专利名称：激光式数字转速计示教仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及工科院校中的教学仪器，即激光式数字转速计示教仪。
背景技术：
《电子技术》是一般工科院校的重要基础课程，包括“模拟电子技术”和“数字电子技术”两部分，该课程实践性很强，在以往的教学过程中，一般要在5周后才能开设基本器件与基本电子线路的单一实验。光学习理论比较枯燥，难以激发学生的兴趣，急需要研制一些用于课堂演示教学的示教仪器，激光式数字转速计是一种包含了模拟电子技术、数字电子技术和检测传感技术的小型仪器，目前市场中虽然有类似的测量仪器，能用于生产中，但过于紧密，不能打开看清内部的结构，所以不能用于教学。
发明内容
为了激发学生的求知欲望、产生浓厚的学习兴趣，能够把“模拟电子技术”、“数字电子技术”和“检测与传感技术”清晰地连贯起来，帮助学生建立“实际电子系统”的完整概念，本实用新型提供一种轻巧方便、容易操作、具有趣味性的激光式数字转速计示教仪。
这种激光式数字转速计示教仪，包括测速板和主机两部分，中间有电缆相连，其特征在于测速板上固定有微型电机和激光探测器，微型电机的转轴上贴有反光铝箔，主机包括机箱和电路板，电路板上，时基电路、门电路、译码驱动显示电路与示教操作电路顺序连接，电源电路和上述各电路相连。
激光探测器内装有激光发射器和激光接收三极管，激光接收三极管分别和前置放大电路、激光对准指示电路电连接，前置放大电路和两级与非门整形输出测速脉冲电路连接。
在主机的电路板上，电源电路由电源变压器、桥式整流、滤波、稳压、交直流切换电路依次连接而成，电源开关和熔断器串连在电源变压器前面；时基电路由与非门电路、石英晶体和6个10分频器电路连接而成；门电路包括门控电路和主控门电路，门电路由2个双D触发器、1个与非门和延时清零电路组成；译码驱动与显示电路由计数器电路和译码驱动显示电路组成，译码驱动电路和7段数码管相连；示教操作电路由探头输入、检测与自校、秒脉冲显示、手动清零、延时清零调整电路依次连接而成。
主电路板上电源电路、时基电路、门电路、译码驱动与显示电路、示教操作电路分区设置。
本实用新型采用交直流双电源供电、不受电网停电的影响，结构上，测速板与主机分离、主机上各个单元电路分区设置、主机上还设置了“示教操作电路”，这样既可完整示数，又可采用测速板和主机分别示教，主机示教中还可演示、介绍各个单元电路，使示教过程具有层次性，更加清晰，本实用新型轻巧方便、容易操作，具有趣味性，用于课堂演示教学，能够激发学生的求知欲望、产生浓厚的学习兴趣，能够把“模拟电子技术”、“数字电子技术”和“检测与传感技术”清晰地连贯起来，帮助学生建立“实际电子系统”的完整概念，从而活跃课堂教学、有效地提高上述课程的教学质量。
图1是本实用新型测速板平面布置图图2是本实用新型激光探测器结构示意图图3是本实用新型原理框图图4是本实用新型主机电路板分区设置图图5是本实用新型电源电路、测速板电路、主控门电路、译码驱动与显示电路和手动清零电路图图6是本实用新型时基电路、门控电路和示教操作电路图具体实施方式
以下结合附图对具体实施方式
详述如下图中1、激光探测器，2、激光探测LED指示，3、可调支架，4、微型电机，5、反光铝箔，6、电机开关，7、信号与电源馈线，8、馈线插头，9、底板，10、KCL激光器，11、3DU33光敏三极管，12、3DG6三极管前置放大，13、74LS26两级与非门整形输出测速脉冲，14、激光探测器电源开关。
在图1中测速板包括激光探测器1、激光探测LED指示2、可调支架3、微型直流电机4、反光铝箔5、电机开关6、信号与电源馈线7、馈线插头8、底板9。可调支架3、电机4和开关6均安装在底板9上。
在图2中激光探测器1内装有KCL激光器10、3DU33光敏三极管接收11、3DG6三极管前置放大12、KCL激光对准LED指示2、74LS26两级与非门整形输出测速脉冲13和激光探测器电源开关14。
