一种磁吸式电工电子实验装置的制作方法

本发明涉及一种电工电子教学实验装置领域，具体涉及一种磁吸式电工电子实验装置。

背景技术：

电工技术基础、模拟电子技术、数字电子技术等课程是普通高校电气、电子类专业的基础课程。多年来各大高校通过教学实践，证明了理论与实验相结合的方式是学生学好该类课程的一个重要方法。

但是传统的电工电子实验装置存在很大的问题，不仅阻碍了学生对理论知识的理解，而且增加了教学老师的工作量，究其原因包括：

(1)电路的元器件固定在实验板上，构建实验电路时往往通过各种飞线对元器件进行电气连接，连线复杂，电路中电压、电流信号走向不明确，与书本上的电路原理图差别很大，学生不能将理论知识与实际很好的结合。

(2)电路的元器件固定在实验板上，而且大部分元器件密封在实验箱内，学生不能直观、清楚地看到元器件的实际模样，导致理论与实际的脱节，也不利于培养学生的动手能力。

(3)构建实验电路的飞线种类繁多，连线复杂，一旦电路出现故障，不利于教师和学生查找故障；另外，大部分元器件密封在实验箱内，当实验电路损坏需要更换元器件时，必须把实验箱拆开才能维修，导致教师对实验电路的维护麻烦，增加了教师的工作量。

技术实现要素：

针对上述现有技术的缺点或不足，本发明要解决的技术问题是提供一种磁吸式电工电子实验装置，能直观、清楚地看到元器件的实际外形和实验电路的信号流向，也能便于操作和维护。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

一种磁吸式电工电子实验装置，包括：多个元器件；母电路板，设置有实验电路、设置在该实验电路上的电源输入接口、设置在该实验电路上的信号测量节点以及设置在该实验电路上的多个用于安装元器件的连接组件，连接组件包括多个第一导电触片和至少一个第一磁铁，第一导电触片与实验电路对应电气连接；以及多个子电路板，用于将元器件安装到连接组件上，每个子电路板上设置有多个与第一导电触片相配合的第二导电触片和至少一个与第一磁铁相配合的第二磁铁，其中，元器件对应地安装在子电路板的正面，第二导电触片位于对应的子电路板的背面，且与元器件的引脚电气连接，第二磁铁与第一磁铁之间异性磁极相互吸合，第一导电触片和第二导电触片的数量均与对应的安装在子电路板上的元器件的引脚的数量相等。

本发明所提供的磁吸式电工电子实验装置，还可以具有这样的特征：其中，元器件包括电阻、电容、电感、二极管和三极管。

本发明所提供的磁吸式电工电子实验装置，还可以具有这样的特征：其中，实验电路、电源输入接口、信号测量节点以及第一导电触片均设置在母电路板的正面。

本发明所提供的磁吸式电工电子实验装置，还可以具有这样的特征：其中，母电路板为pcb线路板。

本发明所提供的磁吸式电工电子实验装置，还可以具有这样的特征：其中，子电路板为pcb线路板。

本发明所提供的磁吸式电工电子实验装置，还可以具有这样的特征：其中，电源输入接口为插针或插槽。

本发明所提供的磁吸式电工电子实验装置，还可以具有这样的特征：其中，信号测量节点为插针或插槽。

本发明所提供的磁吸式电工电子实验装置，还可以具有这样的特征：其中，每个子电路板上设置有多个与第二导电触片相配合的导电通孔，导电通孔与对应的第二导电触片电气连接，元器件的引脚焊接在导电通孔上。

本发明所提供的磁吸式电工电子实验装置，还可以具有这样的特征：其中，第一磁铁嵌设在母电路板上，第二磁铁嵌设在子电路板上。

发明作用与效果

根据本发明所涉及的磁吸式电工电子实验装置，首先，因为采用设置有实验电路的母电路板和多个安装有元器件的子电路板的设计，实验电路中电压、电流信号走向明显，元器件的实际外形直观可见，有利于学生很好地将理论与实际相结合，加深对理论知识的理解。

其次，在母电路板上按照电压和电流的走向，安放模块化的元器件，操作简便，电路发生故障时，排错简单；而且，子电路板上的元器件更换快捷方便，减少了教师对元器件进行维护的工作量。

再者，通过子电路板对元器件进行了模块化，一方面，学生可以根据需要自由更改实验电路中同一位置的元器件的类别，培养和锻炼学生的思考能力；另一方面，元器件的模块化使得同一种元器件可以用到多种实验中，降低了实验的成本。

附图说明

图1是本发明的实施例中实验电路的原理图。

图2是本发明的实施例中实验装置的结构示意图。

图3是本发明的实施例中安装有电阻的子电路板的正面结构示意图。

图4是本发明的实施例中安装有电容的子电路板的正面结构示意图。

图5是本发明的实施例中安装有三极管的子电路板的正面结构示意图。

图6是本发明的实施例中安装有二个引脚的元器件的子电路板的背面结构示意图。

图7是本发明的实施例中安装有三个引脚的元器件的子电路板的背面结构示意图。

图8是本发明的实施例中元器件与子电路板相连接的剖面结构示意图。

图9是本发明的实施例中signal1和signal2的输入信号波形图。

图10是本发明的实施例中信号vout输出波形图。

图11是本发明的实施例中singnal1的低频输入信号和v_lb的低通滤波器输出信号的波形图。

具体实施方式

以下实施例结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

图1是本发明的实施例中实验电路的原理图。

如图1所示，本实施例采用一个带有低通滤波功能的加法电路作为实验电路，signal1和signal2是两种相同或不同的输入信号，经过运放之后得到输出信号vout,由所学运算放大电路的知识可得：

