安全用電演示器的製作方法
2023-10-06 14:17:14
專利名稱：安全用電演示器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電學用教具，尤其涉及一種安全用電演示器。
現有自製的安全用電教具由於其選用的地面電場為一敷銅板，其電場為間斷式，模擬人體在電場內移動甚受限制，演示操作很不方便，由於考慮到演示者的安全，演示中一般不用220V電源，而由電池供電，以低壓模擬高壓，但因此導致跨步電壓很低，而導電板電阻又較大，往往使顯示困難，另外，模擬人體的穩定站立也是需予解決的問題。
本實用新型的目的在於設計一種既安全又方便且體積小、重量輕，又能使人體觸電時能明顯顯示的安全用電演示器，而且在演示操作中模擬人體能穩定站立。
本實用新型的目的是這樣實現的一種安全用電演示器包括有一盒體及裝置於盒體內的電池、模擬人體、設置於模擬人體內的顯示燈、兩根帶導線的電桿、兩根帶夾頭的軟線，其特徵在於模擬電場為由設置於盒內的1／4圓周的導電紙與電池的正、負極相連而形成，導電紙上圓心和圓周上分別設有與電池相聯接的中心電極和圓周電極，導電紙下面設置一扇形鐵板；其模擬人體為一塑料人體，其上設有電源開關、演示轉換開關、發光二極體組和印刷電路板，其兩腳底設有磁感應強度高的磁片，其中電路板由一與跨步阻抗相匹配的高阻抗低功耗的差動放大器、開關管以及與開關管相聯接的環形計數輸出電路所組成。
本設計的安全用電演示器的優點為功能齊全，它既可作人站在絕緣物上兩手分別觸摸火線、零線的觸電演示，又能作人站在地面一手觸摸火線的觸電演示，還能作跨步電壓的觸電演示，另外因其採用導電紙作模擬電場和電池作電源，以及在導電紙下和人體腳下分別設置了鐵塊和磁片，所以安全性高、人站立穩，電場為連續電場，所以演示操作很方便，而且採用高阻抗低功耗，差動放大電路和循環計數電路及發光二極體組相聯接，使觸電時顯示更為形象明顯，從而提高觀看者的趣味和接受力。
下面以附圖和實施例對本實用新型結構予以進一步敘述。
圖1為本安全用電演示器的整體結構示意圖。
圖2為
圖1中設置於模擬人體中電路板結構圖。
由
圖1、2可見，本安全觸電演示器由一盒體1及盒體內設有的電池2、φ400mm的1／4圓周導電紙3、模擬人體4、兩根帶導線的電桿5、兩根帶夾頭的軟線6等所組成，導電紙3的中心和圓周上分別設有與電池2可相接的中心電極31和圓周電極32，當此兩電極與電池2的正、負電極相聯時，就形成模擬電場。模擬人體4為一塑料人體，其上設有電源開關K1演示開關K2、設於人體內發光二極體組GD，及小型集成電路板41，其電路板的電路結構由圖2可見，其高阻抗低功耗差動放大電路為－TL062電路，它由二個比較器及電阻R1～R4所組成，其輸出通過二個二極體輸至開關管Q和環形計數輸出電路KD167的輸入端，圖中A、B兩點為輸入，當A、B兩點有電壓差時，電路導通，隨之發光二極體組就循環閃亮而顯示出人體觸電的電流流向。當A為高電位時，發光二極體組燈亮循環為1、3、21；反之，B為高電位時，燈亮顯示為1、2、3、1。發光燈組為三組即1a、2a、3a，1b、2b、3b，及1c、2c、3c，此些燈組分別接於人體的手——手、手——腳，和腳——腳，以完成人雙手觸電，單手觸電及跨步電壓觸電的觸電顯示，而且還可隨著人體左、右手、腳觸電位置的改變，此顯示燈循環轉向也隨之改變。且其循環閃亮給予觀察者動態的顯示。從而使演示更為直觀、清晰，效果更好。
上述三種狀態的演示是通過轉換開關K2來實現的，例如我們作跨步電壓演示，先將A、B兩點接模擬人體的雙腳，A、B兩點電壓，此電壓隨人體在電場內位置及跨步的大、小而改變，當電壓差值達到一定值時通過TL062的場效應管差動低功耗放大器的放大，其輸出端通過隔離二極體使開關管V1導通，與此同時循環計數驅動顯示電路KD－167的6腳為高電位(或低電位)，1、2、7腳三路就有循環驅動輸出，此時轉換開關K2打在C擋，當A點電位高於B點，其輸出的循環程序為1、7、2、1，反之，如B點電位高於A點，則顯示輸出循環程序為1、2、7、1。同樣道理，K2處於a擋時可得出手——手觸電時燈光顯示，K2處於b擋時，可得出手——腳觸電時燈光顯示。
另外，為了使模擬人體能在電場中穩定站立，尤其在演示跨步電壓觸電時，能使操作簡便，本實施例中除了採用由導電紙與電池相聯接構成的模擬連續電場外，為了使模擬人體穩立，在導電紙下設置一扇形鐵板，在模擬人體兩腳底設置磁感應強度高達0.15T的釹鐵硼磁片。
權利要求1.一種安全用電演示器包括有一盒體及裝置於盒體內的電池、模擬人體、設置於模擬人體內的電路板及顯示燈、兩根帶導線的電桿、兩根帶夾頭的軟線，其特徵在於模擬電場為由設置於盒內的1/4圓周的導電紙與電池的正、負極相連而組成，導電紙的圓心和圓周上分別設有與電池相聯接的中心電極和圓周電極，導電紙下面設置一扇形鐵板；其模擬人體為一塑料人體，其上設有電源開關、演示轉換開關、發光二極體組和電路板，其兩腳底設有磁感應強度高的磁片，其中電路塊為由一與跨步阻抗相匹配的高阻抗低功耗的差動放大器、開關管以及與開關管相聯接的環形計數輸出電路所組成。
2.按權利要求1所述的安全用電演示器，其特徵在於所述的導電紙其直徑φ≥400mm。
專利摘要一種安全用電演示器包括有一盒體及設置於盒體內的電池、模擬人體、設置於模擬人體內顯示燈、兩根帶導線電桿、兩根帶夾頭的軟線，盒體內設有1/4圓周的導電紙，它與電池正負極相接組成連續的模擬電場，模擬人體上設有電源開關和演示轉換開關，及由發光二極體組組成的顯示燈和電路塊；在人體雙腳下設置磁片，導電紙下設有鐵板，以便人體穩立，當人體的雙手或雙腳或一手一腳間有一定電壓值時，通過電路的通斷和放大，發光二極體就顯示，以表觸電。
文檔編號G09B23/00GK2178918SQ93247660
公開日1994年10月5日 申請日期1993年12月22日 優先權日1993年12月22日
發明者房德慧, 陳遠順, 張明迪, 王榮家 申請人:國家教育委員會教學儀器研究所, 成都天平儀器廠