本發明屬于電學領域，尤其涉及一種物理電學實驗導線收納裝置及其使用方法。

背景技術：

物理是以實驗為基礎的學科，許多定律都是通過實驗來引入和驗證的。而隨著社會的飛速發展，科技越來越進步，實驗環境也得到較大改善，在實驗過程中試驗導線往往特別長，連接電路或者是實驗完成后對試驗導線捋順困擾了同學們，對于太短的導線不能滿足較遠距離使用，太長給收儲帶來了很大的麻煩，同時導線經常相互纏繞。鑒于上述缺陷，有必要設計出一種可伸縮收納的試驗導線收納裝置。

技術實現要素：

本發明旨在提供一種物理電學實驗導線收納裝置及其使用方法，該裝置體積小，宜于收納實驗導線，可以根據需要設置導線伸出長度避免混亂，同時內置開關功能，無需再對實驗通路中的開關元件的連接，適應性較廣，且成本低廉，適用于物理電路實驗。

一種物理電學實驗導線收納裝置，包括導線收納盒本體和導線收納箱，其中導線收納盒本體包括導線殼體、線輪、可旋轉電連接結構、線輪制動裝置、開關組件、導向機構、計長裝置，導線收納箱內設置有位置檢測裝置和計數裝置，位置檢測裝置和計數裝置均與控制器電連接；

導線殼體為兩個半圓形殼體鉸接在一起形成的殼體，殼體可以折疊為一個半圓形結構，也可以展開形成圓形結構；當兩個半圓形殼體展開時，兩半圓行殼體相接觸的位置設置磁鐵吸合，實現其圓形結構的固定；當兩個半圓形殼體折疊時，兩半圓行殼體相接觸的位置設置卡扣組件以實現其半圓形結構的固定；每個半圓形殼體的弧形側面上沿其半圓的邊緣設置半圓形凹槽，凹槽底部設置滑軌結構；

導線殼體為可拆卸結構，當導線出現斷線問題時或者其它零件老化均可以單獨更換，便于維修和檢測，該結構可重復利用，節約了成本。

線輪設置在導線殼體內，并貫穿于導線殼體；線輪上固定套接有圓盤，圓盤內設置有彈簧槽，彈簧槽內纏繞多圈彈簧片，導線纏繞在圓盤的外環面上，圓盤外環面上順著纏繞的方向設置有導線頭插孔，將導線頭插在插孔內，在壓縮的彈簧片的驅動下，將導線收納至線輪上；在插孔內設置有導電元件，并通過線輪殼體的內置導線傳送至線輪旋轉軸的一段的導體柱上；兩個半圓形殼體上的導體柱通過可旋轉電連接結構實現兩個半圓形殼體上的導線之間的導通；當導線進行電學實驗過程中，導線的一端端頭連接至電路中，導線在線輪起頭處的一端通過導線插入插孔將電傳至導體柱；再通過導體柱之間的可旋轉電連接結構連通，傳送至另一個半圓形殼體的導線一端，實現兩個半圓形殼體的伸出導線端的連通；

兩半圓形殼體鉸接處設置有可旋轉電連接結構，可旋轉電連接結構包括導電彈片、導電片、轉軸；導電彈片一端連接其中一個半圓形殼體上的導體柱，另一端和轉軸接觸，轉軸安裝在另一個半圓形殼體的轉軸孔內，并用導電片纏繞轉軸一周后，將導電片貼在另一個半圓形殼體上的導電柱上；該結構不會對導線收納盒本體的翻蓋開合角度造成影響，導線收納盒本體可以在開合范圍內自由旋轉，無需增加其它的特別部件。

