专利名称：电容器充放电图形显示教学演示器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种教学仪器，具体涉及一种电容器充放电图形显示教学演示O
背景技术：
目前，在高中物理、职高电子电工类课程教学中，讲解电容器在电路中的充电或放 电规律时，教师在没有贵重专业设备的情况下，通常是在黑板上直接画电容器的充电或放 电时电容器上电压(通过的电流)随时间变化的曲线图来描述。本实用新型的目的就是为 了设计一种配合示波器使用，能演示电容器充电或放电过程中，在电容器上电压(通过的 电流)随时间变化的曲线图像，使抽象现象变为直观显示，让学生更容易理解电容器充电 或放电规律。本实用新型电容器充放电图形显示教学演示器配合示波器使用，性能稳定、经 久耐用、操作简单和制造成本低，可广泛应用在各类学校专业课教学中讲述电容器在电路 中作用，演示电容器充电或放电电流(电压)随时间变化的规律，达到形象、直观教学，便于 学生理解、掌握。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服上述的技术不足，提供一种电容器充放电图形显示教 学演示器，借助实验室常用的示波器，教师在上课讲述电容器充电或放电规律时，电流(电 压)随时间变化的抽象图像变为直观显示图像。该产品性能稳定、经久耐用、操作简单和制 造成本低，本实用新型可广泛应用在各类学校专业课教学中讲述电容器在电路中作用，演 示电容器充电或放电电流(电压)随时间变化的规律，达到形象、直观教学，便于学生理解、 掌握。为能达到上述发明目的，所采用的技术方案是，一种电容器充放电图形显示教学 演示器，其特征在于包括供电电源、时基振荡器、指示灯、电容充放电转换开关电路和输出 接线柱；所述供电电源其电路由直流+9V供电端、开关Kl和滤波电容器C2组成，开关Kl串 联在直流+9V供电端和电路之间，滤波电容器C2正极端接在所述电源开关Kl后的正极端， 滤波电容器C2负极端连接供电电源的负极端，开关Kl和电位器W在结构上联动在一起；所 述时基振荡器其电路由时基集成电路块IC、电阻器Rl、电阻器R2、电位器W、电容器Cl和二 极管D组成，时基集成电路块IC的脚4、脚8连接所述电源开关Kl后的正极端、其脚6、脚 2相连一起接电容器Cl和电位器的相连接点、其脚7外接电阻器Rl、电阻器R2和二极管D 的正极端，电阻器Rl另一端连接所述电源开关Kl后的正极端，二极管D和电阻器R2并联 后与电位器W、电容器Cl相串联连接，电容器Cl另一端和时基集成电路块IC的脚1相连接 并接在所述电源负极端；所述指示灯电路由电阻器R3和发光二极管LED串联连接，电阻器 R3 一端接在所述电源开关Kl后的正极端，发光二极管LED的负极端和时基集成电路块IC 的脚3、电阻器R4相连接；所述电容充放电转换开关电路由三极管VI、三极管V2、双刀双掷 开关K2-1、双刀双掷开关K2-2、单刀双掷开关K3、单刀双掷开关K4、电阻器R4、电阻器R5、电阻器R6、电容器C4、电容器C3组成，双刀双掷开关K2-1和双刀双掷开关K2-2在结构上 连动在一起，双刀双掷开关K2-1的公共端和电阻器R4相连接、其放电端与三极管Vl的基 极相连接、其充电端与三极管V2的基极相连接，三极管Vl和三极管V2的集电极连接在一 起与单刀双掷开关K3的公共端、电容器C3、电容器C4相连接，三极管Vl的发射极接在所述 电源开关Kl后的正极端，三极管V2的发射极接在所述电源的负极端，双刀双掷开关K2-2 的公共端与电阻器R5、电阻器R6相交点连接，双刀双掷开关K2-2的充电端与所述电源开关 Kl后的正极端相连，双刀双掷开关K2-2的放电端及单刀双掷开关K4的公共端接所述电源 负极；所述输出接线柱包括红色接线柱和黑色接线柱，红色接线柱连接单刀双掷开关K3的 公共端，黑色接线柱接在所述电源的负极端。按照本实用新型所提供的电容器充放电图形显示教学演示器，其特征在于所述 时基集成电路块IC采用NE555型号，三极管Vl采用PNP型的C9015型号，三极管V2采用 NPN型的C9013型号。有益效果本实用新型电容器充放电图形显示教学演示器配合示波器使用，性能 稳定、经久耐用、操作简单和制造成本低，可广泛应用在各类学校专业课教学中讲述电容器 在电路中作用，演示电容器充电或放电电流(电压)随时间变化的规律，达到形象、直观教 学，便于学生理解、掌握。
