专利名称：微电脑楞次定律演示器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及物理教学用实验装置，尤其是一种用于演示电磁感应现象的微电脑楞次定律演示器。
背景技术：
目前，在对学生演示电磁感应实验现象时，传统的作法是用一只灵敏电流计与闭合线圈相接，当闭合线圈中的磁通量发生变化时用电流计指针的偏转方向来说明闭合线圈中的电流方向，这样的方法不易让学生理解和记忆。
发明内容
本实用新型的目的是弥补上述不足，提出一种微电脑楞次定律演示器，它通过放大电路将螺线管中的感应电流进行放大、用整流、检波分解得到螺线管中感应电流方向，将此方向信息转化为单片微型计算机中断触发信号，控制发光二极管沿不同方向绕行，显示螺线管中感应电流方向，演示了楞次定律，形象生动地演示电磁感应现象中磁场的变化而影起的感应电流方向所做出的对应变化，攻克了教学中的难点。
本实用新型提出的微电脑楞次定律演示器，由多匝螺线管、音频功率放大器IC4、晶体二极管D1和D2、三极管BG1和BG2、光电偶合器IC2和IC3、单片微型计算机IC1和发光二极管LED等元件构成，其特征在于多匝螺线管接在音频功率放大器输入端口，放大器输出端口接有由晶体二极管D1、D2和三极管BG1、BG2组成的两路独立检波及放大电路，三极管BG1和BG2分别经过集电极电阻R5和R6接入光电偶合器IC2和IC3，电阻R3和R4分别和IC2、IC3的输出端串联在电源和地之间构成上升沿触发电路，该电路的输出端分别接入单片微型计算机的中断端口，发光二极管LED接在单片微型计算机的输出端口。
上述的单片机由八位高速单片机IC1构成，音频功率放大器由IC4构成，由D1、D2构成信号检波部份，由BG1、BG2构成分解后的信号放大单元，由IC2、IC3构成信号变换偶合单元，由LED0～LED7构成显示电流方向部份。
上述的多匝螺线管L接音频功率放大器IC4的信号输入端1、23脚，感应电流信号放大后由IC4的19脚接D1、D2，输出完成感应电流的放大；经IC4放大的感应电流输入到D1、D2分解后送入BG1、BG2的基极，再次放大后三极管的集电极输出的信号经R5和R6送到光电偶器的输入端完成偶合和倒相处理；倒相后的信号由IC2、IC3输出，分别接入单片机的中断口6、7脚。
上述单片机IC1的输出口P1.0～P1.7分别与发光二极管LED0～LED7相接；发光二极管LED0～LED7均匀分布在由多匝螺线管L的周围构成电流方向显示输出电路。
本实用新型形象生动、直观地再现楞次定律，化抽象为直观、演示效果明显。并且结构简单，易于拆培装，体积小、携带方便。采用微电脑设计性能稳定可靠。
图1是本实用新型提出的微电脑楞次定律演示器的电路原理图。
图2～图5是本实用新型提出的微电脑楞次定律演示器作电磁感应现象的演示操作示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步的描述。
图1中本实用新型提供的演示器其电路图包括模拟放大电路、信号处理电路和微电脑控制电路等部份。它用一个多匝螺线管构成磁通量变化传感器L，将传感器采集到的感应电流送到由IC4(LAG665)组成的音频功率放大集成电路中进行放大，然后用晶体二极管D1和D2进行检波分解得到只有正半周、或者只有负半周的两路独立触发信号，将此触发信号经过三极管BG1和BG2放大后分别经过R5、R6送入光电偶合器IC2、IC3。R3和R4分别和IC2、IC3的输出端串联在电源和地之间构成上升沿触发电路，将光电偶合器输出的信号作为中断请求送入单片微型计算机IC1(AT89C51)的中断口。当微电脑收到中断请求后，中断服务程序控制发光二极管LED0～LED7顺时针旋转或逆时针旋转显示多匝螺线管当前的电流方向。由变压器B、桥式整流器T、滤波电容C1及电阻R1组成供电电路为演示器提供5V直流电源。
图2所示，演示器由八只发光二极管1以45度角顺序排列安装在螺线管2的圆周上，将螺线管固定在底座3上完成本装置的安装。
实验时，当条形磁铁4的N极插入螺线管2中，此时产生逆时针方向的感应电流，由发光二极管显示其方向；当条形磁铁的N极从螺线管中拔出时，此时产生顺时针方向的感应电流，由发光二极管显示其方向如图3所示；当条形磁铁的S极插入螺线管中，此时产生顺时针方向的感应电流，由发光二极管显示其方向如图4所示；当条形磁铁的S极从螺线管中拔出时，此时产生逆时针方向的感应电流，由发光二极管显示其方向如图5所示。
权利要求1.微电脑楞次定律演示器，由多匝螺线管L、音频功率放大器IC4、晶体二极管D1和D2、三极管BG1和BG2、光电偶合器IC2和IC3、单片微型计算机IC1和发光二极管LED等元件构成，其特征在于多匝螺线管接在音频功率放大器输入端口，放大器输出端口接有由晶体二极管D1、D2和三极管BG1、BG2组成的两路独立检波及放大电路，三极管BG1和BG2分别经过集电极电阻R5和R6接入光电偶合器IC2和IC3，R3和R4分别和IC2、IC3的输出端串联在电源和地之间构成上升沿触发电路，该电路的输出端分别接入单片机的中断口，发光二极管LED接在单片微型计算机的输出端口。
2.根据权利要求1所述的微电脑楞次定律演示器，其特征在于单片机由八位高速单片机IC1构成，音频功率放大器由IC4构成，由D1、D2构成信号检波部份，由BG1、BG2构成分解后的信号放大单元，由IC2、IC3构成信号变换偶合单元，由LED0～LED7构成显示电流方向的部份。
3.根据权利要求1所述的微电脑楞次定律演示器，其特征在于多匝螺线管L接音频功率放大器IC4的信号输入端1、23脚，感应电流信号放大后由IC4的19脚接D1、D2，经D1、D2分解后送入BG1、BG2的基极，再次放大后的信号由三极管集电极输出经R5和R6送到光电偶器的输入端。
4.根据权利要求1所述的微电脑楞次定律演示器，其特征在于上升沿触发电路的输出端分别接入单片机的中断口6、7脚。
5.根据权利要求1所述的微电脑楞次定律演示器，其特征在于单片机IC1的输出口P1.0～P1.7分别与发光二极管LED0～LED7相接。
6.根据权利要求1所述的微电脑楞次定律演示器，其特征在于发光二极管LED0～LED7均匀分布在多匝螺线管L的周围构成电流方向的显示部份。
专利摘要一种微电脑楞次定律演示器，用一个多匝螺线管构成磁通量变化传感器L，将传感器采集到的感应电流送到由IC4组成的音频功率放大集成电路中进行放大，然后用晶体二极管D1和D2进行检波分解得到只有正半周、或者只有负半周的两路独立触发信号，将此触发信号经过三极管BG1和BG2放大后分别经过R5、R6送入光电偶合器IC2、IC3，将光电偶合器输出的信号作为中断请求送入单片微型计算机IC1的中断口，当微电脑收到中断请求后，中断服务程序控制发光二极管LED顺时针旋转或逆时针旋转显示多匝螺线管当前的电流方向；它形象生动地演示电磁感应现象中磁场的变化而影起的感应电流方向所做出的对应变化，攻克了教学中的难点。
文档编号G09B23/00GK2749000SQ200420104600
公开日2005年12月28日 申请日期2004年11月29日 优先权日2004年11月29日
发明者高永卫 申请人:云南省昆明市第三中学