一种物理电学实验导线收纳装置及其使用方法与流程

本发明属于电学领域，尤其涉及一种物理电学实验导线收纳装置及其使用方法。

背景技术：

物理是以实验为基础的学科，许多定律都是通过实验来引入和验证的。而随着社会的飞速发展，科技越来越进步，实验环境也得到较大改善，在实验过程中试验导线往往特别长，连接电路或者是实验完成后对试验导线捋顺困扰了同学们，对于太短的导线不能满足较远距离使用，太长给收储带来了很大的麻烦，同时导线经常相互缠绕。鉴于上述缺陷，有必要设计出一种可伸缩收纳的试验导线收纳装置。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种物理电学实验导线收纳装置及其使用方法，该装置体积小，宜于收纳实验导线，可以根据需要设置导线伸出长度避免混乱，同时内置开关功能，无需再对实验通路中的开关元件的连接，适应性较广，且成本低廉，适用于物理电路实验。

一种物理电学实验导线收纳装置，包括导线收纳盒本体和导线收纳箱，其中导线收纳盒本体包括导线壳体、线轮、可旋转电连接结构、线轮制动装置、开关组件、导向机构、计长装置，导线收纳箱内设置有位置检测装置和计数装置，位置检测装置和计数装置均与控制器电连接；

导线壳体为两个半圆形壳体铰接在一起形成的壳体，壳体可以折叠为一个半圆形结构，也可以展开形成圆形结构；当两个半圆形壳体展开时，两半圆行壳体相接触的位置设置磁铁吸合，实现其圆形结构的固定；当两个半圆形壳体折叠时，两半圆行壳体相接触的位置设置卡扣组件以实现其半圆形结构的固定；每个半圆形壳体的弧形侧面上沿其半圆的边缘设置半圆形凹槽，凹槽底部设置滑轨结构；

导线壳体为可拆卸结构，当导线出现断线问题时或者其它零件老化均可以单独更换，便于维修和检测，该结构可重复利用，节约了成本。

线轮设置在导线壳体内，并贯穿于导线壳体；线轮上固定套接有圆盘，圆盘内设置有弹簧槽，弹簧槽内缠绕多圈弹簧片，导线缠绕在圆盘的外环面上，圆盘外环面上顺着缠绕的方向设置有导线头插孔，将导线头插在插孔内，在压缩的弹簧片的驱动下，将导线收纳至线轮上；在插孔内设置有导电元件，并通过线轮壳体的内置导线传送至线轮旋转轴的一段的导体柱上；两个半圆形壳体上的导体柱通过可旋转电连接结构实现两个半圆形壳体上的导线之间的导通；当导线进行电学实验过程中，导线的一端端头连接至电路中，导线在线轮起头处的一端通过导线插入插孔将电传至导体柱；再通过导体柱之间的可旋转电连接结构连通，传送至另一个半圆形壳体的导线一端，实现两个半圆形壳体的伸出导线端的连通；

两半圆形壳体铰接处设置有可旋转电连接结构，可旋转电连接结构包括导电弹片、导电片、转轴；导电弹片一端连接其中一个半圆形壳体上的导体柱，另一端和转轴接触，转轴安装在另一个半圆形壳体的转轴孔内，并用导电片缠绕转轴一周后，将导电片贴在另一个半圆形壳体上的导电柱上；该结构不会对导线收纳盒本体的翻盖开合角度造成影响，导线收纳盒本体可以在开合范围内自由旋转，无需增加其它的特别部件。

线轮的一端设置有线轮制动装置，线轮制动装置选择使用外啮合式棘轮机构，它由棘爪，棘轮、止回棘爪、弹簧和机架组成。线轮轴的一端固定套接有棘轮，棘爪一端转动副安装在线轮轴一侧的壳体上，棘爪另一端在弹簧的作用下一直贴附在棘轮表面；当线轮逆时针方向摆动时，止回棘爪在棘轮的齿背上滑动。当线轮顺时针方向转动时，止回棘爪阻止棘轮发生顺时针方向转动，实现线轮上的导线作单向拉出运动，同时也可以保证当拉出需要长度的导线时，导线长度可以恒定保持；棘爪的转动副一端固定有一个拨动杆并外露于壳体表面，当需要回收导线时，拨动半圆形壳体表面的拨动杆，使贴附在棘轮的棘爪远离棘轮结构，在弹簧恢复力的作用下，导线自动缠绕收纳在线轮上；

