von gerechneten Aufgaben aus den
bereits erwähnten Lehrgebieten zurückgreifen. Zu jeder Aufgabe
ist ein Foliensatz vorhanden. Will der Anwender eigene Aufgaben
darstellen, erhält er ungelochte Sinusfolien in verschiedenen
Farben und Amplituden. Dazu gibt es die entsprechenden, den
Amplituden angepaßten Abszissenmaßstäbe, welche nur die nackte
Stricheinteilung aufweisen. Jetzt muß der Anwender nur noch die
Maßstäbe mit den Werten und Einheiten seiner Aufgabe beschriften.
Dieses Gerät ist besonders geeignet für die Problemstellungen der
Elektrotechnik, speziell der Wechselstromtechnik. Die Kombination
von Widerständen, Spulen und Kondensatoren im Wechselstromkreis
bewirkt, daß es zu Phasenverschiebungen zwischen Strom und
Spannung kommt. Mit der Erfindung können sämtliche
Einzelspannungen und Ströme sowie Gesamtspannungen und
Gesamtströme dargestellt werden.For a task with several sine curves, several foils can be placed on top of each other. The foils ( 12 ) with the sine curves and the abscissa scale are placed on the hard disk ( 1 ). The film ( 14 ) with the ordinate scale is placed on the slide ( 3 ). The round pointer foils are placed on the carrier wheel ( 5 ) and are centered at the same time by the carrier shaft ( 6 ). So that the pointers can be assigned to the corresponding sine curves and the differentiation of the pointers or sine curves from one another can be better recognized, these are represented by different transparent colors and / or different line types (dashed, dotted). The pointers are adjusted by moving the ordinate scale to a zero crossing of the corresponding sine curve with the slide ( 3 ). In this position, the pointer is set to 0 or 180 degrees. Any momentary value of the curves can be approached by moving the slider and the rotation of the rotary pointers can be observed. Now you can read the instantaneous value of the sine curve on the ordinate scale and the associated degrees on the abscissa scale as well as on the rotary pointer. In order to make the work easier for the user, he can fall back on a collection of calculated tasks from the teaching areas already mentioned. There is a set of slides for each task. If the user wants to represent his own tasks, he receives unperforated sinus foils in different colors and amplitudes. For this purpose there are the corresponding abscissa scales, which are adapted to the amplitudes and have only the bare line division. Now the user only has to label the scales with the values and units of his task. This device is particularly suitable for the problems of electrical engineering, especially AC technology. The combination of resistors, coils and capacitors in the AC circuit causes phase shifts between current and voltage. With the invention all individual voltages and currents as well as total voltages and total currents can be represented.