电容器充放电演示器 (一)
发布时间:2008/6/3 0:00:00 访问次数:1364
本例介绍的电容器充放电演示器,能用发光二极管生动、形象、直观地演示出电容器充、放电的物理过程,将该演示器用于教学,可加深学生对电容器储能特性的理解认识,激发学习兴趣。
电路工作原理
该电容器充放电演示器电路由十位线性led点/线显示驱动集成电路ic(lm3914)、发光二极管vl1-vllo、充/放电控制开关s、 电阻器rl-r4和电容器c组成,如图2-7所示。
图2-7电容器充放电演示器电路(一)
lm3914内部由输入缓冲器、10级电压比较器 (由分压器和比较器组成)、显示模拟选择电路、1.25v基准电源电路等组成。模拟信号从其5脚 (输入端)加入,经输入缓冲器放大后,送至10级电压比较器的反相输出端,与各电压比较器正相输大端的分压器上基准电压进行比较。每级分压器上的基准电压为0.125v,逐级比较电平分别为0.125v、0.25v、0.375v、0.5v…1.25v。当输入模拟信号电压低于0.125v时,10级比较器均输出高电平;当输入信号电压高于0.125v时,电压比较器1输出低电平 (1脚);当输入信号电压高于0.25v时,电压比较器2输出低电平 (18脚)…当输入信号电压高于1.25v时,电压比较器10输出低电平 (10脚)。若将这10个输出端接上发光二极管,即可线性地显示出输大模拟信号的大小。lm3914的9脚为显示模式转换端,将该脚接地或悬空时,显示模式为点状 (led单级发光);•将该脚接正电源端 (vcc)时,显示模式为线状 (逐级发光)。该电容器充放电演示器电路为线状显示模式。演示时,将充/放电选择开关s拨至 "1"位置,+6v电压经s和•rl对电容器c充电,使ic的5脚电压逐渐上升,lc内l0个电压比较器的输出端依次输出低电平,vll-vllo逐个被点亮,演示了电容器充电过程。将s置于"2"位置时,c无放电回路,ic的5脚电压和各输出端电压不变,vll-vllo点亮的数量维持不变,表明电容器有存储电能的特性。将s置于"3"位置时,c经过ri对地放电,使ic的5脚电压逐渐下降,10个电压比较器的输出端又依次输出高电平,vllo、vlg…vll逐个熄灭,演示了电容器放电过程。更换不同容量的电容器或改变rl的阻值,可以改变电容器的充放电时司常数,从而改变vll-vllo点亮的速度及时间长短。
元器件选择
rl-r4均选用1/4w或l/8w碳膜电阻器。
c选用耐压值为16v的铝电解电容器。
vll-vllo均选用p5mm或p8mm的高亮度发光二极管。
s选用单极三位拨动式开关。
本例介绍的电容器充放电演示器,能用发光二极管生动、形象、直观地演示出电容器充、放电的物理过程,将该演示器用于教学,可加深学生对电容器储能特性的理解认识,激发学习兴趣。
电路工作原理
该电容器充放电演示器电路由十位线性led点/线显示驱动集成电路ic(lm3914)、发光二极管vl1-vllo、充/放电控制开关s、 电阻器rl-r4和电容器c组成,如图2-7所示。
图2-7电容器充放电演示器电路(一)
lm3914内部由输入缓冲器、10级电压比较器 (由分压器和比较器组成)、显示模拟选择电路、1.25v基准电源电路等组成。模拟信号从其5脚 (输入端)加入,经输入缓冲器放大后,送至10级电压比较器的反相输出端,与各电压比较器正相输大端的分压器上基准电压进行比较。每级分压器上的基准电压为0.125v,逐级比较电平分别为0.125v、0.25v、0.375v、0.5v…1.25v。当输入模拟信号电压低于0.125v时,10级比较器均输出高电平;当输入信号电压高于0.125v时,电压比较器1输出低电平 (1脚);当输入信号电压高于0.25v时,电压比较器2输出低电平 (18脚)…当输入信号电压高于1.25v时,电压比较器10输出低电平 (10脚)。若将这10个输出端接上发光二极管,即可线性地显示出输大模拟信号的大小。lm3914的9脚为显示模式转换端,将该脚接地或悬空时,显示模式为点状 (led单级发光);•将该脚接正电源端 (vcc)时,显示模式为线状 (逐级发光)。该电容器充放电演示器电路为线状显示模式。演示时,将充/放电选择开关s拨至 "1"位置,+6v电压经s和•rl对电容器c充电,使ic的5脚电压逐渐上升,lc内l0个电压比较器的输出端依次输出低电平,vll-vllo逐个被点亮,演示了电容器充电过程。将s置于"2"位置时,c无放电回路,ic的5脚电压和各输出端电压不变,vll-vllo点亮的数量维持不变,表明电容器有存储电能的特性。将s置于"3"位置时,c经过ri对地放电,使ic的5脚电压逐渐下降,10个电压比较器的输出端又依次输出高电平,vllo、vlg…vll逐个熄灭,演示了电容器放电过程。更换不同容量的电容器或改变rl的阻值,可以改变电容器的充放电时司常数,从而改变vll-vllo点亮的速度及时间长短。
元器件选择
rl-r4均选用1/4w或l/8w碳膜电阻器。
c选用耐压值为16v的铝电解电容器。
vll-vllo均选用p5mm或p8mm的高亮度发光二极管。
s选用单极三位拨动式开关。
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