专利名称：光导纤维教学模型的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种教学模型，尤其是涉及一种演示光导纤维原理的教学模型。
背景技术：
根据浙江省编的初级中学《自然科学》(第三册)教学内容，对光导纤维的内容涉及示原理及应用。现有技术的光导纤维应用演示器，由于采用了外有黑色塑料包裹的塑料光导纤维，直观性差；其次是没有直观演示光导纤维传导原理；第三，由于演示传输的图象用照片，其可见度差；第四，传输声音用的是音乐集成块，说明通讯的慨念不明显。
发明内容
本实用新型主要是解决现有技术的演示器的教学直观性差，光导纤维传导光的原理及应用内容演示不足。
本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的具有光源，光导纤维，发送电路，接收电路，其特征在于所述的光导纤维采用模拟光导纤维的玻璃棒，玻璃棒的前端套有色片可调的色片套，玻璃棒的后端设有透镜和毛玻璃屏；所述的发送电路的数字信号电路，是由二个相同的振荡器产生超音频范围内的振荡电流，分别驱动红、蓝二种不同颜色的发光二极管；所述的接收电路的数字信号电路包含接收器、控制门、复位电路、串入-并出移位寄存器、译码及显示。
作为优选方式之一，所述的接收器为分别装有红、蓝滤色片的二个相同的接收电路、光电二极管、交流信号运算放大器、单稳电路组成；所述的控制门由三态控制缓冲器组成；所述的复位电路由或门电路、电容器和手动开关组成；所述的串入-并出移位寄存器由移位寄存电路、D触发器组成的双稳电路、与非门、或门组成；所述的译码及显示由四位七段BCD译码器、数码管、D触发器组成的双稳电路、与门、反相器、与非门组成。
作为另一优选方式，在玻璃棒的前、后端还连有接头，接头为大小头的透明体，小头的直径与一根玻璃棒直径相同，大头的直径为二根玻璃棒直径之和；接头的大头通过接头套与发光二极管相连，接头套的内径与二根玻璃棒的直径之和相一致。
本实用新型由于采用了上述技术方案，并以一束裸露的实心玻璃棒作为光导纤维的模型，具有较好的可见度，并以直观简明的方式演示光导纤维的传导光的原理和传输信息方面的几种应用方式，使学生易于理解和接受，本实用新型不但适用于初中自然科学示教模型，同样可以用于高中物理教学的光导纤维的教学演示。
附图1是本实用新型的原理框图；附图2是本实用新型的玻璃棒结构示意图；附图3是本实用新型的滤色片结构示意图；附图4是本实用新型的接头套、接头光电管装配示意图；附图5是本实用新型的发送部分数字信号原理图；附图6是本实用新型的接收部分数字信号接收器原理图；附图7是本实用新型的接收部分数字信号控制门原理图；附图8是本实用新型的接收部分数字信号复位电路原理图；附图9是本实用新型的接收部分数字信号串入-并出移位寄存器原理图；附图10是本实用新型的接收部分译码及显示原理图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体说明。如图1-4所示，光源有二种，一种是普通白织灯加透镜的平行光源，经过色片，用于演示并观察光在光导纤维中传输实例，因为光导纤维外面有护套不便演示，本实施例采用了弯曲的玻璃棒2代替光导纤维，其目的是想说明光导纤维弯曲时光也能传导，实施例采用九根实心玻璃棒2组成一个简单的3×3点阵，传输一幅由9个点阵组成的简单图象以代替光导纤维，在玻璃棒2后装有透镜和毛玻璃屏，用以演示光导纤维传导原理；另一种是发光二极管，本实施例用于数字信号发送时采用红、蓝发光管，目的是用于区别“1”、“0”和高阻态三种状态，而用于模拟信号发送的发光二极管颜色不限；色片包括彩色滤色片和黑白片，彩色片用于演示光在光导纤维中独立传导，使玻璃棒端面有不同颜色，为了能灵活地改变端面的颜色，彩色片使用了色片套3的套装结构，其色片的涂布4与玻璃棒的布置相对应；在传输点阵图像时，为了简明起见，色片只用了黑、白二色，当然用彩色也行；传输串行信号，即按时分制，一种是传输最简单的二进制数码，经译码后，到接收端显示为十进制数；另一种是用说话音，按时间先后顺序传输。由于本实施例作为光纤模型的玻璃棒直径为5mm，同时采用了直径为5mm的高亮度发光二极管，而在演示传输数据时，只要用一根玻璃棒传送信号，因此采用“光纤”接头，将二个发光管发出的光导入一根玻璃棒，在接收端也同样将从一根玻璃棒中传来的光同时照在二个有红、蓝滤色片的接收管上；接头8为大小头的透明体，可以是玻璃也可以是有机玻璃，大头的直径相等于二根玻璃棒2直径，小头的直径相等于一根玻璃棒2直径，并通过接头套5与之相接，接头套5的内径相当于二根玻璃棒2的直径，以便使接头8或二个发光管6及滤色片引入其中。
