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一、课题的提出
江泽民指出:“创新是一个民族发展的灵魂。”跨入的新世纪,它将是科技飛速发展的时代,也是科学技术激烈竞争的时代。要在竞争获胜,必须在科技方面有大的突破、有创新,有新的发现和创造发明。为此我校开展了研究性学习活动,在研究性学习活动中,要求我们学生创新意识为断增强,创新能力不断提高。为了达到这一目标,我们的教师在教学中结合学科特征,开展教学科研,在学生中开展实验探索活动,培养学生的创新能力。在研究和学习的过程中,我们遇到一些不懂的知识、原理,教师就会指导我们去查阅相关的书籍资料。这样结合我们在课堂上学习的物理知识规律、定律和理论,我们就会理解得更加深刻。同时,教师要求我们在实际生活中要善于观察和分析相关的现象,对不合理的、甚至有一定缺陷的一些工具、机器等进行改进或进行制作,使我们的生活变得更加丰富多采和方便。
在实际生活中,我们逐渐养成了留意身边的事物的习惯。有一次,我家里发生了这样一件事,从而它启发我去思考解决。那天,母亲在家里洗完头发,用电吹风插上电源准备把头发吹干,正在吹着吹着,突然停电了,母亲感觉很扫兴,随意把电吹风放在梳妆台上,随后就去上班了。可是,当我们回到家里,看到那个电吹风还在吹着热风,而它正好对着梳妆台的玻璃,我们一看玻璃已经裂成两大块,我们一家人都感到后怕,幸好没有引起火灾。同时,我们也经常遇到一些用电造成的安全事故,比如:有的小孩把铁丝等插入插座造成触电;农村有的用洗衣机、用抽水机打水由于漏电而触电等。后来我想:能不能设计出一个安全性更高的插座配电板呢?
二、课题酝酿
我把我的想法在我们研究性学习小组进行讨论,大家一致认为这个课题值得研究。由于我们在这方面的知识仅仅了解一些,要想实现这些更多的功能比较困难,我们就把这个想法向辅导老师说明,老师也觉得这个问题有一定的应用价值。当我们提出电学知识比较贫乏时,辅导老师却说:“这没有什么关系,不会的我们可以查资料,也可以向别人请教嘛。这样不正好体现我们研究性学习的意图吗?我们不仅仅是要学会知识,更重要的是学会学习的方法。而且最关键的是我们有设计中由于我们的灵感所产生的一些思路、奇思妙想。”有了这句话,我们大家都信心百倍,决定大家分工合作,一定要把这个问题解决。
三、课题启动及运行过程
1、初步方案设想
我们经过讨论,都觉得要解决小孩误将铁丝等物体插入插座造成触电,我们就得使照明电路的火线与零线平时根本不与插座接通,当我们需要使用时,才把火线与零线与插座接通,这样我们很自然地想到应用我们在初中就很熟悉的继电器。那么怎么样实现对继电器的控制呢?怎么样实现断电后如果继续来电又终止供电,以避免造成火灾事故呢?同时要想进一步实现漏电也要引起保护自动断电,我们想来想去觉得肯定需要一个继电器、一个检测电路、还要一个复位开关,但具体怎么样工作我们也不太清楚,我们就去请教老师,老师给我们说可能会用到可控硅、三极管、干簧管等的有关知识,并叫我们去查电子报、电子电路的有关知识。
2、资料查询
有了老师的指点,我们迅速分工,有的去查干簧管的知识,知道干簧管是一个很重要的检测元件,它的工作原理主要是用来检测磁场的有无,当有磁场时,这个干簧管就闭合;当无磁场时,它就断开,实质上它就是相当于一个开关,不过它的触点所能通过的电流非常少,大约几十个毫安,因此它不可能直接用来通过电流对后边的用电器供电;但是它作为一个检测元件,这一点我们感觉非常重要;有的去查可控硅、三极管的知识,知道了可控硅的控制原理,懂得了可控硅的导通程度是由送给触发极的控制电压的高低来实现的,同时还知道三极管的放大甚至完全导通的情况;当然在查资料的过程中,我们还获得了其它的有关电阻、电容的知识,知道怎么样应用这些元件来实现一些简单的电路来为我们工作,通过查找资料,我们也学会了电子电路的其它更多的知识,也拜读了其它一些实用的文章,确实对我们有很大的帮助。
