摆对比演示电路和仪器的制作方法

本发明属于电子领域，尤其涉及一种摆对比演示电路和仪器。

背景技术：

小学科学《摆》一课要实验探究“摆的快慢与什么因素有关”，传统方法用细线下挂一个重物，来回摆动，多人操作，多次测量摆长，人工计时、计数，要27次实验，效率低，误差大。广大师生迫切需要一种能够精简实验步骤，减少实验时间的器材。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种摆对比演示电路和仪器，自动计时、自动计数准确无误，实验结论精确。

本发明的技术实施方案是：摆对比演示电路，包括多个光电开关和多个计数器，所述多个光电开关的控制端分别接至多个计数器的触发信号端，所述多个光电开关的电源正负极端分别接至电源的正负极，所述多个计数器的电源正负极端也分别接至电源的正负极。

基于上述目的，本发明的进一步改进方案是：还包括第二计时继电器，所述第二计时继电器的电源正极端接至电源正极，所述第二计时继电器的电源正极端分别接至计数器的电源正极端，所述第二计时继电器的电源正极输出端分别接至光电开关的电源正极端，所述第二计时继电器的电源负极输出端分别接至光电开关和计数器的电源负极端。

基于上述目的，本发明的进一步改进方案是：还包括多个导磁线圈，多个导磁线圈的电源正负极端分别接至电源的正负极。

基于上述目的，本发明的进一步改进方案是：还包括第一计时继电器，所述第一计时继电器的电源正极端接至电源正极，所述第一计时继电器的电源正极输出端接至导磁线圈的电源正极端，所述第一计时继电器的电源负极输出端接至导磁线圈的电源负极端。

基于上述目的，本发明的进一步改进方案是：还包括启动开关，当第二计时继电器断开时，所述启动开关用于闭合第一计时继电器电源正极端与电源正极或者电源负极端与电源负极；当第二计时继电器闭合时，所述启动开关用于断开第一计时继电器电源正极端与电源正极或者第一计时继电器电源负极端与电源负极。

基于上述目的，本发明的进一步改进方案是：所述启动开关包括左中右三段位，旋转到左边用于连接第一计时继电器的电源正极端与电源正极，旋转到中间位置，用于断开第一计时继电器和第二计时继电器的电源正极端与电源正极的连接，旋转到右边用于连接第二计时继电器的电源正极端与电源正极，并且同时接通计数器的电源正极端与电源正极，第二计时继电器电源正极输出端同步输出接通光电开关的电源正极端。

基于上述目的，本发明的进一步改进方案是：还包括导磁线圈指示灯、电源指示灯、计数工作指示灯和停止计数指示灯，所述导磁线圈指示灯并联于导磁线圈的电源正负极端，所述电源指示灯直接连接至电源的正负极两端，计数工作指示灯并联于光电开关的电源正负极端，停止计数指示灯串联于第二计时继电器的第二电源正极输出端和第二计时继电器的第二电源负极输出端。

基于上述目的，本发明的另一种实施方案是：摆对比演示仪器，包括上述所述的摆对比演示电路。

基于上述目的，本发明的进一步改进方案是：还包括展示板、摆锤和摆线，所述摆锤固定于摆线的一端，摆线的另一端连接于展示板上。

基于上述目的，本发明的进一步改进方案是：所述摆锤的材质包括可以被磁铁吸附的材质或者合金。

有益效果

本发明由于采用上述方案自动计时、自动计数准确无误，实验结论精确。“摆对比演示电路和仪器”应用于小学科学《摆》的实验教学，多个摆同时对比实验，节约时间。

计时继电器到达设定时间自动断开光电开关电源，可以自动控制实验计数的时间。

采用导磁线圈在通电的情况下产生电磁信号，用于固定摆锤。

采用第一计时继电器可以在有限的时间内断开导磁线圈，用于保护导磁线圈。

启动开关方便控制电路的工作过程，有利于实验展示。

指示灯可以直观的指示电路和仪器的工作状态。

附图说明

图1为本发明实施例一摆对比演示电路原理图；

图2为本发明实施例一摆对比演示仪器示意图；

图3为本发明实施例一光电开关接线示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案的原理及优点更加清晰，以下结合附图及具体实施方案，对本发明进行进一步详细说明。在本实施方式中，所描述的具体实施方案仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一