線輪的一端設置有線輪制動裝置，線輪制動裝置選擇使用外嚙合式棘輪機構，它由棘爪，棘輪、止回棘爪、彈簧和機架組成。線輪軸的一端固定套接有棘輪，棘爪一端轉動副安裝在線輪軸一側的殼體上，棘爪另一端在彈簧的作用下一直貼附在棘輪表面；當線輪逆時針方向擺動時，止回棘爪在棘輪的齒背上滑動。當線輪順時針方向轉動時，止回棘爪阻止棘輪發生順時針方向轉動，實現線輪上的導線作單向拉出運動，同時也可以保證當拉出需要長度的導線時，導線長度可以恒定保持；棘爪的轉動副一端固定有一個撥動桿并外露于殼體表面，當需要回收導線時，撥動半圓形殼體表面的撥動桿，使貼附在棘輪的棘爪遠離棘輪結構，在彈簧恢復力的作用下，導線自動纏繞收納在線輪上；

開關組件獨立安裝在其中一個半圓形殼體位置的導電片之間；開關組件為復合按鈕開關：將常開與常閉按鈕開關組合為一體的按鈕開關，即具有常閉觸頭和常開觸頭。未按下時，常閉觸頭是閉合的，常開觸頭是斷開的。按下按鈕時，常閉觸頭首先斷開，常開觸頭后閉合，可認為是自鎖型按鈕；當松開后，按鈕開關在復位彈簧的作用下，首先將常開觸頭斷開，繼而將常閉觸頭閉合。復合按鈕用于聯鎖控制電路中。當按動按扭時，該開關為閉合或者斷開狀態，實現了導線收納盒在電路中的開關功能，開關組件的安裝使得電路省去了獨立的開關元件，同時也減少了導線的使用數量，降低了物理實驗成本和功耗。

導向機構包括導向支架、導向輥、一對牽引輥、滑動組件，導向支架上設置有一個導向輥和一對牽引輥，纏繞在線輪上的導線先經過導向輥導出，在傳送至一對牽引輥，實現對導線的引出，導線頭可以卡在導向支架上；導向支架上還設置有滑動組件，滑動組件可以沿著凹槽上的滑軌結構滑動，實現導線在半圓形殼體上180度的引出位置可調；導向輥和牽引輥均為喇叭形結構，兩牽引輥壓合后中間形成可通過圓柱形的導線的通道，導向輥和牽引輥的表面均附著有一層橡膠層，不僅防止傳送過程中出現打滑現象，提高了傳送精度，也減少了對導線的表層的磨損。

計長裝置設置在牽引輥一端，通過牽引輥的旋轉轉數計算得出導線的長度，并將得到的導向長度在殼體表面上的顯示屏上顯示。

導線收納箱內設置有位置檢測裝置、計數裝置和控制器，導線收納箱內包括若干個圓柱形導線收納槽，折疊好的導線收納盒或者展開的導線收納盒均可以放置在圓柱形導線收納槽內；圓柱形導線收納槽弧形側面上分布有位置檢測裝置，導線收納盒的每一個半圓形殼體厚度為h，則折疊好的導線收納盒厚度為2h。在圓柱形導線收納槽弧形側面上分為若干個h高度間隔，從收納槽底面算起，每個h高度側面上沿周向均勻設置3個位置檢測裝置。當每層h高度的3個位置檢測裝置有兩個或者一個位置檢測裝置檢測到信號，則計數裝置加0.5，若每層h高度的3個位置檢測裝置有三個位置檢測裝置檢測到信號，則計數裝置加1。

位置檢測裝置可以選擇機械式接觸開關，導線收納盒放置在圓柱形導線收納槽內時，弧形側面上機械式接觸開關在壓力作用下接通電源，并將信號傳送至導線收納箱的控制器，經過處理得出導電收納箱內的導電收納盒的數目，并在導電收納箱的顯示屏上顯示出來，該結構避免了收納好的導線收納盒重新取出一一數數，一目了然，減少了實驗結束后的整理時間。

