可拼接接線板

張旭

在物理實(shí)驗(yàn)的過程中，很多時(shí)候需要調(diào)節(jié)電壓，而教學(xué)用電源過于笨重，不方便教師搬進(jìn)教室進(jìn)行演示，因此我便萌生了一個(gè)想法，希望發(fā)明一種便攜的電源接線板，其電壓可調(diào)節(jié)，同時(shí)可以輸出直流電與交流電。

現(xiàn)在，我的愿望實(shí)現(xiàn)了。只要輸入家用交流電，我發(fā)明的可拼接接線板便可以輸出直流電與交流電，而且可以調(diào)節(jié)電壓。接線板的質(zhì)量僅有100克，方便教師攜帶到教室為學(xué)生演示實(shí)驗(yàn)。

接線板插頭主要由調(diào)壓、直流輸出和交流輸出等部分組成，配有直流、交流指示燈和直流、交流切換裝置，以方便大家使用。

交流到直流的轉(zhuǎn)換是通過橋式整流電路來控制的。電源電路中的整流電路主要有半波整流電路、全波整流電路和橋式整流電路3種，而橋式整流電路是使用最多的一種整流電路。這種電路只要增加兩只二極管口連接成橋式結(jié)構(gòu)，便具有全波整流電路的優(yōu)點(diǎn)。直流電壓與交流電壓的調(diào)節(jié)則是通過一個(gè)可控硅來實(shí)現(xiàn)的，可控硅是PINIP2N2四層三端結(jié)構(gòu)，共有3個(gè)PN結(jié)，可以把它看作由一個(gè)PNP管和1個(gè)NPN管組成。

這種器件在電路中能夠?qū)崿F(xiàn)交流電的無觸點(diǎn)控制，以小電流控制大電流，具有無火花、動(dòng)作快、壽命長、可靠性高以及簡化電路結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)。

要使晶閘管導(dǎo)通，一是在它的陽極A與陰極K之間外加正向電壓，二是在它的控制極G與陰極K之間輸入一個(gè)正向觸發(fā)電壓。晶閘管導(dǎo)通后，松開按鈕開關(guān)，去掉觸發(fā)電壓，仍然維持導(dǎo)通狀態(tài)?？刂茦O的作用是通過外加正向觸發(fā)脈沖使晶閘管導(dǎo)通，控制通過的正弦交流電的一部分。

輸入家庭電路220V交流電可以輸出穩(wěn)定的70V～220V直流電或交流電，以供實(shí)驗(yàn)需要（配有直流與交流指示燈）。接線板外設(shè)總開關(guān)以及LED燈開關(guān)，外設(shè)集成旋鈕，實(shí)現(xiàn)交流電壓調(diào)變;內(nèi)部集成電路，實(shí)現(xiàn)交流電變直流電;切換式開關(guān)，實(shí)現(xiàn)交流與直流相切換。

經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，直流輸出與交流輸出表現(xiàn)均良好，輸出電流平穩(wěn)，電壓穩(wěn)定。調(diào)壓后，小燈泡亮度改變明顯，達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)期要求。

本發(fā)明質(zhì)量輕，方便攜帶，輸出電流平穩(wěn)，電壓穩(wěn)定，調(diào)壓效果明顯，極大地方便了教師對(duì)物理實(shí)驗(yàn)演示的要求。

本作品可用于物理實(shí)驗(yàn)、家庭生活、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、工廠制造等各個(gè)方面，方便大家對(duì)不同電壓的直流電或交流電的需要。

（本作品榮獲第4屆天津市青少年科技創(chuàng)意設(shè)計(jì)競賽高中組最佳創(chuàng)意獎(jiǎng)、二等獎(jiǎng)。作者：天津大學(xué)附屬中學(xué)學(xué)生;指導(dǎo)教師：張金龍）