专利名称：机械波电子模拟演示器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种中学教学仪器，具体是指机械波电子模拟演示器。
目前，在中学物理课中有关讲授机械波的章节时，大多数学校由于没有相应的演示教学仪器只能照本宣科，此种抽象的教学内容以及刻板的教学方法难以让学生深刻理解。中国专利文献公开了一种“波动演示仪”(申请号96225435)其结构要点是机座的凸起的轴上的摆轴同上梁的凸起的轴相连接，摆轴外套有振动杆，振动杆之间为弹簧，同上梁的凸起相对应的机座凸起之间为凹槽。该技术方案的特点是操作简便、结构简单，但它属于机械式的，直观性不强。
本实用新型提出一种机械波电子模拟演示器，它可提高教学质量，加强中学物理课的实验教学，帮助广大物理教师解决教材中的难点，培养学生的能力，开发学生智力、调动学生学习的积极性和主动性。
本实用新型的具体实现方案如下，它包括，一个时基电路和具有自锁功能的计数器组成的控制板，其对现有技术的贡献在于，它还有一个可显示一个半波长的，并对应于描述其间隔均匀的16个振动质点之振动轨迹的，由16路发光二极管阵列组成的显示板，所述的每一路发光二极管阵列中的二极管个数依次递增，即第一路发光二极管阵列为1个，第16路发光二极管阵列由16个发光二极管组成，由可产生周期连续可调的脉冲信号的时基电路，输出其脉冲分别送至两个十进制计数器IC1、IC2的触发端，使IC1的输出端按时间顺序依次输出高电平，该高电平信号驱动显示板上的1--8路发光二极管依次发光；之后IC2的输出端按时间顺序依次输出高电平，该高电平信号驱动显示板上的9--16路发光二极管依次发光。利用CD4017的自锁功能，通过暂停开关实现自锁，使之停止计数，完成任意时刻波形暂停功能。利用IC2输出的最后一个高电平信号对IC1、IC2、进行计数器清零。该计数器的输出信号接依次发光的十六路发光二极管阵列，演示出机械波的形成过程。
本实用新型的积极效果如下，1、演示器简便。整个演示器重量可不超过1.8Kg，(不含电池)；2、操作简单、方便；3、结构简单可靠且重心低，便于任何一位物理教师使用或实验员维修；4、造价低、便于生产、销售、推广使用；5、对电源要求低。使用外接稳压电源或内装8节一号电池都可正常工作，典型工作电压12伏最高工作电压15伏，最大输出电流260毫安，最大功耗3.1W；6、演示器在室内演示时，距演示板正面10米以内清晰可见。
以下结合附图对本实用新型作进一步的说明
图1是本实用新型的电连接图。
如
图1所示，本实用新型使用NE555时基电路，产生周期连续可调的脉冲信号，此信号输入十进制计数器IC1、IC2进行计数；IC1、IC2由相同的两块CD4017按先后顺序输出控制信号，控制由16路发光二极管阵列组成的显示板，上述的每一路发光二极管阵列中的二极管个数依次递增，即第一路发光二极管阵列为1个，第16路发光二极管阵列由16个发光二极管组成，使每一路发光二极管阵列显示出该时刻对应的机械波波形，即驱动十六路发光二极管依次发光，演示出机械波的形成过程。具体如下，一、由NE555及其外用元件R1(1MΩ可调)、R2(50KΩ)、R3(100KΩ)C1(22μF/16V)、C2(4700PF/16V)组成的时基电路。产生周期为3秒至20秒，连续可调的脉冲信号由其(3)脚经隔离电阻R4(8KΩ)后输入到IC1、IC2的(14)脚。
二、电路接通瞬间，由接在IC1、IC2的(15)脚的电容C3(0.1μF/63V)，电阻R8(100KΩ)对两十进制计数器(CD4017)清零。BG13(9013)由于基极开路而截止，IC2(13)脚与BG13集电极相连而处于高电平，此时时基电路工作，IC1开始计数，IC2处于自锁状态。IC1开始计数后从它的输出端Q1至Q4依次输出高电平，使接在这些输出端的高亮度发光二极管LED1至LED10被点亮，显示板面上对应的1至4号质点依次投入机械振动，显示出前四分之一个波长。IC1的Q5至Q8输出的高电平使BG1-BG4(9013)依次导通，小型继电器J1至J4依次吸合，显示板上LED11至LED36得电发光，显示出5至8号质点也相继投入机械振动所形成的机械波波形。当IC1的Q9输出高电平时，一方面使IC1(13)脚获得高电平自锁，IC1停止计数。另一方面使BG13饱和导通，集电极电位下降而使IC2的(13)脚成为低电平，开始计数。IC2的Q1至Q8依次输出高电平，使BG5至BG12依次导通，J5至J12依次吸合使显示板上的LED37至LED136得电依次发光，显示出9至16号质点也相继投入机械振动时所形成的波形。当IC2的Q9输出高电平时，IC1、IC2再次被清零，IC1的(13)脚转为低电平重新开始计数，IC2的(13)脚转为高电平而停止计数，横波的形成过程重复演示。
三、其他元器件的作用与要求。
电路中使用的二极管D1至D25均采用IN4148；三极管均采用9013；电阻R5(8KΩ)为BG13的限流分压电阻，R6(10KΩ)、R7(1KΩ)为在BG13集电极转为低电平时的分压电阻，K1为显示中的暂停开关；当演示需观察某时刻的波形时将K1拨向暂停位置，则IC1、IC2(13)脚同时加入高电平而停止计数，电路维持原状态不变，显示板上即显示某时刻的波形以及参与振动的质点离开平衡位置的位移状况。K2为内置(8节1号干电池串联)与外置(接12伏稳压电源)转换开关，K为电源总开关，NE555、IC1、IC2均采用直插式塑封集成电路，LED采用φ5的红色高亮度发光二极管。
权利要求1.一种机械波电子模拟演示器，它包括，一个时基电路和具有自锁功能的计数器组成的控制板，其特征在于，它还有一个可显示一个半波长的，并对应于描述其间隔均匀的16个振动质点之振动轨迹的，由16路发光二极管阵列组成的显示板，所述的每一路发光二极管阵列中的二极管个数依次递增，即第一路发光二极管阵列为1个，第16路发光二极管阵列由16个发光二极管组成，由可产生周期连续可调的脉冲信号的时基电路，输出其脉冲分别送至两个十进制计数器IC1、IC2的触发端，使IC1的输出端按时间顺序依次输出高电平，该高电平信号驱动显示板上的1--8路发光二极管依次发光；之后IC2的输出端按时间顺序依次输出高电平，该高电平信号驱动显示板上的9--16路发光二极管依次发光。
专利摘要本实用新型涉及一种机械波电子模拟演示器,它包括,一个时基电路和具有自锁功能的计数器组成的控制板,它还有一个可显示一个半波长的,并对应于描述其间隔均匀的16个振动质点之振动轨迹的,由16路发光二极管阵列组成的显示板,由可产生周期连续可调的脉冲信号的时基电路,输出其脉冲分别送至两个十进制计数器的触发端,并依次驱动显示板上的1-8路和9-16路发光二极管依次发光;本实用新型的特点是其重量轻、操作简单、方便;演示的直观性强。
文档编号G09B23/06GK2470897SQ0121298
公开日2002年1月9日 申请日期2001年1月20日 优先权日2001年1月20日
发明者杨明刚 申请人:汉中市第二中学