如图1和图3所示，摆对比演示电路，包括多个光电开关7(a1、a2、a3)、多个计数器9(b1、b2、b3)、第二计时继电器8、多个导磁线圈1、第一计时继电器3、启动开关4、导磁线圈灯2、电源灯5、工作指示灯6和停止计数指示灯10，导磁线圈1为七个，多个导磁线圈1的电源正极端分别接至第一计时继电器3的电源正极输出端，多个导磁线圈1的电源负极端分别接至第一计时继电器3的电源负极输出端，第一计时继电器3的电源正极端用于与启动开关4相连，用于连接至电源正极。第一计时继电器也可采用温控仪代替。所述多个光电开关7(a1、a2、a3)的控制端分别接至多个计数器9(b1、b2、b3)的触发信号端，所述第二计时继电器8的电源正极端通过启动开关4，用于与电源正极相连，所述第二计时继电器8的电源正极端分别接至多个计数器9(b1、b2、b3)的电源正极端，所述第二计时继电器8的电源正极输出端分别接至多个光电开关7(a1、a2、a3)的电源正极端，所述第二计时继电器8的电源负极输出端分别接至多个光电开关7(a1、a2、a3)和多个计数器9(b1、b2、b3)的电源负极端。所述启动开关4包括左中右三段位，旋转到左边用于连接第一计时继电器3的电源正极端与电源正极，旋转到中间位置，用于断开第一计时继电器3和第二计时继电器8的电源正极端与电源正极的连接，旋转到右边用于连接第二计时继电器8的电源正极端与电源正极。并且同时接通计数器的电源正极端与电源正极，第二计时继电器电源正极输出端同步输出接通光电开关的电源正极端。所述导磁线圈指示灯2并联于导磁线圈1的电源正负极端，所述电源指示灯5直接连接至电源的正负极两端，计数工作指示灯6并联于光电开关7(a1、a2、a3)的电源正负极端，停止计数指示灯10串联于第二计时继电器8的第二电源正极输出端和第二计时继电器8的第二电源负极输出端。

实施例二

摆对比演示电路，包括三个光电开关和三个计数器，所述三个光电开关的控制端分别接至三个计数器的触发信号端，所述三个光电开关的电源正负极端分别接至电源的正负极，所述三个计数器的电源正负极端也分别接至电源的正负极。计时、计数电路集成化、模块化，降低成本。

进一步地，也可以还包括第二计时继电器，所述第二计时继电器的电源正极端接至电源正极，也可以所述第二计时继电器的电源正极端经开关电路接至电源正极，所述第二计时继电器的电源正极端分别接至计数器的电源正极端，所述第二计时继电器的电源正极输出端分别接至光电开关的电源正极端，所述第二计时继电器的电源负极输出端分别接至光电开关和计数器的电源负极端。

另外，也可以不采用计时继电器，而采用手动开关来控制电路的通断。

进一步地，还可包括多个导磁线圈，多个导磁线圈的电源正负极端分别接至电源的正负极。与多个导磁线圈也可以通过开关将电源正负极端分别接至电源的正负极。另外也可包括第一计时继电器，所述第一计时继电器的电源正极端接至电源正极，所述第一计时继电器的电源正极输出端接至导磁线圈的电源正极端，所述第一计时继电器的电源负极输出端接至导磁线圈的电源负极端。

另外，也可以不采用导磁线圈，而采用机械结构来固定和松开摆锤。

进一步地：还包括启动开关，当第二计时继电器断开时，所述启动开关用于闭合第一计时继电器电源正极端与电源正极或者电源负极端与电源负极；当第二计时继电器闭合时，所述启动开关用于断开第一计时继电器电源正极端与电源正极或者第一计时继电器电源负极端与电源负极。启动开关可以根据实际需要进行设计。满足电路的要求。本设计也可采用电路集成化模块化，降低成本。

