專利名稱：微電腦楞次定律演示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及物理教學(xué)用實(shí)驗(yàn)裝置，尤其是一種用于演示電磁感應(yīng)現(xiàn)象的微電腦楞次定律演示器。
背景技術(shù)：
目前，在對學(xué)生演示電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象時(shí)，傳統(tǒng)的作法是用一只靈敏電流計(jì)與閉合線圈相接，當(dāng)閉合線圈中的磁通量發(fā)生變化時(shí)用電流計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)方向來說明閉合線圈中的電流方向，這樣的方法不易讓學(xué)生理解和記憶。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是彌補(bǔ)上述不足，提出一種微電腦楞次定律演示器，它通過放大電路將螺線管中的感應(yīng)電流進(jìn)行放大、用整流、檢波分解得到螺線管中感應(yīng)電流方向，將此方向信息轉(zhuǎn)化為單片微型計(jì)算機(jī)中斷觸發(fā)信號，控制發(fā)光二極管沿不同方向繞行，顯示螺線管中感應(yīng)電流方向，演示了楞次定律，形象生動(dòng)地演示電磁感應(yīng)現(xiàn)象中磁場的變化而影起的感應(yīng)電流方向所做出的對應(yīng)變化，攻克了教學(xué)中的難點(diǎn)。
本實(shí)用新型提出的微電腦楞次定律演示器，由多匝螺線管、音頻功率放大器IC4、晶體二極管D1和D2、三極管BG1和BG2、光電偶合器IC2和IC3、單片微型計(jì)算機(jī)IC1和發(fā)光二極管LED等元件構(gòu)成，其特征在于多匝螺線管接在音頻功率放大器輸入端口，放大器輸出端口接有由晶體二極管D1、D2和三極管BG1、BG2組成的兩路獨(dú)立檢波及放大電路，三極管BG1和BG2分別經(jīng)過集電極電阻R5和R6接入光電偶合器IC2和IC3，電阻R3和R4分別和IC2、IC3的輸出端串聯(lián)在電源和地之間構(gòu)成上升沿觸發(fā)電路，該電路的輸出端分別接入單片微型計(jì)算機(jī)的中斷端口，發(fā)光二極管LED接在單片微型計(jì)算機(jī)的輸出端口。
上述的單片機(jī)由八位高速單片機(jī)IC1構(gòu)成，音頻功率放大器由IC4構(gòu)成，由D1、D2構(gòu)成信號檢波部份，由BG1、BG2構(gòu)成分解后的信號放大單元，由IC2、IC3構(gòu)成信號變換偶合單元，由LED0～LED7構(gòu)成顯示電流方向部份。
上述的多匝螺線管L接音頻功率放大器IC4的信號輸入端1、23腳，感應(yīng)電流信號放大后由IC4的19腳接D1、D2，輸出完成感應(yīng)電流的放大；經(jīng)IC4放大的感應(yīng)電流輸入到D1、D2分解后送入BG1、BG2的基極，再次放大后三極管的集電極輸出的信號經(jīng)R5和R6送到光電偶器的輸入端完成偶合和倒相處理；倒相后的信號由IC2、IC3輸出，分別接入單片機(jī)的中斷口6、7腳。
上述單片機(jī)IC1的輸出口P1.0～P1.7分別與發(fā)光二極管LED0～LED7相接；發(fā)光二極管LED0～LED7均勻分布在由多匝螺線管L的周圍構(gòu)成電流方向顯示輸出電路。
本實(shí)用新型形象生動(dòng)、直觀地再現(xiàn)楞次定律，化抽象為直觀、演示效果明顯。并且結(jié)構(gòu)簡單，易于拆培裝，體積小、攜帶方便。采用微電腦設(shè)計(jì)性能穩(wěn)定可靠。


圖1是本實(shí)用新型提出的微電腦楞次定律演示器的電路原理圖。
圖2～圖5是本實(shí)用新型提出的微電腦楞次定律演示器作電磁感應(yīng)現(xiàn)象的演示操作示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。
圖1中本實(shí)用新型提供的演示器其電路圖包括模擬放大電路、信號處理電路和微電腦控制電路等部份。它用一個(gè)多匝螺線管構(gòu)成磁通量變化傳感器L，將傳感器采集到的感應(yīng)電流送到由IC4(LAG665)組成的音頻功率放大集成電路中進(jìn)行放大，然后用晶體二極管D1和D2進(jìn)行檢波分解得到只有正半周、或者只有負(fù)半周的兩路獨(dú)立觸發(fā)信號，將此觸發(fā)信號經(jīng)過三極管BG1和BG2放大后分別經(jīng)過R5、R6送入光電偶合器IC2、IC3。R3和R4分別和IC2、IC3的輸出端串聯(lián)在電源和地之間構(gòu)成上升沿觸發(fā)電路，將光電偶合器輸出的信號作為中斷請求送入單片微型計(jì)算機(jī)IC1(AT89C51)的中斷口。當(dāng)微電腦收到中斷請求后，中斷服務(wù)程序控制發(fā)光二極管LED0～LED7順時(shí)針旋轉(zhuǎn)或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)顯示多匝螺線管當(dāng)前的電流方向。由變壓器B、橋式整流器T、濾波電容C1及電阻R1組成供電電路為演示器提供5V直流電源。
