УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ Российский патент 2003 года по МПК G09B23/18 

Изобретение относится к техническим средствам обучения, в частности к устройствам, предназначенным для выполнения лабораторных заданий по предметам электрорадиотехнического профиля.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство (Патент RU 2029381, С1 (Анисимов Н.В.), кл. G 09 В 9/00, 20.02.1995) для имитации электрических схем. Это устройство содержит планшет, гнезда, съемные элементы, мнемопланшет, блок управления, мнемосхему.

Недостаток этого устройства - низкая эффективность обучения. У обучаемых формируются только навыки поиска на монтажной плате места подключения элемента, но не формируются знания о принципах действия того или иного устройства. Это ограничивает область применения данного устройства в обучении радиомонтажников и не позволяет использовать его в школах, техникумах, ВУЗах. Вторым недостатком данного устройства является то, что схема контроля правильности сборки не позволяет индицировать правильность выбора типа элемента и его номинала.

Цель изобретения - имитация работы различных радиоэлектронных устройств и систем, повышение дидактических возможностей устройства и усиление мотивации учащихся к обучению с учетом современных тенденций создания радиоэлектронных систем из отдельных функциональных узлов, выполненных в виде интегральных микросхем либо в виде законченных модулей.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем планшет, съемные блоки и блок управления, в планшете установлены электронные узлы, имитирующие работу отдельных узлов различных радиоэлектронных систем, на лицевой панели установлены многоконтиктные электрические разъемы, число которых определяется максимальным числом функциональных узлов в наиболее сложной изучаемой радиоэлектронной системе, а блок управления связан с многоконтактными электрическими разъемами, электронными узлами и осуществляет коммутацию многоконтактных электрических разъемов и электронных узлов для создания схемы, имитирующей работу изучаемого устройства, а на нижней части съемных блоков установлены ответные части многоконтактных электрических разъемов, снабженные перемычками, обеспечивающими подачу питания на электронные узлы при установке съемных блоков в многоконтактные электрические разъемы в правильной последовательности при сборке функциональной схемы изучаемого устройства, а верхние части съемных блоков выполнены в виде панелей, обеспечивающих размещение и быструю замену сменных описаний функциональных узлов. Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявленное устройство имеет новые блоки: имитаторы функциональных узлов радиоэлектронных систем и съемные блоки с многоконтактными электрическими разъемами на нижней части, снабженными перемычками, и верхней панелью, предусматривающей возможность размещения сменных описаний функциональных узлов.

Новые связи характеризуются прежде всего тем, что эти связи организуются не между отдельными деталями, а между законченными функциональными узлами.

Таким образом, заявленное устройство соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники позволило выявить в них признаки, отличающие заявленное решение от прототипа, что позволяет сделать выводы о соответствии критерию "существенные отличия".

На фиг.1 показан внешний вид планшета (вид сверху). На лицевой панели 1 размещены многоконтактные электрические разъемы 2, в которые устанавливаются съемные блоки (фиг. 3). На боковой панели могут быть размещены многоконтактные электрические разъемы 3, с помощью которых можно объединить несколько планшетов между собой для имитации сложных радиоэлектронных систем. На переднюю панель выведены ручки 4, 5 органов управления работой электронных узлов.

На фиг. 2 показан вариант размещения функциональных узлов имитатора внутри планшета. Здесь изображен блок управления, состоящий из выключателя питания 6, переключателя режимов работы электронных узлов 7, переключателя, который коммутирует различные многоконтактные электрические разъемы на планшете 8 в соответствии с изучаемой радиоэлектронной системой, и элементы питания 9.

На фиг. 3 изображен съемный блок, который включает лицевую панель 10, в которую вставляются сменные описания функциональных узлов (фиг.4), многоконтактный электрический разъем 11 с перемычкой для соединения с планшетом и ручки 12 для крепления лицевой панели и удобства установки и снятия съемного блока с планшета.

На фиг. 4 изображены варианты сменных описаний функционального узла для одного из съемных блоков, на примере усилителя низкой частоты. Варианты описания функциональных узлов отличаются уровнями сложности.

Рассмотрим использование предлагаемого устройства при изучении со школьниками (студентами) структуры приемника прямого усиления.

После объяснения принципа действия приемника прямого усиления и его функциональной схемы учащимся предлагается собрать приемник с помощью предлагаемого устройства. Причем первая сборка производится с использованием сменных описаний функциональных узлов первого уровня сложности, то есть описаний, на которых указано полное название функционального блока (фиг.5).

Устройство работает следующим образом.

С помощью блока управления 9 (фиг.2) учитель осуществляет внутренние соединения электронных узлов планшета между собой, тем самым обеспечивая создание имитатора работы приемника прямого усиления, и включает в цепь питания имитатора только те многоконтактные электрические разъемы 8 (фиг.2) на планшете, которые необходимы для выполнения данной работы.

Сами соединения образуются за счет комбинации замыканий контактов многоконтактных электрических разъемов (перемычек) внутри съемных блоков при их правильной установке учащимися.

При правильной сборке схемы учащимися и включении питания начинают работать электронные узлы планшета, имитируя работу приемника прямого усиления. С помощью регулировочных элементов, расположенных на планшете, учащиеся могут осуществлять настройку приемника на разные частоты 4 и регулировать громкость звука 5 (фиг.1).