附图是本实用新型提供的电容器充放电图形显示教学演示器电路连接原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步描述附图是本实用新型提供的电容器充放电图形显示教学演示器电路连接原理图。如 图所示，一种电容器充放电图形显示教学演示器，其特征在于包括供电电源、时基振荡器、 指示灯、电容充放电转换开关和输出接线柱；所述供电电源其电路包括直流9V供电端、滤 波电容器和带电位器开关；所述时基振荡器其电路包括时基集成电路块IC、电阻器、电位 器、电容器和二极管；所述指示灯其电路包括电阻器和发光二极管；所述电容充放电转换 开关其电路包括三极管、双刀双掷开关、单刀双掷开关、电阻器和电容器；所述输出接线柱 包括红色接线柱和黑色接线柱。所述电容充放电曲线演示器供电电源分别和时基振荡器、 指示灯、电容充放电转换开关电路相连接。附图中，R1-R6选用 1/4W 的碳膜电阻器，RU R2 :100K, R3 :2. 2K，R4 :6. 2K，R5 10K, R6 :33K, W :0-470Κ 带开关电位器；Cl :0. 068uF, C2 IOOuF, C3 :0. IuF, C4 :0. 22uF, IC NE555, Vl :C9015, V2 :C9013，D :IN4148，K3、K4 拔动式单刀双掷开关，K2 拔动式双刀双掷 开关，LED:绿色的发光二极管。工作原理本实用新型电容器充放电图形显示教学演示器，采用一块时基集成电 路块NE555和外围元件电阻器R1、电阻器R2、电位器W及振荡电容器Cl构成占空比约为 50%振荡器，电位器W和开关Kl是合为一体的的联动电位器，调节W可改变输出占空比大 小，经电阻器R4输出控制三极管VI、三极管V2基极，改变三极管VI、三极管V2导通或截止 时间，通过控制三极管快速导通和截止，对电容器进行快速的电量释放或电量补充，即电容器的放电或充电，借助示波器就可以在荧光屏上清楚看到一条电容通过电阻充电或放电的 曲线。三极管Vl为PNP型三极管，演示放电曲线时可对电容器电量进行快速充电；三极管 V2为NPN型三极管，演示充电曲线时可对电容器电量进行快速放电；Kl为控制电源开关； 双刀双掷开关K2由K2-1和K2-2合为一体组成，为充电、放电状态转换开关，进行充电和放 电状态转换；K3为不同阻值选择开关；K4为不同容量选择开关；LED为绿色发光二极管，是 电源通电的指示器，同时显示时基集成电路是否处于正常工作；R5、R6为可选择的充放电 电阻器；C3、C4为可选择的充放电电容器；C2为100uF/16V电容器，稳定电路电压作用；电 源为9V叠层电池提供。闭合电源开关K1，当K2开关拔到充电位置时，可演示电容充电曲线 图，振荡器输出端经电阻器R4控制三极管V2基极，由于三极管的快速开关特性，对电容器 每次阻容充电结束后，对电容器进行快速电量释放，以便再次进行阻容充电；当K2开关拔 到放电位置时，可演示电容放电曲线图，振荡器输出端经R4控制三极管Vl基极，由于三极 管的快速开关特性，对电容器每次阻容放电结束后，对电容器进行快速电量补充，以便再次 进行阻容放电。由于送给示波器的充电电流(电压)曲线或放电电流(电压)曲线的重复 频率快，因此可以清楚地看到这条充电或放电曲线。通过拔动选择开关K3、K4时，即选择的 电阻阻值或电容容量改变时，电容器上电压(通过的电流)随时间变化的曲线图也随之变 化；输出端分别和红色、黑色接线柱相连接。该电容器充放电图形显示教学演示器的形体由两部分组成，一是焊接上述元器件 的印刷板，面积大小为50mmX40mm，另一部分为安装固定印刷板的白色塑料外壳，面积为 65mmX55mm,在塑料外壳正面离中心左右各20mm处开两个小口固定安装Φ IOmm的红色接 线柱和黑色接线柱，作为信号输出端；在塑料外壳正面离中心正上方35mm处开一 Φ IOmm小 孔固定0-470Κ带开关电位器W作开关和调节作用。