本發明所述的一種物理電學實驗導線收納裝置，包括導線收納盒本體和導線收納箱，其中還包括一種物理電學實驗導線收納裝置的使用方法，首先將導線收納盒本體的殼體拆卸用于更換導線，將導線頭插在插孔內，并將導線纏繞在圓盤的外環面上，纏繞在線輪上的導線先經過導向輥導向，再傳送至一對牽引輥，實現對導線的引出，導線頭可以卡在導向支架上；隨后，當導線進行電學實驗過程中，導線從導線收納盒拉出，導向支架可以沿著半圓形凹槽滑軌滑動，實現導線在半圓形殼體上180度的引出位置可調以方便電路的連接；與此同時，牽引輥上設置有計長裝置將得到的導向長度在殼體表面上的顯示屏上顯示；當導線長度達到所需長度時停止繼續拉出，并將導線的一端端頭連接至電路中；電路中無需設置連接開關元件，通過導線收納盒上的開關組件實現導線收納盒在電路中的開關功能；當實驗結束回收導線時，撥動半圓形殼體表面的撥動桿，使貼附在棘輪的棘爪遠離棘輪結構，在壓縮的彈簧片的彈簧恢復力的的驅動下，導線自動纏繞收納在線輪上；

最后，折疊好的導線收納盒或者展開的導線收納盒均可以放置在導線收納箱的圓柱形導線收納槽內，圓柱形導線收納槽弧形側面上設置有位置檢測裝置，實現對導線收納盒的計數。

與現有技術相比較，本發明具有如下的優點：

1)導線收納盒可折疊結構以及半圓形殼體上180度的引出位置可調，方便電路的連接、節約空間、方便可調；

2)殼體可拆卸結構和導線可更換節省能源，降低成本；

3)導線收納箱內設置若干個圓柱形導線收納槽，折疊好的導線收納盒或者展開的導線收納盒均可以放置在圓柱形導線收納槽內避免了收納好的導線收納盒重新取出一一數數，一目了然，減少了實驗結束后的整理時間。

4)電路中無需設置連接開關元件，通過導線收納盒上的開關組件實現導線收納盒在電路中的開關功能；

附圖說明

圖1是本發明結構示意圖；

圖2是本發明可旋轉電連接結構示意圖；

圖3是本發明展開的導線收納盒的導向機構示意圖；

圖4是本發明折疊的導線收納盒示意圖；

附圖標記如下：

導線殼體1、線輪2、可旋轉電連接結構3、開關組件4、導向機構5、計長裝置6，凹槽1-1，導電彈片3-1、導電片3-2、轉軸3-3；導向支架5-1、導向輥5-2、牽引輥5-3；顯示屏6-1。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的具體實施方式做詳細的說明。

參照附圖1-4，本發明旨在提供一種物理電學實驗導線收納裝置，該裝置體積小，宜于收納實驗導線，可以根據需要設置導線伸出長度避免混亂，同時內置開關功能，無需再對實驗通路中的開關元件的連接，適應性較廣，且成本低廉，適用于物理電路實驗。

一種物理電學實驗導線收納裝置，包括導線收納盒本體和導線收納箱，其中導線收納盒本體包括導線殼體1、線輪2、可旋轉電連接結構3、線輪制動裝置、開關組件4、導向機構5、計長裝置6，導線收納箱內設置有位置檢測裝置和計數裝置，位置檢測裝置和計數裝置均與控制器電連接；

導線殼體1為兩個半圓形殼體鉸接在一起形成的殼體，殼體可以折疊為一個半圓形結構，也可以展開形成圓形結構；當兩個半圓形殼體展開時，兩半圓行殼體相接觸的位置設置磁鐵吸合，實現其圓形結構的固定；當兩個半圓形殼體折疊時，兩半圓行殼體相接觸的位置設置卡扣組件以實現其半圓形結構的固定；每個半圓形殼體的弧形側面上沿其半圓的邊緣設置半圓形凹槽1-1，凹槽1-1底部設置滑軌結構；

