Учебный стенд по электронике

(51) 09 23/18 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ источников постоянного и переменного тока,контактные группы расширителей, колодки для сменных микросхем и конденсаторы согласно полезной модели снабжен катушками индуктивности на ферритовом стержне,конденсаторами полупеременной и переменной емкости, металлическими лунками, заполненными припоями для образования узла электрической цепи посредством пайки дискретных компонентов в одном месте, и связанными со штыревыми контактами. Новая конструкция учебного стенда,обеспечивает, кроме обучения, также и возможность экспериментирования путем конструирования и наладки новых схем электронных устройств с целью развития творческих способностей не только школьников, но и студентов высших и средних специальных учебных заведений.(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Казахский национальный педагогический университет им. Абая Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) УЧЕБНЫЙ СТЕНД ПО ЭЛЕКТРОНИКЕ(57) Полезная модель относится к конструкциям учебных стендов, используемых для обучения учащихся и студентов в области теории электрических цепей и электроники. Учебный стенд по электронике, содержащий установленные на панели органы управления и коммутации с клеммами для подключения Полезная модель относится к конструкциям учебных стендов, используемых для обучения учащихся и студентов в области теории электрических цепей и электроники. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является конструкция учебного стенда, содержащая установленные на панели блоки органов управления и коммутации с клеммами для подключения источников постоянного и переменного тока, светодиодные индикаторы,генераторы низкой и высокой частоты, блоки логической 1 и логического 0, блок формирователей сигналов без дребезга, резисторы,конденсаторы постоянной емкости, контактные группы расширителей, колодки для сменных микросхем (инн. патент РК 24136. кл. 09 23/18,оп. 15.06.2011). Известный учебный стенд предназначен для ознакомления школьников с основными понятиями об электронике, обучения их элементам сборки и изучения физических процессов в простейших электронных устройствах. Однако конструкция стенда не предоставляет возможности самостоятельной разработки и конструирования элементов различных схем электрических и электронных устройств с целью создания новых,более сложных технических средств. Задачей полезной модели является разработка новой конструкции учебного стенда,обеспечивающей, кроме обучения, также и возможность экспериментирования путем конструирования и наладки новых схем электронных устройств с целью развития творческих способностей не только школьников, но и студентов высших и средних специальных учебных заведений. Для этого учебный стенд по электронике,содержащий установленные на панели органы управления и коммутации с клеммами для подключения источников постоянного и переменного тока, контактные группы расширите янного и переменного тока, контактные группы расширителей, колодки для сменных микросхем и конденсаторы согласно полезной модели, снабжен катушками индуктивности на ферритовом стержне,конденсаторами полупеременной и переменной емкости, металлическими лунками, заполненными припоями для образования узла электрической цепи посредством пайки дискретных компонентов в одном месте, и связанными со штыревыми контактами. Схема предлагаемого учебного стенда представлена на фиг.1. Стенд выполнен из фольгированного текстолита толщиной 1 мм,установленного в металлическую коробку, обшитую декоративным материалом. Размеры стенда составляют 380225 мм 2. Методом печатного монтажа лист фольгированного текстолита подготавливается к размещению на нем бессменных элементов. К этим элементам относятся набор катушек 1-6 - 1, размещенных на ферритовом стержне, набор конденсаторов С 1-С 3 полу переменной и переменной емкости -2 2, переменные 2 резисторы 1-3 разного номинала - 3,коммутирующие элементы 1, 2 и 1 в виде переключателей и кнопки - 4. Для работы со сменными интегральными микросхемами, в центре панели размещены 4 колодки 1-4 - 5. Для подключения к стенду источников питания постоянного и переменного тока, в правом верхнем углу стенда имеются 2 пары клемм 1 - 6, 2 - 7,соответственно. Пара клемм 1 - 6 служит для подключения к стенду источника постоянного напряжения, клеммы 2 - 7 предназначены для соединения стенда с источником переменного напряжения. Каждая клемма дополнительно оснащена парой вертикальных штыревых контактов- 8, 9, соединенных между собой и с соответствующими клеммами электрически,которые необходимы для подачи напряжения питания к изучаемым устройствам. В центре стенда размещены три ряда расширителей ХР-10. Они представляют собой группу из пяти электрически соединенных между собой штыревых контактов, предназначенных для образования узлов электрических цепей. Всего на стенде имеются 28 расширителей. На оставшейся свободной площади панели размещены 8 рядов металлических углублений - лунки с припоями 18 - 11. Каждая лунка 11 с припоем электрически связана с соответствующим штыревым контактом 12. Лунки предназначены для размещения на стенде навесных элементов методом пайки. В каждой лунке 11 можно разместить до 4-х элементов, что образует между собой узел электрического соединения из четырех ветвей. Штыревой контакт 12 каждой лунки используется для связи с другими элементами электронной схемы, размещенными в удаленном месте стенда от данного узла с помощью изготовленного для этой цели многожильного провода с трубчатыми наконечниками. Один конец такого проводника со своим наконечником надевается на штыревой контакт данной лунки, а другим концом связывает такой же более удаленный узел. Расширители ХР-10 предназначены для образования более сложных узлов электрической цепи всех удаленных друг от друга компонентов. Для этого штыревые контакты таких компонентов связываются аналогичными проводниками с одной из групп расширителей. В общем случае стенд можно условно разделить на 4 части. В каждой части можно смонтировать электронный узел небольшой сложности. Собранный узел соединяется теми же многожильными проводниками с клеммой источника постоянного или переменного тока. При необходимости сборки на стенде более сложного электронного узла, стенд можно разделить на 2 части. В каждой части можно монтировать,настраивать,исследовать самостоятельно действующие электронные устройства. Наиболее сложные электронные схемы можно монтировать на всем пространстве стенда. Таким образом, в каждом конкретном случае обучающийся может действовать самостоятельно в соответствии с заданием, т.