專利名稱：直流電動機led演示儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種直流電動機LED演示儀，屬于大專院校和中學的物理等相關課程的教學演示領域。
背景技術：
直流電動機是通以直流電流的旋轉電機，是把電能轉換成機械能的設備，在生產 實際中有非常廣泛的應用，換向器是直流電動機中的一個重要部件，其作用是將直流電動 機輸入的直流電流轉換成電樞繞組內的交變電流，進而產生恒定方向的電磁轉矩。對直流 電動機原理的掌握也是對每一個學習相關知識的學生的基本要求，但在實際的實驗演示 中，常常都是采用電腦動畫來完成，使學生難以直觀的對電動機有具體的了解，不能清楚的 了解直流電動機的內部結構，特別對換向器感到不易掌握。

實用新型內容本實用新型直流電動機LED演示儀針對現(xiàn)有的演示儀所存在的缺點，提出一種結 合新型高亮LED和控制電路的直流電動機LED演示儀，滿足大專院校和中學物理等相關課 程的教學演示要求。本實用新型通過透明的直流電動機模型和新型的高亮LED發(fā)光二極管結合，直觀 的將直流電動機的結構、轉動情況和轉向器的原理表現(xiàn)出來。直流電動機LED演示儀通過 兩組高亮LED不同的流動方向，來演示直流電動機的換向器的作用，LED燈的流動方向經(jīng)驅 動和控制電路的處理，根據(jù)換向器的改變而變化，與傳統(tǒng)常用的動畫形式的演示方法相比， 更加具有直觀、形象和便于觀察的特點。本直流電動機LED演示儀所采用的驅動和控制集成塊是CD4017、LS191和NE555， CD4017是十進制計數(shù)/分頻器，它的內部由計數(shù)器及譯碼器兩部分組成。芯片有10個譯 碼輸出YO Y9 ；MR為清零端，有兩個時鐘端CP和EN，每個譯碼輸出一般處于低電平，且在 時鐘脈沖由低到高的上升沿輸出高電平，每個高電平輸出維持1個時鐘周期，每輸入10個 時鐘脈沖，輸出一個進位脈沖，因而進位輸出信號可作為下一級計數(shù)器的時鐘信號。在清零 輸入端(R)加高電平或正脈沖時，只有輸出端YO為高電平，其余的各個輸出端都為低電平。 而LS191是4位二進制可逆計數(shù)器，它通過高低電平的變化來實現(xiàn)加減記數(shù)。本實用新型采用了兩種高亮的紅光和黃光LED，發(fā)光亮度高，演示更為清楚和便 于觀察，紅光LED可選用型號為5308URC的LED，發(fā)光亮度(光強)可達18000_20000mcd， 電壓為1. 8-2. 2V，黃光高亮LED，選用型號為5308UYC，發(fā)光亮度18000-20000mcd，電壓為 1. 8-2. 2V。同時本演示儀增加了直流電動機的調速旋鈕，可以通過調節(jié)電樞供電電壓的方法 來實現(xiàn)直流電動機的平滑、無級的變速。增加了演示的生動和形象。
圖1是直流電動機LED演示儀，圖1中1是磁極，2是電樞，3是電刷，4是換向器， 5是轉軸，6是支架，7是電源接線柱，8是底座，9是演示架，10是直流電動機速度調節(jié)旋鈕， 11是高亮黃光LED，12是高亮紅光LED。圖2是電刷和換向片結構，圖2中13、14是換向器電刷，15,16是換向器的換向片。圖3是高亮LED的控制電路圖圖4是高亮LED的記數(shù)電路圖
具體實施方式