導線殼體1為可拆卸結構，當導線出現斷線問題時或者其它零件老化均可以單獨更換，便于維修和檢測，該結構可重復利用，節約了成本。

線輪2設置在導線殼體1內，并貫穿于導線殼體1；線輪2上固定套接有圓盤(未示出)，圓盤內設置有彈簧槽，彈簧槽內纏繞多圈彈簧片，導線纏繞在圓盤的外環面上，圓盤外環面上順著纏繞的方向設置有導線頭插孔，將導線頭插在插孔內，在壓縮的彈簧片的驅動下，將導線收納至線輪2上；在插孔內設置有導電元件，并通過線輪2殼體的內置導線傳送至線輪旋轉軸的一段的導體柱上；兩個半圓形殼體上的導體柱通過可旋轉電連接結構3實現兩個半圓形殼體上的導線之間的導通；當導線進行電學實驗過程中，導線的一端端頭連接至電路中，導線在線輪2起頭處的一端通過導線插入插孔將電傳至導體柱；再通過導體柱之間的可旋轉電連接結構3連通，傳送至另一個半圓形殼體的導線一端，實現兩個半圓形殼體的伸出導線端的連通；

如附圖2所示，兩半圓形殼體鉸接處設置有可旋轉電連接結構3，可旋轉電連接結構3包括導電彈片3-1、導電片3-2、轉軸3-3；導電彈片3-1一端連接其中一個半圓形殼體上的導體柱，另一端和轉軸3-3接觸，轉軸3-3安裝在另一個半圓形殼體的轉軸孔內，并用導電片3-2纏繞轉軸3-3一周后，將導電片3-2貼在另一個半圓形殼體上的導電柱上；該結構不會對導線收納盒本體的翻蓋開合角度造成影響，導線收納盒本體可以在開合范圍內自由旋轉，無需增加其它的特別部件。

線輪2的一端設置有線輪制動裝置(未示出)，線輪制動裝置選擇使用外嚙合式棘輪機構，它由棘爪，棘輪、止回棘爪、彈簧和機架組成。線輪軸的一端固定套接有棘輪，棘爪一端轉動副安裝在線輪軸一側的殼體上，棘爪另一端在彈簧的作用下一直貼附在棘輪表面；當線輪2逆時針方向擺動時，止回棘爪在棘輪的齒背上滑動。當線輪2順時針方向轉動時，止回棘爪阻止棘輪發生順時針方向轉動，實現線輪2上的導線作單向拉出運動，同時也可以保證當拉出需要長度的導線時，導線長度可以恒定保持；棘爪的轉動副一端固定有一個撥動桿并外露于殼體表面，當需要回收導線時，撥動半圓形殼體表面的撥動桿，使貼附在棘輪的棘爪遠離棘輪結構，在彈簧恢復力的作用下，導線自動纏繞收納在線輪2上；

開關組件4獨立安裝在其中一個半圓形殼體位置的導電片3-2之間；開關組件4為復合按鈕開關：將常開與常閉按鈕開關組合為一體的按鈕開關，即具有常閉觸頭和常開觸頭。未按下時，常閉觸頭是閉合的，常開觸頭是斷開的。按下按鈕時，常閉觸頭首先斷開，常開觸頭后閉合，可認為是自鎖型按鈕；當松開后，按鈕開關在復位彈簧的作用下，首先將常開觸頭斷開，繼而將常閉觸頭閉合。復合按鈕用于聯鎖控制電路中。當按動按扭時，該開關為閉合或者斷開狀態，實現了導線收納盒在電路中的開關功能，開關組件4的安裝使得電路省去了獨立的開關元件，同時也減少了導線的使用數量，降低了物理實驗成本和功耗。

