一种多功能可变电路实验板的制作方法

1.本实用新型属于电路实验板技术领域，具体涉及一种多功能可变电路实验板。


背景技术：

2.现有中学物理基本电路教学仪器，电路元件都是分立元件，实验过程中固定和连接元件不方便，实验电路连接种类单一且不能变化，实验过程比较枯燥。电源大多采用干电池，实验完毕后，干电池被搁置电能严重浪费。电学实验中接触不良，造成了浪费时间成本，降低了实验的质量和严密性。低压电路没有配置保险丝，导致小灯泡等电学元件的损坏严重。


技术实现要素：

3.针对上述实验过程中固定和连接元件不方便、实验电路连接种类单一且不能变化、干电池被搁置电能严重浪费的技术问题，本实用新型提供了一种功能多、安全性高、节省能源的多功能可变电路实验板。
4.为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：
5.一种多功能可变电路实验板，包括电路面板、明电路和暗电路，所述明电路设置在电路面板上，所述暗电路设置在电路面板的底部，所述明电路包括电路一和电路二，所述电路一和电路二均设置在电路面板上，所述电路一包括开关一、开关二、开关三、指示灯一、指示灯二、指示灯三、电源端子一、电源一，所述开关一的两端分别连接有两个端子一，所述开关二的两端分别连接有两个端子二，所述开关三的两端分别连接有两个端子三，所述指示灯一的两端分别连接有两个端子四，所述指示灯二的两端分别连接有两个端子五，所述指示灯三的两端分别连接有两个端子六，所述电源端子一设置在电路面板上，所述电源端子一连接有电源一；所述电路二包括开关四、开关五、开关六、指示灯四、指示灯五、指示灯六、电源端子二、电源二，所述开关四的两端分别连接有两个端子七，所述开关五的两端分别连接有两个端子八，所述开关六的两端分别连接有两个端子九，所述指示灯四的两端分别连接有两个端子十，所述指示灯五的两端分别连接有两个端子十一，所述指示灯六的两端分别连接有两个端子十二，所述电源端子二设置在电路面板上，所述电源端子二连接有电源二。
6.所述暗电路包括继电器一、继电器二、继电器三、继电器四、继电器五、继电器六、继电器七、继电器八、继电器九、继电器十、继电器十一、继电器十二、继电器十三、继电器十四，所述继电器一的两端分别连接有开关一和指示灯一，所述继电器二的两端分别连接有电源一和开关二，所述继电器三的两端分别连接有电源一和指示灯二，所述继电器四的两端分别连接有开关二和指示灯二，所述继电器五的两端分别连接有电源一和开关三，所述继电器六的两端分别连接有电源一和指示灯三；所述继电器七的两端分别连接有电源二和开关五，所述继电器八的两端分别连接有开关四和指示灯四，所述继电器九的两端分别连接有开关五和指示灯五，所述继电器十的两端分别连接有电源二和继电器十一，所述继电
器十一的另一端连接有指示灯六，所述继电器十二的两端分别连接有开关四和开关五，所述继电器十三的两端分别连接有指示灯四和指示灯五，所述继电器十四的两端分别连接有指示灯五和指示灯六。
7.所述电源一和电源二均采用低压安全交流电源。
8.所述继电器一、继电器二、继电器三、继电器四、继电器五、继电器六、继电器十二、继电器十三、继电器十四的触点均采用常开触点，所述继电器七、继电器八、继电器九、继电器十、继电器十一的触点均采用常闭触点。
9.所述电源一和电源二均连接有保险丝，所述电源一和电源二均连接有总开关，所述总开关设置在电路面板上。
10.所述继电器一、继电器二、继电器三、继电器四、继电器五、继电器六、继电器七、继电器八、继电器九、继电器十、继电器十一、继电器十二、继电器十三和继电器十四均通过无线模块连接有遥控终端。
11.所述指示灯一、指示灯四均采用红指示灯，所述指示灯二、指示灯五均采用绿指示灯，所述指示灯三、指示灯六均采用蓝指示灯。
12.所述端子一、端子二、端子三、端子四、端子五、端子六、端子七、端子八、端子九、端子十、端子十一、端子十二、电源端子一和电源端子二均采用圆环形导线接线端子。
13.所述电路一和电路二分别连接有行程开关一和行程开关二，所述行程开关一和行程开关二均设置电路面板的底部，所述行程开关一和行程开关二均采用触碰式行程开关。