圖2所示，演示器由八只發(fā)光二極管1以45度角順序排列安裝在螺線管2的圓周上，將螺線管固定在底座3上完成本裝置的安裝。
實(shí)驗(yàn)時(shí)，當(dāng)條形磁鐵4的N極插入螺線管2中，此時(shí)產(chǎn)生逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流，由發(fā)光二極管顯示其方向；當(dāng)條形磁鐵的N極從螺線管中拔出時(shí)，此時(shí)產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流，由發(fā)光二極管顯示其方向如圖3所示；當(dāng)條形磁鐵的S極插入螺線管中，此時(shí)產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流，由發(fā)光二極管顯示其方向如圖4所示；當(dāng)條形磁鐵的S極從螺線管中拔出時(shí)，此時(shí)產(chǎn)生逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流，由發(fā)光二極管顯示其方向如圖5所示。
權(quán)利要求1.微電腦楞次定律演示器，由多匝螺線管L、音頻功率放大器IC4、晶體二極管D1和D2、三極管BG1和BG2、光電偶合器IC2和IC3、單片微型計(jì)算機(jī)IC1和發(fā)光二極管LED等元件構(gòu)成，其特征在于多匝螺線管接在音頻功率放大器輸入端口，放大器輸出端口接有由晶體二極管D1、D2和三極管BG1、BG2組成的兩路獨(dú)立檢波及放大電路，三極管BG1和BG2分別經(jīng)過集電極電阻R5和R6接入光電偶合器IC2和IC3，R3和R4分別和IC2、IC3的輸出端串聯(lián)在電源和地之間構(gòu)成上升沿觸發(fā)電路，該電路的輸出端分別接入單片機(jī)的中斷口，發(fā)光二極管LED接在單片微型計(jì)算機(jī)的輸出端口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電腦楞次定律演示器，其特征在于單片機(jī)由八位高速單片機(jī)IC1構(gòu)成，音頻功率放大器由IC4構(gòu)成，由D1、D2構(gòu)成信號檢波部份，由BG1、BG2構(gòu)成分解后的信號放大單元，由IC2、IC3構(gòu)成信號變換偶合單元，由LED0～LED7構(gòu)成顯示電流方向的部份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電腦楞次定律演示器，其特征在于多匝螺線管L接音頻功率放大器IC4的信號輸入端1、23腳，感應(yīng)電流信號放大后由IC4的19腳接D1、D2，經(jīng)D1、D2分解后送入BG1、BG2的基極，再次放大后的信號由三極管集電極輸出經(jīng)R5和R6送到光電偶器的輸入端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電腦楞次定律演示器，其特征在于上升沿觸發(fā)電路的輸出端分別接入單片機(jī)的中斷口6、7腳。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電腦楞次定律演示器，其特征在于單片機(jī)IC1的輸出口P1.0～P1.7分別與發(fā)光二極管LED0～LED7相接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電腦楞次定律演示器，其特征在于發(fā)光二極管LED0～LED7均勻分布在多匝螺線管L的周圍構(gòu)成電流方向的顯示部份。
專利摘要一種微電腦楞次定律演示器，用一個(gè)多匝螺線管構(gòu)成磁通量變化傳感器L，將傳感器采集到的感應(yīng)電流送到由IC4組成的音頻功率放大集成電路中進(jìn)行放大，然后用晶體二極管D1和D2進(jìn)行檢波分解得到只有正半周、或者只有負(fù)半周的兩路獨(dú)立觸發(fā)信號，將此觸發(fā)信號經(jīng)過三極管BG1和BG2放大后分別經(jīng)過R5、R6送入光電偶合器IC2、IC3，將光電偶合器輸出的信號作為中斷請求送入單片微型計(jì)算機(jī)IC1的中斷口，當(dāng)微電腦收到中斷請求后，中斷服務(wù)程序控制發(fā)光二極管LED順時(shí)針旋轉(zhuǎn)或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)顯示多匝螺線管當(dāng)前的電流方向；它形象生動(dòng)地演示電磁感應(yīng)現(xiàn)象中磁場的變化而影起的感應(yīng)電流方向所做出的對應(yīng)變化，攻克了教學(xué)中的難點(diǎn)。
文檔編號G09B23/00GK2749000SQ200420104600
公開日2005年12月28日 申請日期2004年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月29日
發(fā)明者高永衛(wèi) 申請人:云南省昆明市第三中學(xué)