开关组件独立安装在其中一个半圆形壳体位置的导电片之间；开关组件为复合按钮开关：将常开与常闭按钮开关组合为一体的按钮开关，即具有常闭触头和常开触头。未按下时，常闭触头是闭合的，常开触头是断开的。按下按钮时，常闭触头首先断开，常开触头后闭合，可认为是自锁型按钮；当松开后，按钮开关在复位弹簧的作用下，首先将常开触头断开，继而将常闭触头闭合。复合按钮用于联锁控制电路中。当按动按扭时，该开关为闭合或者断开状态，实现了导线收纳盒在电路中的开关功能，开关组件的安装使得电路省去了独立的开关元件，同时也减少了导线的使用数量，降低了物理实验成本和功耗。

导向机构包括导向支架、导向辊、一对牵引辊、滑动组件，导向支架上设置有一个导向辊和一对牵引辊，缠绕在线轮上的导线先经过导向辊导出，在传送至一对牵引辊，实现对导线的引出，导线头可以卡在导向支架上；导向支架上还设置有滑动组件，滑动组件可以沿着凹槽上的滑轨结构滑动，实现导线在半圆形壳体上180度的引出位置可调；导向辊和牵引辊均为喇叭形结构，两牵引辊压合后中间形成可通过圆柱形的导线的通道，导向辊和牵引辊的表面均附着有一层橡胶层，不仅防止传送过程中出现打滑现象，提高了传送精度，也减少了对导线的表层的磨损。

计长装置设置在牵引辊一端，通过牵引辊的旋转转数计算得出导线的长度，并将得到的导向长度在壳体表面上的显示屏上显示。

导线收纳箱内设置有位置检测装置、计数装置和控制器，导线收纳箱内包括若干个圆柱形导线收纳槽，折叠好的导线收纳盒或者展开的导线收纳盒均可以放置在圆柱形导线收纳槽内；圆柱形导线收纳槽弧形侧面上分布有位置检测装置，导线收纳盒的每一个半圆形壳体厚度为h，则折叠好的导线收纳盒厚度为2h。在圆柱形导线收纳槽弧形侧面上分为若干个h高度间隔，从收纳槽底面算起，每个h高度侧面上沿周向均匀设置3个位置检测装置。当每层h高度的3个位置检测装置有两个或者一个位置检测装置检测到信号，则计数装置加0.5，若每层h高度的3个位置检测装置有三个位置检测装置检测到信号，则计数装置加1。

位置检测装置可以选择机械式接触开关，导线收纳盒放置在圆柱形导线收纳槽内时，弧形侧面上机械式接触开关在压力作用下接通电源，并将信号传送至导线收纳箱的控制器，经过处理得出导电收纳箱内的导电收纳盒的数目，并在导电收纳箱的显示屏上显示出来，该结构避免了收纳好的导线收纳盒重新取出一一数数，一目了然，减少了实验结束后的整理时间。

本发明所述的一种物理电学实验导线收纳装置，包括导线收纳盒本体和导线收纳箱，其中还包括一种物理电学实验导线收纳装置的使用方法，首先将导线收纳盒本体的壳体拆卸用于更换导线，将导线头插在插孔内，并将导线缠绕在圆盘的外环面上，缠绕在线轮上的导线先经过导向辊导向，再传送至一对牵引辊，实现对导线的引出，导线头可以卡在导向支架上；随后，当导线进行电学实验过程中，导线从导线收纳盒拉出，导向支架可以沿着半圆形凹槽滑轨滑动，实现导线在半圆形壳体上180度的引出位置可调以方便电路的连接；与此同时，牵引辊上设置有计长装置将得到的导向长度在壳体表面上的显示屏上显示；当导线长度达到所需长度时停止继续拉出，并将导线的一端端头连接至电路中；电路中无需设置连接开关元件，通过导线收纳盒上的开关组件实现导线收纳盒在电路中的开关功能；当实验结束回收导线时，拨动半圆形壳体表面的拨动杆，使贴附在棘轮的棘爪远离棘轮结构，在压缩的弹簧片的弹簧恢复力的的驱动下，导线自动缠绕收纳在线轮上；

最后，折叠好的导线收纳盒或者展开的导线收纳盒均可以放置在导线收纳箱的圆柱形导线收纳槽内，圆柱形导线收纳槽弧形侧面上设置有位置检测装置，实现对导线收纳盒的计数。

与现有技术相比较，本发明具有如下的优点：

1)导线收纳盒可折叠结构以及半圆形壳体上180度的引出位置可调，方便电路的连接、节约空间、方便可调；

2)壳体可拆卸结构和导线可更换节省能源，降低成本；

3)导线收纳箱内设置若干个圆柱形导线收纳槽，折叠好的导线收纳盒或者展开的导线收纳盒均可以放置在圆柱形导线收纳槽内避免了收纳好的导线收纳盒重新取出一一数数，一目了然，减少了实验结束后的整理时间。

