綜合電學led演示儀的製作方法

2023-05-30 11:51:51 3

專利名稱：綜合電學led演示儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種綜合電學LED演示儀，屬於大專院校和中學的物理等相關課 程的教學演示領域。
背景技術：
目前教學中的電磁感應是用電流表來演示電路中的感應電流和感應電流方向的， 由於需要根據電流計指針的偏轉方向來判斷感應電流方向，因而實驗時必須先驗證電流方 向與指針偏轉方向的關係，而指針由於慣性會使偏轉比較混亂，直接影響實驗的效果。而自感現象演示也通常都是分別用兩個燈泡的電路來演示通路和斷路的自感，這 樣用兩個線路分開來顯示，易給學生一個錯覺仿佛在一個電路中只在通電時才有自感現 象發生，而在另一個電路中則只是在斷電時才有自感現象發生。同時燈泡的亮滅也不能顯 示自感電動勢的方向。因此需要對實驗電路進行改進，使電路既能演示通電的自感現象、又 能演示斷電的自感現象。傳統電容的充放電，同樣是應用電流和電壓表來演示和觀察，但由於充放電的時 間短、電流小，所以演示很不明顯，效果也不好。本實用新型通過結合控制電路和新型的高亮LED發光二極體，直觀的將電磁感應 和自感以及電容的充放電現象表現出來。與傳統常用的演示方法相比，更加具有形象和便 於觀察的特點。