3、方案选择比较
现有的儿童安全插座,是一种专门为了防止未成年少年儿童触电的插座。它的工作原理是在通电的状态下保证插孔在没有插入电器插头前是不带电的,它能智能识别插入的物体是不是电器的插头,只有当l、n极同时插入插孔才会通电,在单独插入任何一极时不会触电。其特点有在通电状态下单独插入一极不会触电、可恢复过载保护功能、设计合理在插拔插头过程中不易触碰插头金属片而避免发生触电、承载功率大、阻燃性好等特点。我所选用的方案与之有着相似的原理。
4、电路设计
通过一段时间的研究性学习,使我们有了一定的电子电路基础,我们就在一起讨论,整个电路设计首先应该想到整个控制电路的供电问题,如果我们平时长时间不需要它工作,而它却长时间供电,这将造成一些浪费,因此我们想只有我们按下复位开关后,整个控制电路得电然后立即锁定。当然如果没有一个关键的检测插头插入,即使按下复位开关也不能进入工作状态;要想实现这一目标,我们确实动了许多脑筋,我们在主插座底部安上一个干簧管,目的是用来检测这个插孔是否有插头插入。干簧管的工作原理非常简单,两片端点处重叠的可磁化的簧片、密封于一玻璃管中,两簧片分隔的距离仅约几个微米,玻璃管中装填有高纯度的惰性气体,在尚未操作时,两片簧片并未接触、外加的磁场使两片簧片端点位置附近产生不同的极性,结果两片不同极性的簧片将互相吸引并闭合。依此技术可做成非常小尺寸体积的切换组件,并且切换速度非常快速、且具有非常优异的信赖性。永久磁铁的方位和方向确定何时以及多少次开关打开和关闭。如此形成一个转换开关:当永久磁铁靠近干簧管或绕在干簧管上的线圈通电形成的磁场使簧片磁化时,簧片的触点部分就会被磁力吸引,当吸引力大于簧片的弹力时,常开接点就会吸合;当磁力减小到一定程度时,接点被簧片的弹力打开。
同时我们在一个专用的插头上安装上一小块磁铁,当插头插入时,干簧管闭合;当插头没有插入时,干簧管断开,这样就达到了检测目的。同时与干簧管连接的是一个变压器,当我们把插头插入确实需要使用时,按下复位开关,变压器才能得电,从而为后面的控制电路供电,这样才能达不使用时节能的目的。并且在不使用时,控制电路由于没有供电,继电器线圈没有得电从而不能吸合,火线与零线完全与后边插座完全断开,安全性更高。 我们还考虑到其实插座的安全性主要应该注意在三个方面:第一就是当插座不使用时,让它处于完全断开的状态,这一点上边我们已經阐述清楚了;第二就是在使用过程中,一旦有漏电现象发生,就要求立即停止供电,这个问题我们可以设计一个电流检测线圈进行检测,当火线和零线进来和回去的电流相差达到某一设定值时,控制回路立即起控,断掉电源,从而避免事故的发生。第三就是当使用过程中若由于某种原因造成停电,这很容易让人产生麻痹思想,在一些特定场合,若不即时断掉电源,势必造成安全隐患。这就要求我们设计出当电源断电后,必需进行人工复位的方法才能使后边插座供电的方法。
我们经过长时间的电路设计,我们感觉它是非常艰苦的,但又是非常有趣的,它促使我们去思考、去学习、去探究,从而最终解决问题。在这一过程中,我们学习了很多知识,有的是我们有意去学习的;有的是我们无意间随便又把某些问题搞清楚了。总之,我们认为这种学习方式使我们的收获非常大,感觉学习有动力、有目的性、有针对性,所学的知识认识也比较深刻,真真实实感觉学习知识真有用。
4、电路图及原理