激光探测器1结构紧凑，安装在可调支架3上，便于激光探测器1对准微型直流电机4转轴上的反光铝箔5；使用红色KCL激光器10探测转速，光点集中、醒目，便于课堂示教讲解；红色LED对准指示2可以避免激光反射寻迹过程的盲目性，较快对准。
激光探测器1的电源与测速脉冲信号输出通过双芯屏蔽电缆馈线插头、插孔连接，同时将电源馈送到微型电机开关6与直流电机4。
测速板与示教仪主机之间通过双芯屏蔽电缆馈线7连接。
在图3中示教仪主机包括主机箱和主机电路板上的电源电路、时基电路、门电路、译码驱动电路、显示电路、示教操作电路。
在图4中，主机电路板上，电源电路、时基电路、门电路、译码驱动与显示电路和示教电路分区布置。
电源电路由电源开关、熔断器、电源变压器、桥式整流、滤波、LM7805CK稳压、电源指示、交直流切换各环节组成，安装在主机电路板下方的白色区域内，便于课堂示教讲解。
时基电路由CMOS与非门TC4011、1.000MHz石英晶体、6个10分频器74LS160组成，安装在主机电路板右边的白色区域内，便于课堂示教讲解。
门电路包括门控电路与主控门电路，由两个双D触发器74LS74、延时清零、主控门74LS26组成，安装在主机电路板的本色区域内，便于课堂示教讲解。
译码驱动与显示电路由计数器74LS160、译码驱动74LS47、七段数码管LTS547R组成，安装在主机电路板左上方的白色区域内，便于课堂示教讲解。
示教操作电路由探头输入、检测与自校、秒脉冲显示、手动清零、延时清零调整各环节组成，安装在主机电路板的本色区域内，便于课堂示教讲解。
在图5、图6中，对各部分电路分析如下1、电源电路分析220V电源经过电源开关、0.5A熔断器送电源变压器，变压器次级9V经过2A熔断器、桥式整流、C1滤波、LED交流电源指示、LM7805CK三端稳压输出5V直流，由交、直流电源选择开关切换后，对示教仪主机与测速板供电，并有LED直流电源指示；直流电源4×1.5V经过二极管导向、选择开关切换后，对示教仪主机与测速板供电。
2、测速板电路分析激光探测器内的KCL激光器产生红色激光束，经过微型直流电机上的反光铝箔反射后，被3DU33光敏三极管接收，由3DG6三极管前置放大，放大后的信号经过74LS26两级与非门整形，把电机转速变换为相应的脉冲信号，当反射激光对准光敏三极管时，红色LED对准指示会自动熄灭；最后转速脉冲信号由双芯屏蔽电缆馈线插孔插头输出与供电，转速脉冲信号由双芯屏蔽电缆馈线送往示教仪主机板探头输入插孔。
3、示教仪主机板电路分析①时基单元1.000MHz石英晶体与CMOS与非门TC4011产生1.000MHz正弦振荡，经过6个74LS160十进制计数器进行6级十分频，得到周期为1秒的秒脉冲，同时送往秒脉冲驱动显示和门电路。
②门电路由时基单元送来的秒脉冲经过CMOS与非门TC4011送到门控触发器，即双D触发器74LS74中的一个；再送到锁闭触发器，即双D触发器74LS74中的另外一个，产生宽度为1秒的秒宽脉冲；秒宽脉冲的周期由延时清零电路确定与调整，锁闭触发器使与非门TC4011在一个秒宽脉冲的周期内，只允许通过两个秒脉冲去触发双D计数触发器74LS74，产生秒宽脉冲的上升沿与下跳沿，确保秒宽脉冲的宽度刚好为1秒；延时清零电路由另外一个双D触发器74LS74与RC积分电路实现，可以调整秒宽脉冲的周期，调整数码管显示时间的长短；秒宽脉冲被同时送到检测与自校开关和主控门74LS26，主控门74LS26使开门计数的时间刚好只有1秒钟；延时清零与手动清零信号可以使双D触发器74LS74与译码计数器74LS160同时清零复位。
③译码驱动与显示电路三个十进制计数器74LS160对1秒种内通过主控门的转速脉冲进行十进制计数，然后通过三个译码驱动器74S47驱动三个七段数码管LTS547R显示电机的每秒钟转速，显示时间的长短由延时清零的延时时间确定、调整。
