专利名称：算术演示器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种学令前儿童算术演示器，可做教具或玩具。
学令前儿童刚刚接触数的概念，对加减法运算的理解接受都比较困难。本实用新型就是提供一种演示器，它不但能用实物排列出直观的加减法算式，还能同时自动控制计算显示电路工作，以灯光的数量来表示算式内的加数、减数、正确答案数，用灯光亮灭的顺序来演示加减运算的实质和过程，帮助儿童理解掌握加减运算的方法。
本实用新型的目的是这样实现的本装置是由字码、算式盘、计算显示电路组成。字码共23块，其中数字码20块，符号码3块。每个数字码上标注一个阿拉伯数字，从0，1，2，……9每字两个；符号码上分别标注加号、减号、等于号。数字码的形状、大小必须相同，也可做成各种动植物形状，但每套(20个)字码必须使用同一形象，以便对儿童引入名数概念。每个字码的底面有2—3个凸起，凸起的数量和位置随字码的标注内容而定，其排列顺序必须尊照一个共同的规律。这些凸起将分别用来控制电路中相应的转换开关。算式盘是一种长方形的双层平盘，在平盘的面板中部有放置数字码及符号码的六个浅坑，浅坑的形状应与指定放入的字码一致，从左到右分别放置加数(被减数)、加号(减号)、加数(减数)、等于号和答案。浅坑底部有小孔，孔的位置、大小及数量应能适应所有指定放入该浅坑的字码的底部凸起。小孔下面装有电路转换开关，转换开关的放置顺序应与所放入的字码标注内容相对应。当字码放入浅坑时，其底部凸起能插入小孔并推动转换开关，使其接通或断开。算式盘面板上部装有20个排成一列两组的显示灯，面板下部安装有功能转换开关、检验开关、电源开关及计时器，算式盘内部装有计算电路、辅助电路、电源。显示灯可以是灯泡或发光二极管。计算显示电路的主体是两组(每组10个)并联的由可控硅控制亮灭的发光二极管，可控硅的导通电压分别单独取自一个与其相关的变压器次级，这些变压器的初级串联在同一交流电源中。当变更进入工作状态的变压器数量时，为了使每个变压器初级分得的电压保持不变，电路中串接了不同阻值的电阻器。使用本演示器时，用字码在算式盘上排成一个算式，字码凸起即推动电路中相关的转换开关进行转接运算，依次点亮或熄灭与算式内各加减数及正确答案数相同数目的显示灯，形象的演示加减运算的全过程。
本装置有如下功能一、帮助儿童认数。接通电源，在左起第一个浅坑内放入一个数字码，则有与该数字码标注相同数目的显示灯被点亮。
二、依靠显示灯帮助，进行20以内的加减法运算。在浅坑内用数字码和符号码排成一个算式，每放入一个数字码即有与该码标注相同数目的显示灯被点亮。第一个加数或被减数用左边的一组灯显示，第二个加数用右边的一组灯显示。表示减数的显示灯从被减数的显示中截取并断续闪光最后熄灭，表示减去之意。算式排列完毕，两组亮灯之和为算式之和，左边剩余亮灯为算式之差。不管答案码放置的正确与否，显示灯都会给出正确的答案数。
三、不用显示灯帮助进行运算。拨功能转换开关，用上述方法组成算式，显示灯亮，当放入等于号码时，显示灯全部熄灭。放入答案数字码，按检验开关，显示灯会自动报出正确答案，用以验证计算结果。在放入答案数字码之前，检验开关无接通功能。
四、本装置带有计时器，当放入等于号码时，计时开始，放入答案数字码后计时停止，可以进行计算比赛游戏。计时器可以用单项计数器代替。
以下结合附图详细说明依据本实用新型提出的装置的细节及工作原理。
附
图1是字码放置在算式盘浅坑内并使转换开关工作的剖面示意图。
附图2是算式盘面板。
图中(1)字码，(2)字码上标注有数字或符号的透明板，(3)字码底面凸起，其数量和位置随字码的标注内容而定，其排列顺序必须有规律，(4)算式盘面板，(5)转换开关推动纽，(7)转换开关，(8)转换开关动触点，(9)、(10)转换开关静触点，(11)、(12)、(13)、(14)、(15)、(16)放置字码的浅坑，(6)坑底小孔，小孔的数量及排列需与字码凸起相一致，(17)显示灯，(18)功能转换开关，(19)检验开关，(20)单项计数器，(21)电源开关。