實用新型內容本實用新型綜合電學LED演示儀針對現有演示儀所存在的缺點，提出一種結合新 型高亮LED和控制電路的綜合電學LED演示儀，滿足大專院校和中學的物理等相關課程的 教學演示要求。本實用新型包含綜合電學LED演示儀主機、外接電感線圈和磁鐵。綜合電學LED 演示儀主機外部設置有電流表和電流表精度選擇開關、電磁感應演示開關、自感演示開關 和自感調節電位器，以及電容充放電演示開關、功能選擇開關和兩組高亮LED，演示儀主機 內部具有電容充放電演示電路和自感現象演示電路。演示儀利用多種高亮LED的變化來演 示電容的充放電現象、電磁感應現象和自感現象，便於學生的觀察和認識。在進行電磁感應和自感現象的演示中，本實用新型分別用兩組4隻串聯的不同顏 色的高亮LED反向並聯來進行演示，在電磁感應和自感現象的演示中，用高亮LED來代替原 來自感演示中使用的電燈，在演示中通過高亮LED與電流表的結合，利用不同顏色的LED的 發光來表示不同的電流方向，通過高亮LED發光的亮度變化和電流表指針的幅度變化來表 示電流的大小，明顯提高了教學效果。在電容的充放電演示中，利用SF3914集成晶片及外圍電路，通過電路驅動和控制 高亮LED的顯示，能觀察到LED按順序逐個點亮和逐個的熄滅。很直觀的演示出了電容器 所存電量的逐漸增多以及所存電量逐漸減少的過程，使學生對電容器存儲電荷有了更直接
3的認識，同時利用高亮LED更便於學生的觀察和理解電容器的充放電過程。本實用新型採用了多種顏色的新型高亮的LED，它們發光亮度高，亮度的變化更利 於觀察，使得演示更為清楚。紅光高亮LED選用型號為5308URC的LED，發光亮度(光強) 可達18000-20000mcd，電壓為1. 8-2. 2V，黃光高亮LED，選用型號為5308UYC，發光亮度為 18000-20000mcd,電壓為1. 8-2. 2V，用於自感的白光高亮LED選用YJMlOW型，發光亮度為 60000mcd,電壓為 3. 0-3. 6V。同時本演示儀所採用的電流表為指針式雙向電流表，並增加了電流表的精度選擇 開關，對應不同的電流可選用不同的精度，在LED亮度變化同時能直觀看到電流表指針的 幅度變化，增加了演示的生動和形象。演示儀利用控制電路和新型高亮LED的結合，來改進電容器的充放電過程、電磁 感應現象、自感現象的演示實驗。使實驗現象非常直觀，便於學生觀察和理解實驗現象。既 能激發學生的學習興趣，也利於學生總結分析實驗結果。
圖1是綜合電學LED演示儀，圖1中1是綜合電學LED演示儀主機，2是電流表，3 是電流表精度選擇開關，4是外接電感線圈接線柱，5是電磁感應演示開關，6是自感演示開 關，7是自感調節電位器，8是電容充放電演示開關，9是功能選擇開關，10是電感演示高亮 LED, 11是電容充放電演示高亮LED。圖2是電容充放電演示電路圖。圖3是自感現象演示電路圖具體實施方式
演示儀中D1-D9是用於演示電容充放電的高亮LED (11)，選用紅光高亮LED，型號 為5308URC。用於電磁感應和自感現象演示的高亮LED (10)中左面一組的4個為Dl 1—D14， 選用紅光高亮LED，型號為5308URC，右邊一組的4個為D15—D18，選用黃光高亮LED，型號 為5308UYC。用於自感演示的白光高亮LED為D10，選用的型號為YJM10W，調節電位器R為 500 Ω。在接通電路後調節R阻值，使發光二極體D11-D14與DlO亮度相近。接通開關 Κ1，可以看到電阻支路中的發光二極體D11-D14，比電感支路中的DlO先亮，而切斷開關Kl 時，電阻支路的發光二極體D11-D14熄滅，D15-D18閃亮了一下，DlO逐漸變暗，由此可以 演示說明自感現象。在電容充放電演示中，用集成電路SF3914與高亮LED(D1—D9)組成電壓的顯示電 路。做充電演示時，將開關K2置於1處，電源經Rp3向Cl (電容4700 μ F)充電，使電容器 Cl兩端的電壓逐漸上升，當Cl兩端電壓上升到一定電壓值時，SF3914內部第一級比較器翻 轉，輸出低電平，高亮LED的Dl發光，隨著Cl兩端電壓逐漸上升使SF3914內部比較器逐級 翻轉輸出低電平，就使得高亮LED從Dl到D9逐個發光。從而直觀顯示出電容器的慢慢的 充電過程。當D1-D9全部發光時，表示電容Cl已經充滿。做放電演示時，開關K2置於2處，Cl上的電壓經Rp2和Rp4慢慢的放電，使得集成 電路SF3914的第5腳上的電壓逐漸下降，SF3914內部的比較器逐級翻轉而輸出高電平，高 亮LED按照從D9-D1的順序逐個熄滅，演示出電容的慢慢的放電過程，直到高亮LED的Dl 熄滅，表示電容器Cl放電結束。[0022] 在綜合電學LED演示儀主機上有外接電感線圈的接線柱，通過外接電感線圈和磁 鐵來演示電磁感應，外接電感線圈有1000圈、2000圈和3000圈三種規格來用於對比演示。
權利要求1.一種綜合電學LED演示儀，包含綜合電學LED演示儀主機⑴、外接電感線圈和磁鐵，其 特徵是綜合電學LED演示儀主機(1)外部設置有電流表(2)和電流表精度選擇開關(3)， 電磁感應演示開關(5)、自感演示開關(6)和自感調節電位器(7)，以及電容充放電演示開 關(8)、功能選擇開關(9)和兩組高亮LED(10、11)，演示儀主機(1)內部具有電容充放電 演示電路和自感現象演示電路。
2.根據權利要求1所述的綜合電學LED演示儀，其特徵是演示儀主機上有外接電感 線圈接線柱(4)。
3.根據權利要求1所述的綜合電學LED演示儀，其特徵是其電容充放電演示電路採 用了集成晶片SF3914及外圍電路來驅動和控制高亮LED的發光。
4.根據權利要求1所述的綜合電學LED演示儀，其特徵是採用了多種顏色的高亮 LED，所採用的紅光高亮LED的型號為5308URC，所採用的黃光高亮LED的型號為5308UYC， 所採用的白光高亮LED的型號為YJM10W。
5.根據權利要求1所述的綜合電學LED演示儀，其特徵是所採用的電流表為指針式 雙向電流表(2)。
專利摘要本實用新型涉及一種綜合電學LED演示儀，包含綜合電學LED演示儀主機和電感線圈、磁鐵等組成部分，綜合電學LED演示儀主機包括電流表和電流表精度選擇開關，電磁感應、自感和電容充放電演示開關，功能選擇開關以及高亮LED和內部控制電路。演示儀利用多種高亮LED的變化來演示電容的充、放電現象、電磁感應現象和自感現象，便於學生的觀察和認識，使教學更為直觀和形象。演示儀結構合理，操作方便，教學效果好，適合於大專院校和中學的物理等相關課程的教學演示。
文檔編號G09B23/18GK201788611SQ20102010803
公開日2011年4月6日 申請日期2010年2月4日 優先權日2010年2月4日
發明者汪建 申請人:汪建