本實用新型涉及一種直流電動機LED演示儀，包含直流電動機模型和高亮LED控 制電路兩個部分，直流電動機模型由底座、支架、電源接線柱、電樞、線圈、轉軸、換向器、電 刷等組成，LED控制電路由譯碼器、驅動電路、顯示電路和高亮LED等組成。在高亮LED的控制電路中，二極管D23、繼電器K與D1-D9及D10-D18組成兩組高 亮LED發(fā)光二極管的自動轉換發(fā)光電路。二極管D19-D22組成無極性直流接口電路，使得無 論從A、B兩端輸入的直流電源的極性如何改變，其接口電路輸出端始終保持上端為正極， 下端為負極，使后級電路可靠工作。NE555、R1、R2、C1組成一個振蕩頻率約為IHz的低頻振 蕩器，用來給后級電路提供觸發(fā)脈沖源。⑶4017在每次接通電源瞬間自動清零，當A端電位正，B端電位負時，繼電器k不 動作，常閉觸點k與2接通，使高亮LED的D1-D9與電源負極接通，低頻振蕩器輸出的脈沖 觸發(fā)⑶4017，使⑶4017的Y1-Y9端分別輸出高電平，高亮LED按照D1-D9的順序逐個發(fā)光， 當電流反向連接時，即A端電位負、B端電位正時，D23導通，k閉合，繼電器k的觸點與1接 通，即高亮LED的D10-D18的負極與電源負極接通，使高亮LED按照從D10-D18的順序逐個 發(fā)光，電流與原來的方向相反，即反方向流動。直流電動機的電刷13和14分別接外接電源的正極和負極，在轉軸旋轉的過程中， 電刷與換向片之間是交替接觸的，當電刷14與換向片16接觸時，LED控制電路的控制端通 過換向片16、電刷14與LED控制電路的地線相連，使得計數(shù)器處于加計數(shù)狀態(tài)，高亮紅光 LED按正向流動；當電刷14與換向片15接觸時，LED控制電路的控制端不能與控制電路的 地線相連，控制端懸空，使得計數(shù)器處于減計數(shù)狀態(tài)，高亮黃光LED按反方向流動。如果流 動方向與直流電動機的工作原理不符(即流向相反)，則可以采取改變模型電源的連接方 向，或者將電路控制端口換接到不同的換向片的方式來進行矯正。
權利要求一種直流電動機LED演示儀，包含直流電動機模型和高亮LED控制電路兩個部分，直流電動機模型由底座(8)、支架(6)、電源接線柱(7)、磁極(1)、電樞(2)、轉軸(5)、換向器(4)、電刷(3)組成；LED控制電路由控制和驅動電路、記數(shù)電路和紅黃兩種顏色的高亮LED(11，12)組成。
2.根據(jù)權利要求1所述的直流電動機LED演示儀，其特征是高亮LED的控制和驅動 及記數(shù)電路所采用的芯片是CD4017、NE555和LS191。
3.根據(jù)權利要求1所述的直流電動機LED演示儀，其特征是所采用的紅光高亮LED的 型號為5308URC，所采用的黃光高亮LED的型號為5308UYC。
4.根據(jù)權利要求1所述的直流電動機LED演示儀，其特征是在演示架(9)上具有直 流電動機速度調節(jié)旋鈕(10)。
5.根據(jù)權利要求1所述的直流電動機LED演示儀，其特征是底座(8)由鑄鐵或鋼板 制成。
6.根據(jù)權利要求1所述的直流電動機LED演示儀，其特征是直流電動機和換向器模 型的外殼都采用透明的亞克力(PMMA)材料制成。
專利摘要本實用新型涉及一種直流電動機LED演示儀，包含直流電動機模型和高亮LED控制電路兩個部分，直流電動機模型由底座、支架、磁極、電樞、轉軸和換向器等組成，LED控制電路由驅動電路、記數(shù)電路和兩種顏色的高亮LED組成。直流電動機LED演示儀通過透明的直流電動機模型和新型的高亮LED發(fā)光二極管結合，直觀的將直流電動機的結構、轉動情況和轉向器的原理表現(xiàn)出來。演示儀通過兩組高亮LED不同的流動方向，來演示直流電動機的換向器的作用，LED燈的流動方向經(jīng)驅動和控制電路的處理，根據(jù)換向器的改變而變化，更加具有直觀、形象和便于觀察的特點。演示儀結構合理，操作方便，教學效果好。適合于大專院校和中學的物理等相關課程的教學演示。
文檔編號G09B23/18GK201600815SQ201020108050
公開日2010年10月6日 申請日期2010年2月4日 優(yōu)先權日2010年2月4日
發(fā)明者汪建 申請人:汪建