如图5所示的发送部分的数字信号电路，由二组相同的CMOS集成电路4069(六反向器)的二个非门I、II及电容器1C1、电阻1R1、1R2构成自激多谐振荡器，产生超音频范围内的振荡电流，由1BG1、1BG2分别驱动1D2、1D4红、蓝发光二极管，实施例以红色代表“1”，蓝色代表“0”；如图6所示的接收部分数字信号电路的接收器，由2D1(3DU光敏管)接收后经2C1电容耦合至2IC1、LM324交流信号运算放大器作信号放大，信号经2IC2(时基电路7555)组成的单稳电路，接收器中采用了二个完全相同的接收组件以分别接收红光和蓝光；如图7所示的控制门采用2IC5(4503三态控制缓冲器)组成，目的是如果发送端同时按下“1”和“0”，利用微小的时间差锁住后发的一个脉冲，保证只有一个脉冲起作用；如图8所示的复位电路由2IC6(4081)组成，有上电复位和手动复位两种方式，当需要手动复位时，按下开关2S1；如图9所示的串入-并出移位寄存器由2IC10(4015移位寄存电路)、2IC9(4013D触发器)组成双稳电路、二个2IC8(4011与非门)和一个4071或门组成；如图10所示的译码及显示，由2IC11(4511)四位七段BCD译码器、一位数码管、2IC14(4013D触发器)组成的双稳电路，7个2IC12(4081与门)、4个2IC7(4069反相器)、一个2IC15(4012与非门)组成，要求当复位后没有信号输入以前数码管不显示，图中所示的非门和与非门仅为一组。本实用新型以直观简明的方式演示光导纤维的传导光的原理和传输信息方面的几种应用方式，使学生易于理解和接受。
权利要求1.一种光导纤维教学模型，具有光源，光导纤维，发送电路，接收电路，其特征在于a.所述的光导纤维采用模拟光导纤维的玻璃棒(2)，玻璃棒(2)的前端套有色片可调的色片套(3)，玻璃棒(2)的后端设有透镜和毛玻璃屏；b.所述的发送电路的数字信号电路，是由二个相同的振荡器产生超音频范围内的振荡电流，分别驱动不同颜色的二个发光二极管；c.所述的接收电路的数字信号电路包含接收器、控制门、复位电路、串入-并出移位寄存器、译码及显示。
2.根据权利要求1所述的光导纤维教学模型，其特征在于a.所述的接收器为分别装有红、蓝滤色片的二个相同的接收电路、光电二极管、交流信号运算放大器、单稳电路组成；b.所述的控制门由三态控制缓冲器组成；c.所述的复位电路由或门电路、电容器和手动开关组成；d.所述的串入-并出移位寄存器由移位寄存电路、D触发器组成的双稳电路、与非门、或门组成；e.所述的译码及显示由四位七段BCD译码器、数码管、D触发器组成的双稳电路、与门、反相器、与非门组成。
3.根据权利要求1所述的光导纤维教学模型，其特征在于a.在玻璃棒(2)的前、后端还连有接头(8)，接头(8)为大小头的透明体，小头的直径与一根玻璃棒(2)直径相同，大头的直径为二根玻璃棒(2)直径之和；b、接头(8)的大头通过接头套(5)与发光二极管相连，接头套(5)的内径与二根玻璃棒(2)的直径之和相一致。
专利摘要本实用新型涉及一种演示光导纤维原理的教学模型。其特征是光导纤维采用玻璃捧，玻璃捧的前端套有色片，玻璃捧的后端设有透镜或毛玻璃；发送电路的数字信号电路，是由二个相同的振荡器产生超音频范围内的振荡电流，分别驱动二个发光二极管；接收电路的数字信号电路包含接收器、控制门、复位电路、串入－并出移位寄存器、译码器及显示器。本实用新型具有较好的可见度，并以直观简明的方式演示光导纤维的传导光的原理和传输信息方面的几种应用方式，使学生易于理解和接受，不但适用于初中自然科学示教模型，同样适用于高中物理教学的光导纤维的教学演示。
文档编号G09B23/00GK2563667SQ02266560
公开日2003年7月30日 申请日期2002年8月20日 优先权日2002年8月20日
发明者任伟德 申请人:任伟德