14.本实用新型与现有技术相比，具有的有益效果是：
15.本实用新型可以在不改变电路面板上明电路的接线的情况下，通过对暗电路的继电器控制，从而改变电路的性质，可以增强学生的求知欲以及学习的兴趣，并且可以增加与学生的互动性。本实用新型采用低压安全交流电源，避免了平常电学实验完成后干电池搁置，从而导致电能严重浪费现象。本实用新型采用宽电压、低能耗、高亮度指示灯和圆环形导线接线端子的组合运用，彻底解决了电学实验中接触不良这一通病，避免陷入灯泡不亮四大原因(接触不良、灯丝断路、电池组电压不足、导线连接错误)的排查漩涡，节约了时间成本，提高了实验的质量和严密性。本实用新型加装有保险丝，从而保障了电路元件及学生的安全。
附图说明
16.图1为本实用新型的结构示意图；
17.图2为本实用新型暗电路的电路图；
18.图3为本实用新型暗电路的另一电路图。
19.其中：1为电路面板，2为电路一，3为电路二，4为端子一，5为端子二，6为端子三，7为端子四，8为端子五，9为端子六，10为端子七，11为端子八，12为端子九，13为端子十，14为端子十一，15为端子十二，16为电源端子一，17为电源端子二，18为保险丝，19为总开关，20为行程开关一，21为行程开关二，s1为开关一，s2为开关二，s3为开关三，s4为开关四，s5为开关五，s6为开关六，l1为指示灯一，l2为指示灯二，l3为指示灯三，l4为指示灯四，l5为指示灯五，l6为指示灯六，ac1为电源一，ac2为电源二，a为继电器一，b为继电器二，c为继电器三，d为继电器四，e为继电器五，f为继电器六，a1为继电器七，b1为继电器八，c1为继电器
九，d1为继电器十，e1为继电器十一，f1为继电器十二，g1为继电器十三，h1为继电器十四。
具体实施方式
20.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
21.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
22.一种多功能可变电路实验板，如图1所示，包括电路面板1、明电路和暗电路，明电路设置在电路面板1上，暗电路设置在电路面板1的底部，明电路包括电路一2和电路二3，电路一2和电路二3均设置在电路面板1上，电路一2包括开关一s1、开关二s2、开关三s3、指示灯一l1、指示灯二l2、指示灯三l3、电源端子一16、电源一ac1，开关一s1的两端分别连接有两个端子一4，开关二s2的两端分别连接有两个端子二5，开关三s3的两端分别连接有两个端子三6，指示灯一l1的两端分别连接有两个端子四7，指示灯二l2的两端分别连接有两个端子五8，指示灯三l3的两端分别连接有两个端子六9，电源端子一16设置在电路面板1上，电源端子一16连接有电源一ac1；电路二3包括开关四s4、开关五s5、开关六s6、指示灯四l4、指示灯五l5、指示灯六l6、电源端子二17、电源二ac2，开关四s4的两端分别连接有两个端子七10，开关五s5的两端分别连接有两个端子八11，开关六s6的两端分别连接有两个端子九12，指示灯四l4的两端分别连接有两个端子十13，指示灯五l5的两端分别连接有两个端子十一14，指示灯六l6的两端分别连接有两个端子十二15，电源端子二17设置在电路面板1上，电源端子二17连接有电源二ac2。
23.进一步，如图2、图3所示，暗电路包括继电器一a、继电器二b、继电器三c、继电器四d、继电器五e、继电器六f、继电器七a1、继电器八b1、继电器九c1、继电器十d1、继电器十一e1、继电器十二f1、继电器十三g1、继电器十四h1，继电器一a的两端分别连接有开关一s1和指示灯一l1，继电器二b的两端分别连接有电源一ac1和开关二s2，继电器三c的两端分别连接有电源一ac1和指示灯二l2，继电器四d的两端分别连接有开关二s2和指示灯二l2，继电器五e的两端分别连接有电源一ac1和开关三s3，继电器六f的两端分别连接有电源一ac1和指示灯三l3；继电器七a1的两端分别连接有电源二ac2和开关五s5，继电器八b1的两端分别连接有开关四s4和指示灯四l4，继电器九c1的两端分别连接有开关五s5和指示灯五l5，继电器十d1的两端分别连接有电源二ac2和继电器十一e1，继电器十一e1的另一端连接有指示灯六l6，继电器十二f1的两端分别连接有开关四s4和开关五s5，继电器十三g1的两端分别连接有指示灯四l4和指示灯五l5，继电器十四h1的两端分别连接有指示灯五l5和指示灯六l6。