实施例三

如图2所示，本实施例提供了一种摆对比演示仪器，除以上实施例所述的摆对比演示电路之外，还包括展示板、摆锤和摆线，所述摆锤固定于摆线的一端，摆线的另一端连接于展示板上，摆锤包括铁镍等可以被磁铁吸附的材质或者合金，或者设计成仅靠近导磁线圈的一面即能被吸附的结构，摆线，摆锤不局限于本设计。可以根据需要设计。摆线长度，摆锤重量，摆角大小不局限于本设计所显示的情况。本摆对比演示仪器包括工业计时继电器2个、工业计数器3个、方形光电开关3个、12伏电磁铁7个、12伏蓄电池1个、12伏充电器一个、12伏led指示灯4个、启动开关1个(左中右三段，左旋启动电磁铁，中间断开，右旋启动光电开关)、用轴承制作的悬挂摆的三个悬挂装置、用木板制作的箱子一个、把手一个和自制摆7个，其中三个摆的摆长和摆重相同，三个摆的摆长相同但是摆重不同，三个摆的摆重相同摆长不同。

如图2所示，本发明的使用说明如下：

设定3个计数器处于“1000x1”的状态(即最大可以计数1000)，计时器处于“15s00”的状态(即设定时间到15秒后，不再计数)。

第一、用12伏变压器接入电源或者打开自带电源，电源指示灯绿灯亮，与电源指示灯相串联有开关。

第二、启动电磁铁。逆时针旋转“启动”旋钮一个档位，黄灯亮。这时，如果忘记关闭电源或者不再继续操作，到达电磁铁保护系统设定的20秒后，电磁铁电源会自动断开(第一计时继电器到达设定时间断开电磁铁的电源)(电磁铁自动断电时间可设置区间为0.01秒至99小时99分)。

第三、把1、2、3号三个24克的摆，摆长都相等的摆分别吸附在摆一25度、摆二35度、摆三45度三个不同摆角电磁铁上。来研究摆角与摆的快慢的关系。

第四、顺时针旋转“启动”旋钮两个档位。黄灯灭，计数工作指示灯蓝灯亮。15秒后，计数停止，蓝灯灭，红灯亮。计数器仍然显示数据，记录数据。

第五、把1号、3号摆更换为4号20克、5号28克的摆，2号摆不变。摆角都是45度，重复二、四步骤，来研究摆重与摆的快慢的关系。

第六、把4号、5号摆更换为6号、7号摆，这些摆的摆重都是24克，摆角都是45度，重复二、四步骤，来研究摆长与摆的快慢的关系。

第七、实验结束，关闭电源。

得出实验结论：摆的快慢与摆重和摆角无关，与摆长有关，摆长越长摆的越慢，摆长越短摆的越快。

一、应用原理

申请人研究制作的“摆对比演示仪”应用物体经过光电感应器会产生电信号传递到计数器记录数据的科学原理，模拟摆钟的钟摆制作了7个不同摆重、摆长的摆，以及摆的悬挂装置，电磁铁同时释放，配以自动计时、计数电子元件，融合小学科学教材中影响摆的快慢的因素研制而成。

二、主要优点

1.“摆对比演示仪”应用于小学科学《摆》的实验教学，三个摆同时对比实验，27次的实验减少为9次，节约时间；

2.模拟摆钟摆动，直观形象,学生易理解；

3.自动计时、自动计数准确无误，实验结论精确。

4.12伏蓄电池供电，也可采用其它电压的蓄电池供电，电磁铁防过热断电保护系统(可以设置0.01秒至99小时99分区间任意时间自动断电，重新打开开关恢复正常工作，目的是防止电磁铁过长时间通电而烧坏，默认设置20秒无操作自动断电)，使用无忧。

5.单人一键式操作，简单易学。

6.计数器可以单次计数(即摆摆过来和摆回去计两个数)，也可以设置为双次计数(即摆摆过来不计数，等摆回去时计一个数)。

三、特别说明

摆经过平衡位置再回到平衡位置为摆动1次。

1.计数器若设置为单次计数，经过平衡位置计数1次，回到平衡位置再计数1次，为双倍计数，若最后显示的次数为偶数，除以2就得到摆的次数；若是奇数，说明经过了平衡位置没有回到平衡位置就到时间了，先减1，再除以2就得到摆的次数。

2.计数器若设置为双次计数，经过平衡位置不计数，回到平衡位置计数1次，最后计数器显示的次数就是摆的次数。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。