4)电路中无需设置连接开关元件，通过导线收纳盒上的开关组件实现导线收纳盒在电路中的开关功能；

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明可旋转电连接结构示意图；

图3是本发明展开的导线收纳盒的导向机构示意图；

图4是本发明折叠的导线收纳盒示意图；

附图标记如下：

导线壳体1、线轮2、可旋转电连接结构3、开关组件4、导向机构5、计长装置6，凹槽1-1，导电弹片3-1、导电片3-2、转轴3-3；导向支架5-1、导向辊5-2、牵引辊5-3；显示屏6-1。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

参照附图1-4，本发明旨在提供一种物理电学实验导线收纳装置，该装置体积小，宜于收纳实验导线，可以根据需要设置导线伸出长度避免混乱，同时内置开关功能，无需再对实验通路中的开关元件的连接，适应性较广，且成本低廉，适用于物理电路实验。

一种物理电学实验导线收纳装置，包括导线收纳盒本体和导线收纳箱，其中导线收纳盒本体包括导线壳体1、线轮2、可旋转电连接结构3、线轮制动装置、开关组件4、导向机构5、计长装置6，导线收纳箱内设置有位置检测装置和计数装置，位置检测装置和计数装置均与控制器电连接；

导线壳体1为两个半圆形壳体铰接在一起形成的壳体，壳体可以折叠为一个半圆形结构，也可以展开形成圆形结构；当两个半圆形壳体展开时，两半圆行壳体相接触的位置设置磁铁吸合，实现其圆形结构的固定；当两个半圆形壳体折叠时，两半圆行壳体相接触的位置设置卡扣组件以实现其半圆形结构的固定；每个半圆形壳体的弧形侧面上沿其半圆的边缘设置半圆形凹槽1-1，凹槽1-1底部设置滑轨结构；

导线壳体1为可拆卸结构，当导线出现断线问题时或者其它零件老化均可以单独更换，便于维修和检测，该结构可重复利用，节约了成本。

线轮2设置在导线壳体1内，并贯穿于导线壳体1；线轮2上固定套接有圆盘(未示出)，圆盘内设置有弹簧槽，弹簧槽内缠绕多圈弹簧片，导线缠绕在圆盘的外环面上，圆盘外环面上顺着缠绕的方向设置有导线头插孔，将导线头插在插孔内，在压缩的弹簧片的驱动下，将导线收纳至线轮2上；在插孔内设置有导电元件，并通过线轮2壳体的内置导线传送至线轮旋转轴的一段的导体柱上；两个半圆形壳体上的导体柱通过可旋转电连接结构3实现两个半圆形壳体上的导线之间的导通；当导线进行电学实验过程中，导线的一端端头连接至电路中，导线在线轮2起头处的一端通过导线插入插孔将电传至导体柱；再通过导体柱之间的可旋转电连接结构3连通，传送至另一个半圆形壳体的导线一端，实现两个半圆形壳体的伸出导线端的连通；

如附图2所示，两半圆形壳体铰接处设置有可旋转电连接结构3，可旋转电连接结构3包括导电弹片3-1、导电片3-2、转轴3-3；导电弹片3-1一端连接其中一个半圆形壳体上的导体柱，另一端和转轴3-3接触，转轴3-3安装在另一个半圆形壳体的转轴孔内，并用导电片3-2缠绕转轴3-3一周后，将导电片3-2贴在另一个半圆形壳体上的导电柱上；该结构不会对导线收纳盒本体的翻盖开合角度造成影响，导线收纳盒本体可以在开合范围内自由旋转，无需增加其它的特别部件。

线轮2的一端设置有线轮制动装置(未示出)，线轮制动装置选择使用外啮合式棘轮机构，它由棘爪，棘轮、止回棘爪、弹簧和机架组成。线轮轴的一端固定套接有棘轮，棘爪一端转动副安装在线轮轴一侧的壳体上，棘爪另一端在弹簧的作用下一直贴附在棘轮表面；当线轮2逆时针方向摆动时，止回棘爪在棘轮的齿背上滑动。当线轮2顺时针方向转动时，止回棘爪阻止棘轮发生顺时针方向转动，实现线轮2上的导线作单向拉出运动，同时也可以保证当拉出需要长度的导线时，导线长度可以恒定保持；棘爪的转动副一端固定有一个拨动杆并外露于壳体表面，当需要回收导线时，拨动半圆形壳体表面的拨动杆，使贴附在棘轮的棘爪远离棘轮结构，在弹簧恢复力的作用下，导线自动缠绕收纳在线轮2上；