我们经过长时间的探究学习和合作学习,并且查阅了大量的资料,终于设计出如下电路图,现我把该电路工作的原理具体阐述如下:
多功能安全插座电路原理图
在这个创新制作中我们用了一个很重要的三触点继电器元件、还有一个把220V变为15V的变压器、一个电流检测线圈和少量其它电子元件。
首先把输入这个多功能安全插座的火线和零线与干簧管、变压器和三触点继电器的9、11触点串联,且要求9、11触点为常开触点,同时在9、11触点两端并联一个复位开关,这样当有插头插入装有干簧管的插座时,按下复位开关,变压器初级才能形成回路从而为后级供电。当变压器得电后进行桥式整流并滤波再经过一个常闭触点K2后使三触点继电器的线圈得电产生磁性,吸合衔铁使9与11触点、3与1触点、7与6触点分别接通,6、1触点得电后进入电流检测线圈,然后输出到插座。当它进入工作状态后,一旦我们把主插座插头拔掉,干簧管断开,变压器失电造成后级掉电,从而三触点继电器线圈失电失去磁性使衔铁复位,最终使后级完全使火线和零线断开。
其次L2线圈与可控硅BT136串联,电流检测线圈上有一个漏电检测线圈,当火线和零线进来和回去的电流达到一定值时,漏电检测线圈上就会感应出电压然后经过信号处理再送入可控硅BT136的控制极,从而触发可控硅BT136导通,进而引起L2得电产生磁性把常闭触点K2断开,最终使L1失电后失去磁性,最后使整个电路完全断电,达到漏电安全保护的目的。
可控硅,是可控硅整流元件的简称,是一种具有三个PN结的四层结构的大功率半导体器件,亦称为晶闸管。具有体积小、结构相对简单、功能强等特点,是比较常用的半导体器件之一。被广泛应用于各种电子设备和电子产品中,多用来作可控整流、逆变、变频、调压、无触点开关等。作为一种非常重要的功率器件,可控硅可用来做高电压和高电流的控制。可控硅器件主要用在开关方面,使器件从关闭或是阻断的状态转换为开启或是导通的状态,反之亦然。可控硅器件与双极型晶体管有密切的关系,二者的传导过程皆牵涉到电子和空穴,但可控硅的开关机制和双极晶体管是不同的,且因为器件结构不同,可控硅器件有较宽广范围的电流、电压控制能力。现今的可控硅器件的额定电流可以从几毫安到5000A以上,额定电压可以超过10000V。下面将讨论基本可控硅器件的工作原理,然后给出一些高功率和高频率的可控硅器件。
最后就是若使用过程中若由于某种原因造成停电,若不即时断掉电源,势必造成安全隐患,我们针对这一情况很自然地解决了这一问题。当外界电源断电后,必然引起L1掉电失去磁性,最终三触点继电器完全复位,杜绝了继续往插座供电造成的安全隐患。若要继续供电,必需得到确认后进行人工复位才能进行,提高了安全性。
5、电路制作及调试
当我们把电路设计出来以后,我们在教师的指导下开始绘制印刷电路板,逐步安排各种电子元件的摆放位置,安排好了以后,逐渐记下需要打孔的位置,然后到钻台上取适当的钻头打孔。打孔完毕,精心地用刀子刻制电路板,仔细地把不需要的取下来。若电路板比较复杂,还不能直接刻制,需要用漆保护后,再用三氯化铁溶液腐蚀,最后取出电路板,用汽油洗掉油漆,再用松香、酒精进行防护处理,这样质量较高的电路板就做成功了。
接下来的任务就是对元件进行仔细焊接,焊接时一定不能有虚焊,且千万不能搞错元件,否则在调试时不容易查出来。我们在做这个制作时最后在调试的过程中发现,变压器次级输出的电压经桥式整流后必需要接一个电容合适的电容器,太大了复位不一定很可靠,太小了三触点继电器线圈吸合不稳定。另外电流检测线圈上的取样线圈匝数要合适,取样的电压要经过阻容处理,其中10n电容选择要合适,太小了容易引起误保护;太大了会造成漏电保护不灵敏。