令r1＝r2＝r3＝r4，则

vout＝v1+v2(2)

图2是本发明的实施例中实验装置的结构示意图。

如图2所示，本发明的磁吸式电工电子实验电路，包括多个元器件、母电路板10和多个子电路板20。其中，元器件包括电阻、电容、电感、二极管和三极管。

母电路板10为pcb线路板，设置有实验电路，设置在该实验电路上的电源输入接口vcc15、vcc-15和gnd，设置在该实验电路上的信号输入接口signal1和signal2，设置在该实验电路上的信号测量节点yf_n、yf_p、vout和v_lb，以及多个用于安装元器件的连接组件。

vcc15、vcc-15、gnd、signal1和signal2共同构成正、负15伏电源和两种信号的输入接口；yf_n是指运算放大器yf的负输入信号的信号测量节点，yf_f是指运算放大器yf的正输入信号的信号测量节点，vout是指两个输入信号相叠加的输出信号的测量节点，v_lb是指输出信号经过一阶低通滤波后得到的信号的测量节点。

r1、r2、r3、r4和r5所标示的区域用于安装电阻，c1所标示的区域用于安装电容；每个连接组件对应地位于各元器件的安装区域上。

连接组件包括多个第一导电触片11和至少一个第一磁铁12，第一导电触片11与实验电路对应电气连接；第一磁铁12嵌设在母电路板10上，电路母板10上设有供第一磁铁12插入的通孔。

具体实施例中，电源输入接口、信号输入接口和信号测量节点均为插针或插槽，可以便捷地连接电源、信号发生器和信号测量仪；实验电路、电源输入接口、信号输入接口、信号测量节点和第一导电触片均设置在母电路板10的正面，方便学生观察，以更好地将理论与实际相结合。

图3是本发明的实施例中安装有电阻的子电路板的正面结构示意图。

图4是本发明的实施例中安装有电容的子电路板的正面结构示意图。

图5是本发明的实施例中安装有三极管的子电路板的正面结构示意图。

图6是本发明的实施例中安装有二个引脚的元器件的子电路板的背面结构示意图。

图7是本发明的实施例中安装有三个引脚的元器件的子电路板的背面结构示意图。

图8是本发明的实施例中元器件与子电路板相连接的剖面结构示意图。

如图2至图8所示，子电路板20为pcb线路板，用于将元器件安装到连接组件上；每个子电路板20上设置有多个与第一导电触片11相配合的第二导电触片21、至少一个与第一磁铁12相配合的第二磁铁12以及多个与第二导电触片21相配合的导电通孔23。

第二导电触片21、导电通孔23以及对应连接组件的第一导电触片11的数量由元器件的类型决定，即第一导电触片11、第二导电触片21和导电通孔23的数量均与对应的安装在子电路板20上的元器件的引脚的数量相等。

元器件对应地安装在子电路板20的正面，其引脚用锡焊焊接在导电通孔23上，当元器件损坏时，更换快捷方便；第二导电触片21位于对应的子电路板20的背面，且与导电通孔23电气连接，实现元器件与第二导电触片21的电气连接。

第二磁铁22嵌设在子电路板20上，子电路板20上设有供第二磁铁22插入的通孔。

实验时，将带有元器件的子电路板20对应地安装在母电路板10的连接组件上，子电路板20上的第二磁铁22与连接组件的第一磁铁之间异性磁极相互吸合，使子电路板20上的第二导电触片21与连接组件的第一导电触片11接触而产生电气连接，从而实现元器件与实验电路的对应电气连接。

图9是本发明的实施例中signal1和signal2的输入信号波形图。

图10是本发明的实施例中信号vout输出波形图。

图11是本发明的实施例中singnal1的低频输入信号和v_lb的低通滤波器输出信号的波形图。

如图9至图11所示，signal1和signal2输入的两个信号为幅值为1v、频率分别为270hz和2160hz的正弦波；信号signal1和signal2叠加之后得到信号vout，信号vout再通过一阶滤波器后得到信号v_lb。

vout输出波形正是两个正弦信号相加的结果，说明了所设计的实验装置能够实现实验电路原理图的功能。将v_lb低通滤波器输出信号通过与singal1输入低频信号进行对比可知，所设计的低通滤波器确实能够把低频信号从高低频混合的信号中过滤出来。

实施例作用与效果

根据本实施例所涉及的磁吸式电工电子实验装置，首先，因为采用设置有实验电路的母电路板和多个安装有元器件的子电路板的设计，实验电路中电压、电流信号走向明显，元器件的实际外形直观可见，有利于学生很好地将理论与实际相结合，加深对理论知识的理解。

其次，在母电路板上按照电压和电流的走向，安放模块化的元器件，操作简便，电路发生故障时，排错简单；而且，子电路板上的元器件更换快捷方便，减少了教师对元器件进行维护的工作量。

再者，通过子电路板对元器件进行了模块化，一方面，学生可以根据需要自由更改实验电路中同一位置的元器件的类别，培养和锻炼学生的思考能力；另一方面，元器件的模块化使得同一种元器件可以用到多种实验中，降低了实验的成本。

根据本实施例的教导，本技术领域的技术人员完全可实现其它本发明保护范围内的技术方案。