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LED模擬發報機

電報是最早使用電進行通信的方法。它是利用電流(有線)或電磁波(無線)作載體,通過編碼和相應的電處理技術實現人類遠距離傳輸與交換信息的通信方法。在通信迅猛發展的今天,電報已經退出歷史舞臺。

通過制作LED模擬發報機,可提高孩子的動手能力,認識電報這種通信方式,了解發報機的發展史,增強孩子對物理科學知識的思考和探索精神,激發創造性思維能力和初步設計能力。

那同學們知不知道,發報機是誰發明的呀?

科普知識

塞繆爾·摩爾斯在1832年從法國返回美國的旅途中萌生了發明電報的愿望,他把大部分精力都投到電報機的設計上,向紐約大學物理學教授蓋爾請教,蓋爾教授悉心教他組裝電池和制造電磁鐵的方法,加之摩爾斯的刻苦學習,1835年年底,他終于用舊材料制成了第一臺電報機。

摩爾斯電報是如何傳遞信息的呢?在拍發電報時,電鍵將電路接通或斷開,信息是以“點”和“畫”的電碼形式來傳遞的。發一個“點”需要0.1s,發一“畫”需要0.3s。在這種情況下,電信號的狀態只有兩種:按鍵時有電流,不按鍵時無電流。有電流時稱為傳號, 用數字“1”表示;無電流時叫空號,用數字“0”表示。一個“點”就用“1、0”來表示,一個“畫”就用“1、1、1、0”來表示。摩爾斯電報將要傳送的字母或數字用不同排列順序的“點”和“畫”來表示,這就是摩爾斯電碼,也是電信史上最早的編碼。

摩爾斯的新奇構思是電報發明的一個重大突破,直到今天,摩爾斯電碼仍在普遍使用著。

工作原理

電報的原理是在發射設備的載波控制上利用“開關”(電報的電鍵)來控制載波輸出的長短和數量,還有輸出的間隔時間,這樣在某個“單位時間里”就可以輸出一組開關信號。習慣上把短信號稱為“嘀”,把長信號稱為“嗒”,這樣由若干個“嘀”“嗒”組成的信號稱為“電碼”,發一個短信號的“嘀”時需要0.1s,發一個長信號“嗒”時需要0.3s。再由規定的電碼組成“電文”,由載波向空中發射。接收方用接收機接收后,再將這些組合的“點”和“畫”譯成字母、數字或文字,就完成了電報的發送和接收過程。電報從發射到接收,理論上是和電的傳播速度一樣的。

本課任務

設計制作一個LED模擬發報機,該LED模擬發報機的按鍵、電池盒位置可以進行適當的調節。可根據搭建圖準確快速地進行搭建,能正確快速連接線路。

材料準備

一個有源蜂鳴器或其他電流發聲器、一個紅色LED(發光二極管或小電珠)、兩節干電池、三根帶鱷魚夾的細導線、一個電池盒、兩節5號電池、輕觸按鍵開關、PVC電線槽(約8cm×6cm)或小硬紙盒、剪子、錐子、鋸等。

接線原理圖

LED模擬發報機的電路原理圖如下。

當按下按鈕開關S后,電流從電源正極出發,經過紅導線→紅色LED正極(有源蜂鳴器HA的正極)→紅色LED的負極(有源蜂鳴器HA的負極)→黑導線→電源的負極,紅色LED被點亮,同時有源蜂鳴器HA發出“嘀”聲;當抬起按鈕開關S后,電源斷路,沒有電流流過紅色LED和有源蜂鳴器HA,紅色LED燈熄滅,有源蜂鳴器HA無聲。

這里的LED模擬發報機是仿照電報機的原理制作的,當按下電鍵,電流接通,電流使蜂鳴器發出“嘀”聲、同時LED燈也會跟著閃爍,借助于蜂鳴器發出“嘀”聲和LED發光,我們就可以在安靜的地方來模擬發報了。

組裝參考步驟

第1步:將有源蜂鳴器和紅色LED正極與正極、負極與負極相應引腳相連接,如圖所示。注意正、負極。

第2步:搭建實驗電路,將導線的兩個鱷魚夾分別夾在元件引腳上,如圖所示。

第3步:在PVC電線槽打六個小孔,如圖所示,把輕觸按鍵開關、有源蜂鳴器、LED燈插入孔中。

第4步:將紅色LED和有源蜂鳴器的兩只引腳,一只引腳連接電池的黑導線,另一只引腳連接按鈕開關的一只引腳上,其他如圖所示連接起來,注意正極和負極的連接。

第5步:將電池上入電池盒中,用雙面膠或熱熔膠棒將電池盒固定在PVC電線槽上。

恭喜,您的LED模擬發報機制作完成,趕快按動按鈕開關通電試試吧!

探索與創新

請同學們寫下制作和使用發報機練習發報的心得體會,并展示自己的學習成果。嘗試編寫一套電碼,并記錄下來和同學一起發報。根據LED模擬發報機的功能特點,我們還可以利用LED模擬發報機原理設計出其他功能的作品嗎?把你的想法寫在下面。

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