另外,我们在面板上安装了两个灯座,一个是红灯;一个是绿灯,还有另外一个扩展的用插座。我们在表演时,只要主插头没有插入,不管你怎么样按复位开关,灯泡都不会亮。只有主插头插入后,按一下复位开关,绿灯才能亮,进而把红灯插头插入红才能亮。我还专门配制了一根用于漏电保护的专用线。当它进入工作状态后,我们把专用线的一头插入进电源的一端;另一头插入多功能插座的输出端,适当交换两孔,总能引起保护断电,说明确实有这一功能。
6、电路完善及应用扩展
本电路制作好了以后,经过实验调试,我们感觉效果都比较满意。在同学们中引起了轰动。同时同学们纷纷对这一作品用途进行思考和挖掘。同学们都说这是一个安全性很高、适用性很强的多功能插座。其中一个同学说如果真正的市场上有卖,我一定要去买一个。这样平时我在用电时就不用老是担心有触电的危险了。另一个同学说如果真正的市场上有卖,这就不叫创新了,我们何不把它推向市场呢?这一句话点醒了我们所有在场的同学,对,我们把它申请专利,再推向市场。这时我们又认真思考它的生产成本和更高的安全性等。我们初略地计算它的制作成本不会超过十元钱。而且它的安全性我们还可以设计加强,如还可以增加过流保护、过压保护、甚至故障报警提示等。只要我们增加检测电路,把检测信号送入可控硅BT136的控制极,这些功能都比较容易实现。当然,要真正实现,还有很多工作需要我们去认真思考和分析,不过既然同学们已经思考出这么多主意,它展示了我们的智慧的火花。因此我们都认为我校开展研究性学习确实给我们的思维创造了很大的空间,我们可以从这块天地出发,去请教老师、请教师傅、去查阅资料,最终丰富自己的知识,锻炼自己的创新能力,使自己成为一个新世纪的创新型人才。
四、创新制作作品优点总结
1、该作品具有节能的效果,即在不对外供电时不需要守候等待,从而达到节能。
2、该作品安全性很高,不工作时,插座的火线与零线完全与进线端断开。
3、该作品具有外界电源断电后导致后级插座彻底断电的功能,彻底消除安全隐患。
4、该作品具有漏电保护功能,当从该插座取电源的用电器有漏电或人不小心触电时,插座会自动切断电源。
江泽民指出:“创新是一个民族发展的灵魂。”跨入的新世纪,它将是科技飛速发展的时代,也是科学技术激烈竞争的时代。要在竞争获胜,必须在科技方面有大的突破、有创新,有新的发现和创造发明。为此我校开展了研究性学习活动,在研究性学习活动中,要求我们学生创新意识为断增强,创新能力不断提高。为了达到这一目标,我们的教师在教学中结合学科特征,开展教学科研,在学生中开展实验探索活动,培养学生的创新能力。在研究和学习的过程中,我们遇到一些不懂的知识、原理,教师就会指导我们去查阅相关的书籍资料。这样结合我们在课堂上学习的物理知识规律、定律和理论,我们就会理解得更加深刻。同时,教师要求我们在实际生活中要善于观察和分析相关的现象,对不合理的、甚至有一定缺陷的一些工具、机器等进行改进或进行制作,使我们的生活变得更加丰富多采和方便。
在实际生活中,我们逐渐养成了留意身边的事物的习惯。有一次,我家里发生了这样一件事,从而它启发我去思考解决。那天,母亲在家里洗完头发,用电吹风插上电源准备把头发吹干,正在吹着吹着,突然停电了,母亲感觉很扫兴,随意把电吹风放在梳妆台上,随后就去上班了。可是,当我们回到家里,看到那个电吹风还在吹着热风,而它正好对着梳妆台的玻璃,我们一看玻璃已经裂成两大块,我们一家人都感到后怕,幸好没有引起火灾。同时,我们也经常遇到一些用电造成的安全事故,比如:有的小孩把铁丝等插入插座造成触电;农村有的用洗衣机、用抽水机打水由于漏电而触电等。后来我想:能不能设计出一个安全性更高的插座配电板呢?
