专利名称：综合电学led演示仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种综合电学LED演示仪，属于大专院校和中学的物理等相关课 程的教学演示领域。
背景技术：
目前教学中的电磁感应是用电流表来演示电路中的感应电流和感应电流方向的， 由于需要根据电流计指针的偏转方向来判断感应电流方向，因而实验时必须先验证电流方 向与指针偏转方向的关系，而指针由于惯性会使偏转比较混乱，直接影响实验的效果。而自感现象演示也通常都是分别用两个灯泡的电路来演示通路和断路的自感，这 样用两个线路分开来显示，易给学生一个错觉仿佛在一个电路中只在通电时才有自感现 象发生，而在另一个电路中则只是在断电时才有自感现象发生。同时灯泡的亮灭也不能显 示自感电动势的方向。因此需要对实验电路进行改进，使电路既能演示通电的自感现象、又 能演示断电的自感现象。传统电容的充放电，同样是应用电流和电压表来演示和观察，但由于充放电的时 间短、电流小，所以演示很不明显，效果也不好。本实用新型通过结合控制电路和新型的高亮LED发光二极管，直观的将电磁感应 和自感以及电容的充放电现象表现出来。与传统常用的演示方法相比，更加具有形象和便 于观察的特点。
实用新型内容本实用新型综合电学LED演示仪针对现有演示仪所存在的缺点，提出一种结合新 型高亮LED和控制电路的综合电学LED演示仪，满足大专院校和中学的物理等相关课程的 教学演示要求。本实用新型包含综合电学LED演示仪主机、外接电感线圈和磁铁。综合电学LED 演示仪主机外部设置有电流表和电流表精度选择开关、电磁感应演示开关、自感演示开关 和自感调节电位器，以及电容充放电演示开关、功能选择开关和两组高亮LED，演示仪主机 内部具有电容充放电演示电路和自感现象演示电路。演示仪利用多种高亮LED的变化来演 示电容的充放电现象、电磁感应现象和自感现象，便于学生的观察和认识。在进行电磁感应和自感现象的演示中，本实用新型分别用两组4只串联的不同颜 色的高亮LED反向并联来进行演示，在电磁感应和自感现象的演示中，用高亮LED来代替原 来自感演示中使用的电灯，在演示中通过高亮LED与电流表的结合，利用不同颜色的LED的 发光来表示不同的电流方向，通过高亮LED发光的亮度变化和电流表指针的幅度变化来表 示电流的大小，明显提高了教学效果。在电容的充放电演示中，利用SF3914集成芯片及外围电路，通过电路驱动和控制 高亮LED的显示，能观察到LED按顺序逐个点亮和逐个的熄灭。很直观的演示出了电容器 所存电量的逐渐增多以及所存电量逐渐减少的过程，使学生对电容器存储电荷有了更直接
3的认识，同时利用高亮LED更便于学生的观察和理解电容器的充放电过程。本实用新型采用了多种颜色的新型高亮的LED，它们发光亮度高，亮度的变化更利 于观察，使得演示更为清楚。红光高亮LED选用型号为5308URC的LED，发光亮度(光强) 可达18000-20000mcd，电压为1. 8-2. 2V，黄光高亮LED，选用型号为5308UYC，发光亮度为 18000-20000mcd,电压为1. 8-2. 2V，用于自感的白光高亮LED选用YJMlOW型，发光亮度为 60000mcd,电压为 3. 0-3. 6V。同时本演示仪所采用的电流表为指针式双向电流表，并增加了电流表的精度选择 开关，对应不同的电流可选用不同的精度，在LED亮度变化同时能直观看到电流表指针的 幅度变化，增加了演示的生动和形象。演示仪利用控制电路和新型高亮LED的结合，来改进电容器的充放电过程、电磁 感应现象、自感现象的演示实验。使实验现象非常直观，便于学生观察和理解实验现象。既 能激发学生的学习兴趣，也利于学生总结分析实验结果。
图1是综合电学LED演示仪，图1中1是综合电学LED演示仪主机，2是电流表，3 是电流表精度选择开关，4是外接电感线圈接线柱，5是电磁感应演示开关，6是自感演示开 关，7是自感调节电位器，8是电容充放电演示开关，9是功能选择开关，10是电感演示高亮 LED, 11是电容充放电演示高亮LED。图2是电容充放电演示电路图。图3是自感现象演示电路图具体实施方式