如附圖3所示，導向機構5包括導向支架5-1、導向輥5-2、一對牽引輥5-3、滑動組件(未示出)，導向支架5-1上設置有一個導向輥5-2和一對牽引輥5-3，纏繞在線輪2上的導線先經過導向輥5-2導出，在傳送至一對牽引輥5-3，實現對導線的引出，導線頭可以卡在導向支架5-1上；如附圖4所示，導向支架5-1上還設置有滑動組件，滑動組件可以沿著凹槽1-1上的滑軌結構滑動，實現導線在半圓形殼體上180度的引出位置可調；導向輥5-2和牽引輥5-3均為喇叭形結構，兩牽引輥5-3壓合后中間形成可通過圓柱形的導線的通道，導向輥5-2和牽引輥5-3的表面均附著有一層橡膠層，不僅防止傳送過程中出現打滑現象，提高了傳送精度，也減少了對導線的表層的磨損。

計長裝置6設置在牽引輥5-3一端，通過牽引輥5-3的旋轉轉數計算得出導線的長度，并將得到的導向長度在殼體表面上的顯示屏6-1上顯示。

導線收納箱內設置有位置檢測裝置、計數裝置和控制器，導線收納箱內包括若干個圓柱形導線收納槽，折疊好的導線收納盒或者展開的導線收納盒均可以放置在圓柱形導線收納槽內；圓柱形導線收納槽弧形側面上分布有位置檢測裝置，導線收納盒的每一個半圓形殼體厚度為h，則折疊好的導線收納盒厚度為2h。在圓柱形導線收納槽弧形側面上分為若干個h高度間隔，從收納槽底面算起，每個h高度側面上沿周向均勻設置3個位置檢測裝置。當每層h高度的3個位置檢測裝置有兩個或者一個位置檢測裝置檢測到信號，則計數裝置加0.5，若每層h高度的3個位置檢測裝置有三個位置檢測裝置檢測到信號，則計數裝置加1。

位置檢測裝置可以選擇機械式接觸開關，導線收納盒放置在圓柱形導線收納槽內時，弧形側面上機械式接觸開關在壓力作用下接通電源，并將信號傳送至導線收納箱的控制器，經過處理得出導電收納箱內的導電收納盒的數目，并在導電收納箱的顯示屏6-1上顯示出來，該結構避免了收納好的導線收納盒重新取出一一數數，一目了然，減少了實驗結束后的整理時間。

本發明所述的一種物理電學實驗導線收納裝置，包括導線收納盒本體和導線收納箱，其中還包括一種物理電學實驗導線收納裝置的使用方法，首先將導線收納盒本體的殼體拆卸用于更換導線，將導線頭插在插孔內，并將導線纏繞在圓盤的外環面上，纏繞在線輪2上的導線先經過導向輥5-2導向，再傳送至一對牽引輥5-3，實現對導線的引出，導線頭可以卡在導向支架5-1上；隨后，當導線進行電學實驗過程中，導線從導線收納盒拉出，導向支架5-1可以沿著半圓形凹槽1-1滑軌滑動，實現導線在半圓形殼體上180度的引出位置可調以方便電路的連接；與此同時，牽引輥5-3上設置有計長裝置6將得到的導向長度在殼體表面上的顯示屏6-1上顯示；當導線長度達到所需長度時停止繼續拉出，并將導線的一端端頭連接至電路中；電路中無需設置連接開關元件，通過導線收納盒上的開關組件4實現導線收納盒在電路中的開關功能；當實驗結束回收導線時，撥動半圓形殼體表面的撥動桿，使貼附在棘輪的棘爪遠離棘輪結構，在壓縮的彈簧片的彈簧恢復力的的驅動下，導線自動纏繞收納在線輪2上；

最后，折疊好的導線收納盒或者展開的導線收納盒均可以放置在導線收納箱的圓柱形導線收納槽內，圓柱形導線收納槽弧形側面上設置有位置檢測裝置，實現對導線收納盒的計數。

雖然本發明已以較佳實施例披露如上，但本發明并非限定于此。任何本領域技術人員，在不脫離本發明的精神和范圍內，均可作各種更動與修改，因此本發明的保護范圍應當以權利要求所限定的范圍為準。