二、课题酝酿
我把我的想法在我们研究性学习小组进行讨论,大家一致认为这个课题值得研究。由于我们在这方面的知识仅仅了解一些,要想实现这些更多的功能比较困难,我们就把这个想法向辅导老师说明,老师也觉得这个问题有一定的应用价值。当我们提出电学知识比较贫乏时,辅导老师却说:“这没有什么关系,不会的我们可以查资料,也可以向别人请教嘛。这样不正好体现我们研究性学习的意图吗?我们不仅仅是要学会知识,更重要的是学会学习的方法。而且最关键的是我们有设计中由于我们的灵感所产生的一些思路、奇思妙想。”有了这句话,我们大家都信心百倍,决定大家分工合作,一定要把这个问题解决。
三、课题启动及运行过程
1、初步方案设想
我们经过讨论,都觉得要解决小孩误将铁丝等物体插入插座造成触电,我们就得使照明电路的火线与零线平时根本不与插座接通,当我们需要使用时,才把火线与零线与插座接通,这样我们很自然地想到应用我们在初中就很熟悉的继电器。那么怎么样实现对继电器的控制呢?怎么样实现断电后如果继续来电又终止供电,以避免造成火灾事故呢?同时要想进一步实现漏电也要引起保护自动断电,我们想来想去觉得肯定需要一个继电器、一个检测电路、还要一个复位开关,但具体怎么样工作我们也不太清楚,我们就去请教老师,老师给我们说可能会用到可控硅、三极管、干簧管等的有关知识,并叫我们去查电子报、电子电路的有关知识。
2、资料查询
有了老师的指点,我们迅速分工,有的去查干簧管的知识,知道干簧管是一个很重要的检测元件,它的工作原理主要是用来检测磁场的有无,当有磁场时,这个干簧管就闭合;当无磁场时,它就断开,实质上它就是相当于一个开关,不过它的触点所能通过的电流非常少,大约几十个毫安,因此它不可能直接用来通过电流对后边的用电器供电;但是它作为一个检测元件,这一点我们感觉非常重要;有的去查可控硅、三极管的知识,知道了可控硅的控制原理,懂得了可控硅的导通程度是由送给触发极的控制电压的高低来实现的,同时还知道三极管的放大甚至完全导通的情况;当然在查资料的过程中,我们还获得了其它的有关电阻、电容的知识,知道怎么样应用这些元件来实现一些简单的电路来为我们工作,通过查找资料,我们也学会了电子电路的其它更多的知识,也拜读了其它一些实用的文章,确实对我们有很大的帮助。
3、方案选择比较
现有的儿童安全插座,是一种专门为了防止未成年少年儿童触电的插座。它的工作原理是在通电的状态下保证插孔在没有插入电器插头前是不带电的,它能智能识别插入的物体是不是电器的插头,只有当l、n极同时插入插孔才会通电,在单独插入任何一极时不会触电。其特点有在通电状态下单独插入一极不会触电、可恢复过载保护功能、设计合理在插拔插头过程中不易触碰插头金属片而避免发生触电、承载功率大、阻燃性好等特点。我所选用的方案与之有着相似的原理。
4、电路设计
通过一段时间的研究性学习,使我们有了一定的电子电路基础,我们就在一起讨论,整个电路设计首先应该想到整个控制电路的供电问题,如果我们平时长时间不需要它工作,而它却长时间供电,这将造成一些浪费,因此我们想只有我们按下复位开关后,整个控制电路得电然后立即锁定。当然如果没有一个关键的检测插头插入,即使按下复位开关也不能进入工作状态;要想实现这一目标,我们确实动了许多脑筋,我们在主插座底部安上一个干簧管,目的是用来检测这个插孔是否有插头插入。干簧管的工作原理非常简单,两片端点处重叠的可磁化的簧片、密封于一玻璃管中,两簧片分隔的距离仅约几个微米,玻璃管中装填有高纯度的惰性气体,在尚未操作时,两片簧片并未接触、外加的磁场使两片簧片端点位置附近产生不同的极性,结果两片不同极性的簧片将互相吸引并闭合。依此技术可做成非常小尺寸体积的切换组件,并且切换速度非常快速、且具有非常优异的信赖性。永久磁铁的方位和方向确定何时以及多少次开关打开和关闭。如此形成一个转换开关:当永久磁铁靠近干簧管或绕在干簧管上的线圈通电形成的磁场使簧片磁化时,簧片的触点部分就会被磁力吸引,当吸引力大于簧片的弹力时,常开接点就会吸合;当磁力减小到一定程度时,接点被簧片的弹力打开。