演示仪中D1-D9是用于演示电容充放电的高亮LED (11)，选用红光高亮LED，型号 为5308URC。用于电磁感应和自感现象演示的高亮LED (10)中左面一组的4个为Dl 1—D14， 选用红光高亮LED，型号为5308URC，右边一组的4个为D15—D18，选用黄光高亮LED，型号 为5308UYC。用于自感演示的白光高亮LED为D10，选用的型号为YJM10W，调节电位器R为 500 Ω。在接通电路后调节R阻值，使发光二极管D11-D14与DlO亮度相近。接通开关 Κ1，可以看到电阻支路中的发光二极管D11-D14，比电感支路中的DlO先亮，而切断开关Kl 时，电阻支路的发光二极管D11-D14熄灭，D15-D18闪亮了一下，DlO逐渐变暗，由此可以 演示说明自感现象。在电容充放电演示中，用集成电路SF3914与高亮LED(D1—D9)组成电压的显示电 路。做充电演示时，将开关K2置于1处，电源经Rp3向Cl (电容4700 μ F)充电，使电容器 Cl两端的电压逐渐上升，当Cl两端电压上升到一定电压值时，SF3914内部第一级比较器翻 转，输出低电平，高亮LED的Dl发光，随着Cl两端电压逐渐上升使SF3914内部比较器逐级 翻转输出低电平，就使得高亮LED从Dl到D9逐个发光。从而直观显示出电容器的慢慢的 充电过程。当D1-D9全部发光时，表示电容Cl已经充满。做放电演示时，开关K2置于2处，Cl上的电压经Rp2和Rp4慢慢的放电，使得集成 电路SF3914的第5脚上的电压逐渐下降，SF3914内部的比较器逐级翻转而输出高电平，高 亮LED按照从D9-D1的顺序逐个熄灭，演示出电容的慢慢的放电过程，直到高亮LED的Dl 熄灭，表示电容器Cl放电结束。[0022] 在综合电学LED演示仪主机上有外接电感线圈的接线柱，通过外接电感线圈和磁 铁来演示电磁感应，外接电感线圈有1000圈、2000圈和3000圈三种规格来用于对比演示。
权利要求1.一种综合电学LED演示仪，包含综合电学LED演示仪主机⑴、外接电感线圈和磁铁，其 特征是综合电学LED演示仪主机(1)外部设置有电流表(2)和电流表精度选择开关(3)， 电磁感应演示开关(5)、自感演示开关(6)和自感调节电位器(7)，以及电容充放电演示开 关(8)、功能选择开关(9)和两组高亮LED(10、11)，演示仪主机(1)内部具有电容充放电 演示电路和自感现象演示电路。
2.根据权利要求1所述的综合电学LED演示仪，其特征是演示仪主机上有外接电感 线圈接线柱(4)。
3.根据权利要求1所述的综合电学LED演示仪，其特征是其电容充放电演示电路采 用了集成芯片SF3914及外围电路来驱动和控制高亮LED的发光。
4.根据权利要求1所述的综合电学LED演示仪，其特征是采用了多种颜色的高亮 LED，所采用的红光高亮LED的型号为5308URC，所采用的黄光高亮LED的型号为5308UYC， 所采用的白光高亮LED的型号为YJM10W。
5.根据权利要求1所述的综合电学LED演示仪，其特征是所采用的电流表为指针式 双向电流表(2)。
专利摘要本实用新型涉及一种综合电学LED演示仪，包含综合电学LED演示仪主机和电感线圈、磁铁等组成部分，综合电学LED演示仪主机包括电流表和电流表精度选择开关，电磁感应、自感和电容充放电演示开关，功能选择开关以及高亮LED和内部控制电路。演示仪利用多种高亮LED的变化来演示电容的充、放电现象、电磁感应现象和自感现象，便于学生的观察和认识，使教学更为直观和形象。演示仪结构合理，操作方便，教学效果好，适合于大专院校和中学的物理等相关课程的教学演示。
文档编号G09B23/18GK201788611SQ20102010803
公开日2011年4月6日 申请日期2010年2月4日 优先权日2010年2月4日
发明者汪建 申请人:汪建