24.进一步，优选的，电源一ac1和电源二ac2均采用低压安全交流电源。
25.进一步，继电器一a、继电器二b、继电器三c、继电器四d、继电器五e、继电器六f、继
电器十二f1、继电器十三g1、继电器十四h1的触点均采用常开触点，继电器七a1、继电器八b1、继电器九c1、继电器十d1、继电器十一e1的触点均采用常闭触点。
26.进一步，电源一ac1和电源二ac2均连接有保险丝18，如果演示过程出现电源短路现象，保险丝18会闪一下红光接着烧断，更换同规格的保险丝18，电路功能立刻恢复正常。电源一ac1和电源二ac2均连接有总开关19，总开关设置在电路面板1上，通过总开关19控制电源一ac1和电源二ac2的关断。
27.进一步，继电器一a、继电器二b、继电器三c、继电器四d、继电器五e、继电器六f、继电器七a1、继电器八b1、继电器九c1、继电器十d1、继电器十一e1、继电器十二f1、继电器十三g1和继电器十四h1均通过无线模块连接有遥控终端。
28.进一步，优选的，指示灯一l1、指示灯四l4均采用红指示灯，指示灯二l2、指示灯五l5均采用绿指示灯，指示灯三l3、指示灯六l6均采用蓝指示灯，方便学生观察指示灯的亮灭情况。
29.进一步，端子一4、端子二5、端子三6、端子四7、端子五8、端子六9、端子七10、端子八11、端子九12、端子十13、端子十一14、端子十二15、电源端子一16和电源端子二17均采用圆环形导线接线端子。
30.进一步，电路一2和电路二3分别连接有行程开关一20和行程开关二21，行程开关一20和行程开关二21均设置电路面板1的底部，优选的，行程开关一20和行程开关二21均采用触碰式行程开关。
31.实施例一
32.通过外接导线，将一个电源端子一16与一个端子四7连接，将另一个端子一4与一个端子二5连接，将另一个端子二5与一个端子三6连接，将另一个端子三6与一个端子六9连接，将另一个端子六9与一个端子五8连接，将另一个端子五8与端子四7连接，将另一个端子四7与另一个电源端子一16连接，从而使得电路一构成宝塔形状串联电路。
33.宝塔形状串联电路通过暗电路实现串联转换并联的原理为：继电器一a吸合，开关二s2、开关三s3、指示灯二l2、指示灯三l3被短路，开关一s1控制指示灯一l1亮、灭；继电器二b、继电器三c、继电器四d全部吸合，开关一s1、开关三s3、指示灯一l1、指示灯三l3被短路，开关二s2控制指示灯二l2亮、灭；继电器五e、继电器六f全部吸合，开关一s1、开关二s2、指示灯一l1、指示灯二l2被短路，开关三s3控制指示灯三l3亮、灭。
34.宝塔形状串联电路通过暗电路实现并联转换回串联的原理为：用手触碰暗电路行程开关一20，继电器一a、继电器二b、继电器三c、继电器四d、继电器五e、继电器六f供电短暂中断后恢复，动作程序清零，继电器一a、继电器二b、继电器三c、继电器四d、继电器五e、继电器六f的触点全部处于常开状态，电路恢复平常串联状态。
35.电路一的宝塔形状串联电路演示：
36.1、串联功能演示：拨动开关一s1、开关二s2、开关三s3三个开关，观察指示灯一l1、指示灯二l2、指示灯三l3三个灯泡发光情况，发现只有当开关一s1、开关二s2、开关三s3全部闭合时，指示灯一l1、指示灯二l2、指示灯三l3同时亮起，断开任一开关，三灯同时熄灭，符合串联电路中各元件首尾相连，电流路径只有一条，通则都通，断则都断的特征。
37.2、串联转换并联演示：通过遥控终端操作宝塔形状串联电路的暗电路部分，在不改动电路面板1导线连接情况下，闭合开关一s1，指示灯一l1发光，断开开关一s1闭合开关
二s2，指示灯二l2发光，断开开关二s2闭合开关三s3，指示灯三l3发光，隐秘实现“串联电路显示并联电路特征”的神奇之处；触碰行程开关，让继电器动作程序清零，电路恢复原来串联电路特征。