附图3是计算电路原理图。图中LED是发光二极管，SCR是单向可控硅，D是整流二极管，C是电解电容器，B1、B2是小型变压器，K1-K8是单刀双掷微形开关，K、K9单掷开关，J1、J2是节拍器，R1、R2是电阻器，DJ是单项计数器，B3是电源变压器，AN是检验开关。实用电路中有20组由可控硅控制亮灭的发光二极管电路，为便於说明，本原理图中只画出六组。电路中由可控硅控制亮灭的20只发光二极管电路分两组并联，分别用来显示加法算式中的两个加数。当演示减法运算时，被减数，减数都是用左边一组显示。10个变压器B1和10个变压器B2的初级分别串联后同时接在30V交流电源上。次级分别向可控硅供给触发电压。当变压器串联个数变动时，用平衡电阻R1调整，使各变压器的初级电压固定在一个设定数值。电容器C用来隔断6V直流电压，电阻R2用来限制可控硅的阳级电流，使之小于维持电流。利用转换开关的转接可以点亮或熄灭20以内的任意数口的显示灯。
各转换开关及显示灯在算式盘上的安装位置如下K1-1到K1-10分别安装在浅坑(11)的下部10孔内，按逆时针方向排列，上部10孔及中间一孔闲置。
K2-1到K2-10分别安装在浅坑(13)的下部10孔内，K3-1到K3-10分别安装在浅坑(13)的上部10孔内，都是逆时针方向排列。中间一孔闲置。
K4、K5分别安装在浅坑(12)两孔内。
K7安装在浅坑(14)孔内，另一孔闲置。
K6、K8联动，安装在浅坑(15)的中间孔内，周围20孔闲置。浅坑(16)21孔全部闲置。
显示灯LED1-1到LED1-10在左，LED2-1到LED2-10在右。
下面以演示3＋1＝4为例，说明电路工作原理。在A、B接入交流30V电源，K接通，K9断开，在浅坑(11)放入数字码3，电路中K1-3由触点1转换至触点2，B1-1、B1-2、B1-3得电，SCR1-1、SCR1-2、SCR1-3导通，LED1-1、LED1-2、LED1-3亮；在浅坑(12)内放入加号码，灯光无变化；在浅坑(13)放入数字码1，LED2-1亮，K3-1由1转2，但LED1-1仍然通路不熄。在浅坑(14)内放入等于号码，K7由1转2，触发电源切断，上述四灯全熄，计时开始。在浅坑(15)内放入答案数字码，K6、K8同时由1转2，计时停，AN接入。K8虽转接，但不影响电路功能。按AN1触发电源接通，上述四灯恢复点亮，表示3＋1之和等于4。
当演示3－1＝2时，放入数字码3，左边3灯亮，放减号码，K4、K5转接，右边触发电源切断，闪光器接通，放入减数码1，K3-1转接，LED1-1闪光。放入等于码，K7转接，左边触发电源切断，灯全熄，计时开始。放入答案数字码，K6、K8转接，计时停，AN接入。按AN，LED1-1因K8断开不亮，只有LED1-2、LED1-3亮，表示3－1之差等于2。
当合上开关K9进行上述演示时，使用方法及显示顺序相同，区别在于，当放入等于码时，显示灯不熄灭。直接演示运算过程及答案。
本装置所用电源，用做教具时，A、B两点输入不高于交流30V，直流6V由降压整流取得；用做玩具时，全装置用电池供电，另用逆变电路供给A、B交流电压。辅助电路节拍器、单项计数器、逆变电路有多种现成形式可选用。
权利要求1.一种由字码、算式盘、计算显示电路组成的算术演示器，其特征是字码底面有凸起，算式盘上有显示灯及浅坑，浅坑底部有小孔，小孔下面安装计算显示电路的转换开关，当字码放入浅坑时，其底面凸起能插入浅坑小孔内并能推动电路转换开关使其接通或断开。
2.根据权利要求1所述的算术演示器，其特征是算式盘浅坑的形状应与所指定放入的字码形状相一致，坑底小孔的数量及位置应与指定放入该浅坑的所有字码的凸起配合并能方便的插入。
3.根据权利要求1所述的算术演示器，其特征是电路中各转换开关在小孔下面的安装顺序应与字码标注内容相对应。
4.根据权利要求1所述的算术演示器，其特征是计算显示电路中的由可控硅控制亮火的各组显示灯电路是并联的。
5.根据权利要求1所述的算术演示器，其特征是电路中各个可控硅的导通电压分别单独取自与其相关的变压器次级，这些变压器的初级是串联的。
专利摘要一种能形象直观的演示加减法运算的算术演示器，由字码、算式盘、计算显示电路组成。字码正面分别标注有阿拉伯数字及运算符号，底面有凸起。用字码在算式盘的特定位置上排成直观算式，其底部凸起即自动接通或断开算式盘内计算显示电路的相应触点，依次点亮或熄灭与算式内加减数及正确答案相同数目的显示灯，形象的演示运算的全过程；或先完成算式再呼出正确答案，用以对照判定计算的正误，帮助学龄前儿童学习简单的加减法计算。
文档编号G09B23/00GK2231434SQ9424472
公开日1996年7月17日 申请日期1994年11月17日 优先权日1994年11月17日
发明者朱瑞祥 申请人:朱瑞祥