④示教操作电路探头输入将测速板电路送来的电机转速脉冲信号通过双芯屏蔽电缆馈线插头插孔接入，经过检测与自校选择开关控制后，送往主控门74LS26等待计数；秒脉冲经过秒脉冲显示选择开关控制后，再由3DG6放大、驱动LED显示时基单元的秒脉冲工作情况；通过手动清零按钮使双D触发器74LS74与译码计数器74LS160清零端接地，实现手动清零复位；由D触发器74LS74与RC积分电路组成的延时清零电路，通过延时清零调整电位器改变RC积分电路的时间常数，达到延时清零时间调整的目的。示教操作电路对于课堂示教、讲解非常有利。
示教过程1、打开主机箱盖，把测速板上的双芯屏蔽电缆馈线插头插入“探头输入”插孔；先断开测速板上的电机电源开关，后接通电机电源。
2、“检测与自校”选择开关置“检测”位时，因电机未通电故显示“000”；置“自校”位时，数码管将周期显示“0”与“1”，显示“1”的时间长短由延时清零的延时时间确定、调整；测速时“检测与自校”选择开关置“检测”位。
3、在测速板上调整探头与电机的相对位置，当静止电机转轴上反光铝箔的反射激光对准光敏三极管时，红色LED对准指示会自动熄灭；反光铝箔一般贴两块，使“读数×30＝每分钟转速”。
4、接通电机电源开关，测速开始，主机箱数码管将周期显示电机当前转速，贴两块反光铝箔时，读数×30即为每分钟转速。
5、通过秒脉冲显示选择开关，可以显示时基单元的秒脉冲工作情况，便于老师生动讲解时基单元的工作情况。
6、通过延时清零调整，可以生动、具体地介绍门电路的工作情况，融入相关电路的理论分析，便于学生接受。
7、示教演示、讲述完毕，可以组织学生轮流观察，满足学生的好奇心，进一步巩固示教效果。
权利要求1.激光式数字转速计示教仪，包括测速板和主机两部分，中间有电缆相连，其特征在于测速板上固定有微型电机和激光探测器，微型电机的转轴上贴有反光铝箔，主机包括机箱和电路板，电路板上，时基电路、门电路、译码驱动显示电路与示教操作电路顺序电连接，电源电路和上述各电路相连。
2.根据权利要求1所述的激光式数字转速计示教仪，其特征在于激光探测器内装有激光发射器和激光接收三极管，激光接收三极管分别和前置放大电路、激光对准指示电路电连接，前置放大电路和两级与非门整形输出测速脉冲电路连接。
3.根据权利要求1所述的激光式数字转速计示教仪，其特征在于在主机的电路板上，电源电路由电源变压器、桥式整流、滤波、稳压、交直流切换电路依次连接而成，电源开关和熔断器串连在电源变压器前面；时基电路由与非门电路、石英晶体和6个10分频器电路连接而成；门电路包括门控电路和主控门电路，门电路由2个双D触发器、1个与非门和延时清零电路组成；译码驱动与显示电路由计数器电路和译码驱动显示电路组成，译码驱动电路和7段数码管相连；示教操作电路由探头输入、检测与自校、秒脉冲显示、手动清零、延时清零调整电路依次连接而成。
4.根据权利要求1所述的激光式数字转速计示教仪，其特征在于主电路板上电源电路、时基电路、门电路、译码驱动与显示电路、示教操作电路分区设置。
专利摘要激光式转速计示教仪，包括测速板和主机两部分，中间有电缆相连，其特征在于测速板上固定有微型电机和激光探测器，微型电机的转轴上贴有反光铝箔，主机包括机箱和电路板，电路板上，时基电路、门电路、译码驱动显示电路与示教操作电路顺序电连接，电源电路和上述各电路相连。本实用新型可用于工科院校《电子技术》课程示教，结构上，测速板与主机分离、主机上各个单元电路分区设置、主机上还设置了“示教操作电路”，这样既可完整示数，又可采用测速板和主机分别示教，主机示教中还可演示、介绍各个单元电路，使示教过程具有层次性，更加清晰，本实用新型轻巧方便、容易操作，具有趣味性。
文档编号G09B25/00GK2812175SQ200520050859
公开日2006年8月30日 申请日期2005年5月23日 优先权日2005年5月23日
发明者邱德润 申请人:湖南文理学院