同时我们在一个专用的插头上安装上一小块磁铁,当插头插入时,干簧管闭合;当插头没有插入时,干簧管断开,这样就达到了检测目的。同时与干簧管连接的是一个变压器,当我们把插头插入确实需要使用时,按下复位开关,变压器才能得电,从而为后面的控制电路供电,这样才能达不使用时节能的目的。并且在不使用时,控制电路由于没有供电,继电器线圈没有得电从而不能吸合,火线与零线完全与后边插座完全断开,安全性更高。 我们还考虑到其实插座的安全性主要应该注意在三个方面:第一就是当插座不使用时,让它处于完全断开的状态,这一点上边我们已經阐述清楚了;第二就是在使用过程中,一旦有漏电现象发生,就要求立即停止供电,这个问题我们可以设计一个电流检测线圈进行检测,当火线和零线进来和回去的电流相差达到某一设定值时,控制回路立即起控,断掉电源,从而避免事故的发生。第三就是当使用过程中若由于某种原因造成停电,这很容易让人产生麻痹思想,在一些特定场合,若不即时断掉电源,势必造成安全隐患。这就要求我们设计出当电源断电后,必需进行人工复位的方法才能使后边插座供电的方法。
我们经过长时间的电路设计,我们感觉它是非常艰苦的,但又是非常有趣的,它促使我们去思考、去学习、去探究,从而最终解决问题。在这一过程中,我们学习了很多知识,有的是我们有意去学习的;有的是我们无意间随便又把某些问题搞清楚了。总之,我们认为这种学习方式使我们的收获非常大,感觉学习有动力、有目的性、有针对性,所学的知识认识也比较深刻,真真实实感觉学习知识真有用。
4、电路图及原理
我们经过长时间的探究学习和合作学习,并且查阅了大量的资料,终于设计出如下电路图,现我把该电路工作的原理具体阐述如下:
多功能安全插座电路原理图
在这个创新制作中我们用了一个很重要的三触点继电器元件、还有一个把220V变为15V的变压器、一个电流检测线圈和少量其它电子元件。
首先把输入这个多功能安全插座的火线和零线与干簧管、变压器和三触点继电器的9、11触点串联,且要求9、11触点为常开触点,同时在9、11触点两端并联一个复位开关,这样当有插头插入装有干簧管的插座时,按下复位开关,变压器初级才能形成回路从而为后级供电。当变压器得电后进行桥式整流并滤波再经过一个常闭触点K2后使三触点继电器的线圈得电产生磁性,吸合衔铁使9与11触点、3与1触点、7与6触点分别接通,6、1触点得电后进入电流检测线圈,然后输出到插座。当它进入工作状态后,一旦我们把主插座插头拔掉,干簧管断开,变压器失电造成后级掉电,从而三触点继电器线圈失电失去磁性使衔铁复位,最终使后级完全使火线和零线断开。
其次L2线圈与可控硅BT136串联,电流检测线圈上有一个漏电检测线圈,当火线和零线进来和回去的电流达到一定值时,漏电检测线圈上就会感应出电压然后经过信号处理再送入可控硅BT136的控制极,从而触发可控硅BT136导通,进而引起L2得电产生磁性把常闭触点K2断开,最终使L1失电后失去磁性,最后使整个电路完全断电,达到漏电安全保护的目的。
可控硅,是可控硅整流元件的简称,是一种具有三个PN结的四层结构的大功率半导体器件,亦称为晶闸管。具有体积小、结构相对简单、功能强等特点,是比较常用的半导体器件之一。被广泛应用于各种电子设备和电子产品中,多用来作可控整流、逆变、变频、调压、无触点开关等。作为一种非常重要的功率器件,可控硅可用来做高电压和高电流的控制。可控硅器件主要用在开关方面,使器件从关闭或是阻断的状态转换为开启或是导通的状态,反之亦然。可控硅器件与双极型晶体管有密切的关系,二者的传导过程皆牵涉到电子和空穴,但可控硅的开关机制和双极晶体管是不同的,且因为器件结构不同,可控硅器件有较宽广范围的电流、电压控制能力。现今的可控硅器件的额定电流可以从几毫安到5000A以上,额定电压可以超过10000V。下面将讨论基本可控硅器件的工作原理,然后给出一些高功率和高频率的可控硅器件。