38.实施例二
39.通过外接导线，将一个电源端子二17与一个端子十13连接，将一个端子十13与一个端子十一14连接，将一个端子十一14与一个端子十二15连接，将另一个端子十二15与一个端子九12连接，将另一个端子九12与一个端子八11连接，将一个端子八11与一个端子七10连接，将一个端子七10与另一个电源端子二17连接，将另一个端子十13与另一个端子七10连接，将另一个端子十一14与另一个端子八11连接，从而使得电路二构成闫字形并联电路。
40.闫字形并联电路通过暗电路实现并联转换串联的原理为：继电器七a1、继电器八b1、继电器九c1、继电器十d1、继电器十一e1、继电器十二f1、继电器十三g1和继电器十四h1全部通电吸合，图3中继电器七a1、继电器八b1、继电器九c1、继电器十d1、继电器十一e1处导线被断开，继电器十二f1、继电器十三g1和继电器十四h1处导线被接通，电流方向如下：从电源二ac2的一端出发，经过开关四s4、开关五s5、开关六s6、指示灯六l6、指示灯五l5、指示灯四l4，最后回到电源二ac2的另一端，形成一个完整串联电路。
41.闫字形并联电路通过暗电路实现串联转换回并联的原理为：用手触碰暗电路行程开关二21，继电器供电短暂中断后恢复，动作程序清零，继电器七a1、继电器八b1、继电器九c1、继电器十d1、继电器十一e1的触点恢复常闭状态，图3中继电器七a1、继电器八b1、继电器九c1、继电器十d1、继电器十一e1处导线被接通，继电器十二f1、继电器十三g1和继电器十四h1的触点恢复常开状态，图3中继电器十二f1、继电器十三g1和继电器十四h1处导线被断开，电路恢复平常并联状态。
42.电路二的闫字形并联电路演示：
43.1、并联功能演示：顺序闭合与断开开关四s4、开关五s5、开关六s6，观察指示灯四l4、指示灯五l5、指示灯六l6相应发光情况，发现三条支路各自独立工作，互不影响，证实符合并联电路特征。
44.2、并联转换串联演示：继上述步骤操作程序后，通过遥控终端操作暗电路部分，在不改动电路面板导线连接情况下，发现只有当开关四s4、开关五s5、开关六s6全部闭合时，指示灯四l4、指示灯五l5、指示灯六l6同时亮起，断开任一个开关，三灯同时熄灭，隐秘实现“并联电路显示串联电路特征”的神奇之处；触碰行程开关，让继电器动作程序清零，电路恢复原来并联电路特征。
45.3、拆除外接导线仍通电演示：继以上步骤操作程序后，在并联电路框架之上，首先拆去指示灯五l5、指示灯六l6的端子相连的导线，然后闭合开关六s6，指示灯六l6发光，断开开关六s6，指示灯六l6熄灭；接着拆去指示灯四l4、指示灯五l5的端子相连的导线以及开关四s4、开关五s5的端子相连的导线，闭合开关四s4、开关五s5、开关六s6，观察发现指示灯四l4、指示灯五l5、指示灯六l6发光，断开开关四s4、开关五s5、开关六s6，发现指示灯四l4、指示灯五l5、指示灯六l6熄灭，从而表现出明电路上不外接导线亦能实现通电，实际情况是被拆去的三条导线内部存在断路现象，通过暗电路继电器来接通相应电路，给学生造成不外接导线亦能实现通电的错觉，增强学生学习的兴趣及学生的求知欲。
46.本实用新型还可以进行游戏对战模式，从而调动了学生的探究兴趣和合作、竞争的科学态度，游戏对战模式为：甲、乙两同学各拿一个遥控终端，甲同学布局，乙同学破解。在多功能可变电路实验板电路面板导线连接确定情况下，甲按一下遥控终端任意键(或几个键组合)，设定一种电路。让乙同学操作面板开关，观察灯泡发光情况，据此推断暗电路连接情况，进而画出明、暗全电路图。然后甲让继电器断电，触点动作程序清零，乙同学验证、复制出甲同学的遥控操作模式，游戏结束。然后甲、乙同学两人互相角色，再来一局。整个过程极大地调动了学生的探究兴趣和合作、竞争的科学态度，寓教于乐又培养了创新能力。
47.上面仅对本实用新型的较佳实施例作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化，各种变化均应包含在本实用新型的保护范围之内。