[实用新型]一种数字式电容演示仪

说明书

本实用新型公开了一种数字式电容演示仪，包括主控模块以及与主控模块连接的A/D转换模块、数据输入模块、显示模块和电源，还包括与A/D转换模块连接的电容数值采集模块；电容数值采集模块包括电容传感器以及可替换、调节的试验用电容；电容数值采集模块用于采集得到试验用电容的电容值测量数据，并经过A/D转换模块的转换后，将电容值测量数据传输至主控模块；数据输入模块用于向主控模块输入试验用电容的相关数据；主控模块用于根据电容值测量数据得到试验用电容的电容测量值，并根据数据输入模块输入的数据计算得到试验用电容的电容计算值，然后控制显示模块上分别显示出试验用电容的电容测量值及电容计算值。

技术领域

本实用新型涉及机械制造和加工领域，具体涉及一种数字式电容演示仪。

背景技术

电容是物理学中重要的基本物理量，在物理学中占有重要地位。传统物理教学中，电容采用平板电容器与静电计来演示和验证电容，设备较为庞大，存在诸多不足。也存在其他类似的电容演示装置，但多用于解释电容的物理概念、基本原理，与工程应用的要求差距较大。电容的广泛应用于各行各业，是电气化、信息化中重要的基础器件，应用范围很广。在电容的应用过程中，往往需要解释其应用机理，缺乏合适的器具。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供了一种数字式电容演示仪。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种数字式电容演示仪，包括主控模块以及与主控模块连接的A/D转换模块、数据输入模块、显示模块和电源，还包括与A/D转换模块连接的电容数值采集模块；

电容数值采集模块包括电容传感器以及可替换、调节的试验用电容；电容数值采集模块用于采集得到试验用电容的电容值测量数据，并经过A/D转换模块的转换后，将电容值测量数据传输至主控模块；

数据输入模块用于向主控模块输入试验用电容的相关数据；

主控模块用于根据电容值测量数据得到试验用电容的电容测量值，并根据数据输入模块输入的数据计算得到试验用电容的电容计算值，然后控制显示模块上分别显示出试验用电容的电容测量值及电容计算值。

在一些实施例中，还包括与主控模块连接的复位模块，用于将该数字式电容演示仪的电路初始化。

在一些实施例中，所述主控模块采用STM32F103xx单片机。

在一些实施例中，所述电容数值采集模块中的试验用电容固定在包括导轨、游码的机械装置中，以得到该试验用电容的极板间距、极板正对面积数据；

数据输入模块中输入的数据包括试验用电容的极板间距、极板正对面积；或者，数据输入模块中输入的数据还包括极板间电介质的介电常数。

在一些实施例中，所述电容数值采集模块中的电容传感器采用FDC2214电容传感器芯片。

在一些实施例中，所述A/D转换模块中采用TLC549A/D转换器芯片。

在一些实施例中，所述显示模块包括数码管显示屏以及液晶显示屏；数码管显示屏用于显示电容测量值；液晶显示屏用于显示电容计算值，且液晶显示屏采用7针OLED液晶显示屏。

与现有技术相比，本实用新型的优点为：演示效果好，显示电容值与物理量改变同步，显示直观，反应速度快；精度高，电容分辨力高，可以分辨出1pf以下的容值改变；系统简单易用，耗电量低；可应用于教学或科普中，以激发青少年的探索研究精神，提高科技对青少年的吸引力，提高普通民众的科学基础知识。

附图说明

通过下文中参照附图对本实用新型所作的描述，本实用新型的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本实用新型有全面的理解。