开关组件4独立安装在其中一个半圆形壳体位置的导电片3-2之间；开关组件4为复合按钮开关：将常开与常闭按钮开关组合为一体的按钮开关，即具有常闭触头和常开触头。未按下时，常闭触头是闭合的，常开触头是断开的。按下按钮时，常闭触头首先断开，常开触头后闭合，可认为是自锁型按钮；当松开后，按钮开关在复位弹簧的作用下，首先将常开触头断开，继而将常闭触头闭合。复合按钮用于联锁控制电路中。当按动按扭时，该开关为闭合或者断开状态，实现了导线收纳盒在电路中的开关功能，开关组件4的安装使得电路省去了独立的开关元件，同时也减少了导线的使用数量，降低了物理实验成本和功耗。

如附图3所示，导向机构5包括导向支架5-1、导向辊5-2、一对牵引辊5-3、滑动组件(未示出)，导向支架5-1上设置有一个导向辊5-2和一对牵引辊5-3，缠绕在线轮2上的导线先经过导向辊5-2导出，在传送至一对牵引辊5-3，实现对导线的引出，导线头可以卡在导向支架5-1上；如附图4所示，导向支架5-1上还设置有滑动组件，滑动组件可以沿着凹槽1-1上的滑轨结构滑动，实现导线在半圆形壳体上180度的引出位置可调；导向辊5-2和牵引辊5-3均为喇叭形结构，两牵引辊5-3压合后中间形成可通过圆柱形的导线的通道，导向辊5-2和牵引辊5-3的表面均附着有一层橡胶层，不仅防止传送过程中出现打滑现象，提高了传送精度，也减少了对导线的表层的磨损。

计长装置6设置在牵引辊5-3一端，通过牵引辊5-3的旋转转数计算得出导线的长度，并将得到的导向长度在壳体表面上的显示屏6-1上显示。

导线收纳箱内设置有位置检测装置、计数装置和控制器，导线收纳箱内包括若干个圆柱形导线收纳槽，折叠好的导线收纳盒或者展开的导线收纳盒均可以放置在圆柱形导线收纳槽内；圆柱形导线收纳槽弧形侧面上分布有位置检测装置，导线收纳盒的每一个半圆形壳体厚度为h，则折叠好的导线收纳盒厚度为2h。在圆柱形导线收纳槽弧形侧面上分为若干个h高度间隔，从收纳槽底面算起，每个h高度侧面上沿周向均匀设置3个位置检测装置。当每层h高度的3个位置检测装置有两个或者一个位置检测装置检测到信号，则计数装置加0.5，若每层h高度的3个位置检测装置有三个位置检测装置检测到信号，则计数装置加1。

位置检测装置可以选择机械式接触开关，导线收纳盒放置在圆柱形导线收纳槽内时，弧形侧面上机械式接触开关在压力作用下接通电源，并将信号传送至导线收纳箱的控制器，经过处理得出导电收纳箱内的导电收纳盒的数目，并在导电收纳箱的显示屏6-1上显示出来，该结构避免了收纳好的导线收纳盒重新取出一一数数，一目了然，减少了实验结束后的整理时间。

本发明所述的一种物理电学实验导线收纳装置，包括导线收纳盒本体和导线收纳箱，其中还包括一种物理电学实验导线收纳装置的使用方法，首先将导线收纳盒本体的壳体拆卸用于更换导线，将导线头插在插孔内，并将导线缠绕在圆盘的外环面上，缠绕在线轮2上的导线先经过导向辊5-2导向，再传送至一对牵引辊5-3，实现对导线的引出，导线头可以卡在导向支架5-1上；随后，当导线进行电学实验过程中，导线从导线收纳盒拉出，导向支架5-1可以沿着半圆形凹槽1-1滑轨滑动，实现导线在半圆形壳体上180度的引出位置可调以方便电路的连接；与此同时，牵引辊5-3上设置有计长装置6将得到的导向长度在壳体表面上的显示屏6-1上显示；当导线长度达到所需长度时停止继续拉出，并将导线的一端端头连接至电路中；电路中无需设置连接开关元件，通过导线收纳盒上的开关组件4实现导线收纳盒在电路中的开关功能；当实验结束回收导线时，拨动半圆形壳体表面的拨动杆，使贴附在棘轮的棘爪远离棘轮结构，在压缩的弹簧片的弹簧恢复力的的驱动下，导线自动缠绕收纳在线轮2上；

最后，折叠好的导线收纳盒或者展开的导线收纳盒均可以放置在导线收纳箱的圆柱形导线收纳槽内，圆柱形导线收纳槽弧形侧面上设置有位置检测装置，实现对导线收纳盒的计数。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。