[發明專利]建筑物結構力學光電演示系統

有效

• 申請號: 201410383300.2
• 申請日: 2014-08-06
• 公開（公告）號: CN104112391A
• 公開（公告）日: 2014-10-22
• 發明（設計）人: 陶盛;陶順;王東峰
• 申請（專利權）人: 陶順
• 主分類號: G09B25/04
• 分類號: G09B25/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及教學實訓系統，具體涉及一種建筑物結構力學光電演示系統。

背景技術

高校建筑專業教學中涉及建筑物結構力學課程，教學內容主要有：建筑物的不同部位基本受力情況，例如建筑物的柱、梁、屋頂、地面等部位受力情況；建筑物受到各種力時，力的傳遞路徑和變形情況；具體而言涉及到：梁的集中荷載、梁的均布荷載、懸挑梁集中荷載、懸挑梁均布荷載、柱的軸心受壓、柱的小偏心受壓、框架結構體系傳力、建筑物水平力應力情況等。

現有教學條件下，上述課程或教學內容均通過教師集中講解，教學內容抽象，與實際建筑物聯系不緊密，教學不夠直觀，理論與實際脫離，影響學生理解和掌握知識點。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種建筑物結構力學光電演示系統，能夠以直觀方式演示建筑物結構力學知識點，直觀展示建筑物基本受力情況、受力變形情況，實現理論與實際相結合的教學模式。

為解決上述技術問題，本發明的建筑物結構力學光電演示系統，包括建筑物結構框架，所述建筑物結構框架包括設置在地面上的基礎、設置在基礎之上的至少四根立柱，相鄰立柱之上設置有橫梁、橫梁之上通過立柱設置有屋頂，還包括光電演示系統和與光電演示系統連接的控制系統。

所述的光電演示系統包括設置在建筑物結構框架上的多個演示燈和演示燈帶。

所述控制系統包括控制主機，所述控制主機包括：通過電路板連接的單片機，還包括與光電演示系統各演示燈、燈帶對應的多個繼電器，所述單片機與所述多個繼電器連接，所述的多個演示燈和演示燈帶分別經繼電器與外部電源連接。

所述的光電演示系統包括以下子系統中的至少一個：A、沿基礎布置有多個基礎荷載演示燈；B、在立柱內自上而下設置的多組建筑內力荷載演示燈；C、設置在立柱內的至少一條立柱小偏心受壓演示燈帶；D、設置在所述的橫梁之上的多個橫梁均布荷載演示燈、設置在橫梁之上的橫梁集中荷載演示燈；E、所述的橫梁內沿其走向設置的橫梁一級荷載變形曲線演示燈和至少一條橫梁二級荷載變形曲線演示燈；F、設置在所述立柱與橫梁結合部位的彎矩受力演示燈；G、沿屋頂其走向設置的多個屋頂荷載演示燈。

還包括設置在所述建筑物結構框架上的懸挑梁，至少一個懸挑梁上方沿其走向設置有多個懸挑梁均布荷載演示燈，所述懸挑梁上方還設置有懸挑梁集中荷載演示燈，懸挑梁上還設置有懸挑梁一級載荷變形演示燈，懸挑梁一級載荷變形演示燈下方設置有懸挑梁二級載荷變形演示燈；所述水平外力受力演示模塊還包括設置在建筑物結構框架一側的多個水平外力演示燈，在水平外力演示燈對側的建筑物結構框架內設置有多個水平反力演示燈。

還包括遠程操作系統，所述遠程操作系統包括至少一個終端，所述終端與控制主機之間以有線或無線方式通信。

所述的單片機為C8051F060型單片機。

所述的電路板上還設置有程序燒錄及復位電路。

所述終端與控制主機之間以無線方式通信；所述的電路板上設置有電源電路、MCU接口電路、繼電器控制電路，所述單片機經MCU接口電路連接至電路板，所述繼電器經繼電器控制電路連接至電路板，所述的電路板上還設置有無線通信模塊。

所述的終端采用HT368型手持型終端設備，所述的終端與控制主機之間采用ZigBee協議無線通信。

所述的終端和控制主機內分別設置有UTC-1212RD無線通信模塊。

本發明的建筑物結構力學光電演示系統，其技術特點有：?

1、控制主機通過多個繼電器控制各演示燈、燈帶通電或斷電，以光學模式直觀展示基礎、立柱、橫梁、屋頂等部位的基本受力情況，教師可以通過終端對控制主機進行操作，控制不同演示燈的明滅，從而根據各知識點進行直觀教學，實現理論與實際相結合的教學模式。

2、可直觀展示建筑物在自重、外力等影響的受力變形情況。

3、上述技術方案中，單片機可以實現編程，從而控制若干個演示燈依次明滅，還可控制演示燈工作時間間隔，從而演示某個節點的受力傳遞情況。

4、教學過程中，師生可以根據教學點設置走動到模型的不同部位，并通過手持式移動設備與控制主機之間移動通信，通過手持式移動設備對光電演示系統進行遠程控制，師生接近建筑物近距離授課。

附圖說明

圖1是本發明的建筑物結構力學光電演示系統的原理圖；?

圖2a是本發明的建筑物結構力學光電演示系統的控制系統電路板設計圖；

圖2b是電源電路原理圖；

圖2c是MCU燒錄及復位電路原理圖；

圖2d是控制主機的MCU接口電路圖；