е. собирать, налаживать,испытывать и изучать заданный ему электронный узел. При этом если он не успел завершить поставленную задачу в пределах отведенного времени, то ее можно закончить на следующем занятии. Очередная бригада обучающихся, не демонтируя предыдущую сборку, может выполнять свою задачу, используя другую часть стенда. Таким образом, на каждом стенде в зависимости от сложности задачи, можно собирать и настраивать от 1 до 4 х -заданий. Внешний вид учебного стенда для конструирования представлен на фиг.2. Для облегчения процесса монтажа электронной схемы на стенде, разработан специальный шаблон из плотной бумаги (фиг.3). Поверхность шаблона полностью повторяет все элементы универсального стенда в оригинале. На шаблон предварительно карандашом наносится расположение всех компонентов будущего электронного устройства. Здесь же указываются способы соединения всех элементов между собой в соответствии с принципиальной схемой электронного узла. Готовый шаблон накладывается на стенд, а необходимые компоненты извлекаются из корзины,впаиваются по указанным на шаблоне местам. После проверки надежности пайки каждого элемента, выполняются электрические соединения удаленных друг от друга элементов между собой проводниками с наконечниками через штыревые контакты. После окончания монтажных работ,формируется рабочее место обучаемого. С этой целью к стенду подключаются электронный осциллограф, источник питания, источник сигнала(генератор), а также необходимый измерительный прибор. Все это в совокупности образует рабочее место учащегося или студента. После проверки правильности монтажа и схемы соединения с внешними приборами, стенд через источник питания подключается к электрической сети и обучающийся может приступить к изучению,настройке и исследованию собранного электронного узла. При изучении электрических процессов в исследуемых устройствах предпочтение нужно отдавать многоканальным электронным осциллографам. Отображение на его экране одновременно нескольких процессов усиливает наглядность изучаемых явлений и способствует быстрому и твердому усвоению материала и повышает дидактическую возможность самого процесса обучения. Пример 1. На фиг.4 показан простейший однокаскадный инвертирующий усилитель,выполненный на маломощном р-канальном полевом транзисторе. Напряжение автоматического смещения на затвор 1 поступает с его стока через высокоомные резисторы 1, 3. Конденсатор С 1 устраняет отрицательную обратную связь по переменному напряжению, что ведтся карандашом на бумажный шаблон, там же указывают электрические соединения между собой всех элементов и узлов схемы гибкими многожильными проводниками (Фиг.6, левый верхний угол шаблона). Готовый шаблон накладывают на стенд, и производится монтаж компонентов схемы,предварительно размещенных в корзине. Подключив к стенду внешний источник питания и измерительные приборы, можно приступить к наладке и исследованию усилителя. Пример 2. На фиг.5 представлена схема простого радиомикрофона. Колебания воздуха звуковой частоты воспринимаются микрофоном ВМ 1. Образующийся электрический сигнал подается на базу транзистора 1, который выполняет роль усилителя звуковой частоты с общим эмиттером. С коллекторной нагрузки 3 усиленный сигнал через разделительный конденсатор С 2 подается на базу транзистора 2, на котором собран генератор высокой частоты. В цепь коллектора 2 включен колебательный контур, состоящий из конденсатора С 4 и катушки индуктивности 1, с которой индуктивно связана катушка 2, соединенная с антенной. Изменения напряжения на базе транзистора 2 приводят к частотной модуляции генерируемого сигнала. При среднем значении напряжения источника питания 4,5 В, дальность действия радиомикрофона на открытой местности достигает 60 м. Порядок монтажа компонентов радиомикрофона такой же, как в предыдущем случае (фигура 6, левый нижний угол шаблона). Пример 3. При необходимости сборки устройств,выполненных на интегральных микросхемах,используют колодки 1-4, размещенные в центре стенда. Интегральная микросхема (ИМС) своими контактами устанавливается в колодку, отмечается нумерация ее контактов, по которым в дальнейшем осуществляется сборка устройства. Для этого составляется таблица соединений всех цепей и элементов устройства, которая состоит из трех колонок. В первой колонке указывают нумерацию соединений , во вторую колонку таблицы заносят координаты контактов схемы, откуда отводятся проводники соединения, а третью колонку заполняют данными координат контактов, куда заводится второй конец проводника. При наличии дополнительных компонентов кроме микросхемы,на шаблоне указывают места их размещения. Все электрические соединения удаленных контактов между собой осуществляются одинарными или двойными многожильными проводниками с трубчатыми наконечниками через штыревые контакты стенда около каждого элемента. Соединения,осуществляемые двойными проводниками, в таблице указываются двойными стрелками. Внешне монтажная схема такого генератора представляет собой только переплетение проводников вокруг колодки, поэтому рисование ее на бумажном шаблоне не имеет особого значения,поскольку не несет за собой никакой наглядности. Главное - соблюдать порядок соединений в соответствии с монтажной таблицей. ФОРМУЛА ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ Учебный стенд по электронике, содержащий установленные на панели органы управления и коммутации с клеммами для подключения 3 источников постоянного и переменного тока,переменные резисторы,контактные группы расширителей, колодки для сменных микросхем и конденсаторы, отличающийся тем, что он снабжен катушками индуктивности на ферритовом стержне,конденсаторами полупеременной и переменной емкости и металлическими лунками, заполненными припоями для образования узла электрической цепи посредством пайки дискретных компонентов в одном месте, и связанными со штыревыми контактами.