В результате, уже на первом занятии по радиоэлектронике учащиеся получают возможность собирать действующие макеты достаточно сложных радиоэлектронных устройств, что повышает мотивацию к изучению предмета.

Изменяя коммутацию электронных узлов планшета, можно имитировать как различные схемы приемников прямого усиления (1-V-1, 2-V-3, и т. д.), так и детекторный и супергетеродинный приемники. При этом детекторный приемник имитируется за счет того, что загрубляется чувствительность и расширяется полоса пропускания УПЧ - супергетеродинного приемника.

При необходимости более глубокого изучения материала учащимся предлагают собрать макет, используя сменные описания функциональных узлов второго уровня с условными обозначениями функциональных узлов (фиг.6, 7), третьего уровня с различными характеристиками и с набором параметров функциональных узлов, четвертого уровня с набором принципиальных схем всех узлов (фиг.8).

При сборке схем учащимися с помощью предлагаемого устройства коммутация осуществляется не между деталями, а только по цепи питания заранее созданного электронного узла, имитирующего работу изучаемой системы. Это приводит к резкому повышению надежности устройства и качества работы собираемых устройств.

Устройство будет работать только при отсутствии ошибок при его сборке.

Учащийся может самостоятельно искать ошибки, меняя съемные блоки, не опасаясь при этом вывести из строя имитатор, поскольку при неправильной сборке на электронные узлы планшета не будет подаваться напряжение.

Предлагаемое устройство для изучения структуры радиоэлектронных схем позволяет за короткое время познакомить учащихся с принципами действия современных радиоэлектронных систем, не затрачивая времени на изучение конструкций, маркировки и условных обозначений отдельных элементов, и пробудить их интерес к дальнейшему углубленному изучению данной области науки и техники, сформировать правильное представление о задачах, решаемых современными специалистами, и о круге профессий, связанных с радиоэлектроникой.

Для сборки более сложных устройств объединяются два (фиг.9) или более планшета (фиг.10) с помощью разъемов, расположенных на боковых стенках.

Органы управления электронных узлов могут быть размещены внутри съемных блоков, но это понизит надежность работы радиоэлектронных устройств за счет увеличения числа механических контактов в высокочастотных цепях. На заднюю часть планшета можно вывести гнезда, соединив их с выходами и входами функциональных узлов. Это бы дало возможность наблюдать с помощью осциллографа форму сигналов в различных точках радиоэлектронных узлов.

Универсальность предлагаемого изобретения заключается в том, что оно может быть использовано также при постановке лабораторных работ по другим предметам электротехнического профиля (электротехника, промышленная электроника, радиоэлектроника, телевидение, импульсная техника и др.). Кроме того, унификация конструкции позволяет использовать это оборудование при изучении физики, а также как демонстрационный стенд по предметам энергетического профиля.

При подготовке заявки на изобретение были приняты во внимание следующие аналоги:
UK 2090037 A (Takashi Nojiri), кл. G 09 В 23/18, 25.03.1981.

SU 316115 А (Реутов В.Г., Шилов Н.П.), кл. G 09 В 9/00, 01.10.1971.

SU 1015415 (Приборомеханическое объединение "Курганприбор"), кл. G 09 В 9/00, 30.04.1983.

SU 4464120 A (Kaj Jensen), кл. G 09 В 9/00, 07.08.1984.

SU 4315320 A (Edwin Z. Gabriel), кл. G 09 В 9/00, 09.02.1982.

В качестве прототипа было использовано описание устройства по патенту RU 2029381, C1 (Анисимов Н.В.), кл. G 09 В 9/00, 20.02.1995.

Изобретение относится к техническим средствам обучения. Технический результат заключается в расширении дидактических возможностей устройства. Устройство для изучения функциональной структуры радиоэлектронных устройств и систем содержит планшет, съемные блоки и блок управления, в планшете установлены электронные узлы, имитирующие работу отдельных узлов различных радиоэлектронных систем, на лицевой панели планшета установлены многоконтактные электрические разъемы, блок управления осуществляет коммутацию многоконтактных электрических разъемов и электронных узлов для создания схемы, имитирующей работу изучаемого устройства, на нижней части съемных блоков установлены ответные части многоконтактных электрических разъемов, снабженные перемычками, верхние части съемных блоков выполнены в виде панелей, обеспечивающих размещение и замену сменных описаний функциональных узлов. 10 ил.

Устройство для изучения функциональной структуры радиоэлектронных устройств и систем, содержащее планшет, съемные блоки и блок управления, отличающееся тем, что в планшете установлены электронные узлы, имитирующие работу отдельных узлов различных радиоэлектронных систем, на лицевой панели планшета установлены многоконтактные электрические разъемы, число которых определяется максимальным числом функциональных узлов в наиболее сложной изучаемой радиоэлектронной системе, а блок управления связан с многоконтактными электрическими разъемами, электронными узлами и осуществляет коммутацию многоконтактных электрических разъемов и электронных узлов для создания схемы, имитирующей работу изучаемого устройства, а на нижней части съемных блоков установлены ответные части многоконтактных электрических разъемов, снабженные перемычками, обеспечивающими подачу питания на электронные узлы при установке съемных блоков в многоконтактные электрические разъемы планшета только в правильной последовательности при сборке функциональной схемы изучаемого устройства, а верхние части съемных блоков выполнены в виде панелей, обеспечивающих размещение и быструю замену сменных описаний функциональных узлов.