使用方法用信号线把红色接线柱连接到示波器的“Y输入”端，黑色接线柱连接 到示波器“地”端，调节示波器上扫描、增益等微调旋扣，再调节本实用新型电容器充放电图 形显示教学演示器上电位器W，直到示波器上显示稳定、清晰、位置合适的充电或放电曲线 图为止。虽然结合附图描述了本实用新型的实施方式，但是本领域普通技术人员在所附权 利要求的范围内不需要创作性劳动就能作出的各种变形或修改仍属本专利的保护范围。权利要求1.一种电容器充放电图形显示教学演示器，其特征在于包括供电电源、时基振荡器、 指示灯、电容充放电转换开关电路和输出接线柱；所述供电电源其电路由直流+9V供电端、开关Kl和滤波电容器C2组成，开关Kl串联 在直流+9V供电端和电路之间，滤波电容器C2正极端接在所述电源开关Kl后的正极端，滤 波电容器C2负极端连接供电电源的负极端，开关Kl和电位器W在结构上联动在一起；所述时基振荡器其电路由时基集成电路块IC、电阻器Rl、电阻器R2、电位器W、电容器 Cl和二极管D组成，时基集成电路块IC的脚4、脚8连接所述电源开关Kl后的正极端、其 脚6、脚2相连一起接电容器Cl和电位器的相连接点、其脚7外接电阻器R1、电阻器R2和 二极管D的正极端，电阻器Rl另一端连接所述电源开关Kl后的正极端，二极管D和电阻器 R2并联后与电位器W、电容器Cl相串联连接，电容器Cl另一端和时基集成电路块IC的脚 1相连接并接在所述电源负极端；所述指示灯电路由电阻器R3和发光二极管LED串联连接，电阻器R3 —端接在所述电 源开关Kl后的正极端，发光二极管LED的负极端和时基集成电路块IC的脚3、电阻器R4相 连接；所述电容充放电转换开关电路由三极管VI、三极管V2、双刀双掷开关K2-1、双刀双掷 开关K2-2、单刀双掷开关K3、单刀双掷开关K4、电阻器R4、电阻器R5、电阻器R6、电容器C4、 电容器C3组成，双刀双掷开关K2-1和双刀双掷开关K2-2在结构上连动在一起，双刀双掷 开关K2-1的公共端和电阻器R4相连接、其放电端与三极管Vl的基极相连接、其充电端与 三极管V2的基极相连接，三极管Vl和三极管V2的集电极连接在一起与单刀双掷开关K3 的公共端、电容器C3、电容器C4相连接，三极管Vl的发射极接在所述电源开关Kl后的正 极端，三极管V2的发射极接在所述电源的负极端，双刀双掷开关K2-2的公共端与电阻器 R5、电阻器R6相交点连接，双刀双掷开关K2-2的充电端与所述电源开关Kl后的正极端相 连，双刀双掷开关K2-2的放电端及单刀双掷开关K4的公共端接所述电源负极；所述输出接线柱包括红色接线柱和黑色接线柱，红色接线柱连接单刀双掷开关K3的 公共端，黑色接线柱接在所述电源的负极端。
2.根据权利要求1所述的电容器充放电图形显示教学演示器，其特征在于所述时基 集成电路块IC采用NE555型号，三极管Vl采用PNP型的C9015型号，三极管V2采用NPN 型的C9013型号。
专利摘要本实用新型公开了一种教学演示仪器，具体涉及一种电容器充放电图形显示教学演示器，其特征在于包括供电电源、时基振荡器、指示灯、电容器充放电转换开关和输出接线柱；电源电路包括直流9V供电端、滤波电容器和带电位器开关；时基振荡器电路包括时基集成电路块、电阻器、电位器、电容器和二极管；指示灯电路包括电阻器和发光二极管；电容器充放电转换开关电路包括三极管、双刀双掷开关、单刀双掷开关、电阻器和电容器；输出接线柱包括红色接线柱和黑色接线柱；本实用新型电容器充放电图形显示教学演示器借助示波器荧光屏，教学中便于让学生直观形象看到电容器通过电阻充电或放电的曲线图，让学生容易理解、掌握电容器充放电规律。
文档编号G09B23/18GK201829102SQ20102050163
公开日2011年5月11日 申请日期2010年8月24日 优先权日2010年8月24日
发明者陈清尧 申请人:陈清尧