最后就是若使用过程中若由于某种原因造成停电,若不即时断掉电源,势必造成安全隐患,我们针对这一情况很自然地解决了这一问题。当外界电源断电后,必然引起L1掉电失去磁性,最终三触点继电器完全复位,杜绝了继续往插座供电造成的安全隐患。若要继续供电,必需得到确认后进行人工复位才能进行,提高了安全性。
5、电路制作及调试
当我们把电路设计出来以后,我们在教师的指导下开始绘制印刷电路板,逐步安排各种电子元件的摆放位置,安排好了以后,逐渐记下需要打孔的位置,然后到钻台上取适当的钻头打孔。打孔完毕,精心地用刀子刻制电路板,仔细地把不需要的取下来。若电路板比较复杂,还不能直接刻制,需要用漆保护后,再用三氯化铁溶液腐蚀,最后取出电路板,用汽油洗掉油漆,再用松香、酒精进行防护处理,这样质量较高的电路板就做成功了。
接下来的任务就是对元件进行仔细焊接,焊接时一定不能有虚焊,且千万不能搞错元件,否则在调试时不容易查出来。我们在做这个制作时最后在调试的过程中发现,变压器次级输出的电压经桥式整流后必需要接一个电容合适的电容器,太大了复位不一定很可靠,太小了三触点继电器线圈吸合不稳定。另外电流检测线圈上的取样线圈匝数要合适,取样的电压要经过阻容处理,其中10n电容选择要合适,太小了容易引起误保护;太大了会造成漏电保护不灵敏。
另外,我们在面板上安装了两个灯座,一个是红灯;一个是绿灯,还有另外一个扩展的用插座。我们在表演时,只要主插头没有插入,不管你怎么样按复位开关,灯泡都不会亮。只有主插头插入后,按一下复位开关,绿灯才能亮,进而把红灯插头插入红才能亮。我还专门配制了一根用于漏电保护的专用线。当它进入工作状态后,我们把专用线的一头插入进电源的一端;另一头插入多功能插座的输出端,适当交换两孔,总能引起保护断电,说明确实有这一功能。
6、电路完善及应用扩展
本电路制作好了以后,经过实验调试,我们感觉效果都比较满意。在同学们中引起了轰动。同时同学们纷纷对这一作品用途进行思考和挖掘。同学们都说这是一个安全性很高、适用性很强的多功能插座。其中一个同学说如果真正的市场上有卖,我一定要去买一个。这样平时我在用电时就不用老是担心有触电的危险了。另一个同学说如果真正的市场上有卖,这就不叫创新了,我们何不把它推向市场呢?这一句话点醒了我们所有在场的同学,对,我们把它申请专利,再推向市场。这时我们又认真思考它的生产成本和更高的安全性等。我们初略地计算它的制作成本不会超过十元钱。而且它的安全性我们还可以设计加强,如还可以增加过流保护、过压保护、甚至故障报警提示等。只要我们增加检测电路,把检测信号送入可控硅BT136的控制极,这些功能都比较容易实现。当然,要真正实现,还有很多工作需要我们去认真思考和分析,不过既然同学们已经思考出这么多主意,它展示了我们的智慧的火花。因此我们都认为我校开展研究性学习确实给我们的思维创造了很大的空间,我们可以从这块天地出发,去请教老师、请教师傅、去查阅资料,最终丰富自己的知识,锻炼自己的创新能力,使自己成为一个新世纪的创新型人才。
四、创新制作作品优点总结
1、该作品具有节能的效果,即在不对外供电时不需要守候等待,从而达到节能。
2、该作品安全性很高,不工作时,插座的火线与零线完全与进线端断开。
3、该作品具有外界电源断电后导致后级插座彻底断电的功能,彻底消除安全隐患。
4、该作品具有漏电保护功能,当从该插座取电源的用电器有漏电或人不小心触电时,插座会自动切断电源。