[實(shí)用新型]一種單擺實(shí)驗(yàn)的自動(dòng)讀取裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420671144.5
• 申請(qǐng)日: 2014-11-12
• 公開（公告）號(hào): CN204087628U
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 石小明;丁洪良;吳必龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 石小明
• 主分類號(hào): G09B23/10
• 分類號(hào): G09B23/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種實(shí)驗(yàn)控制裝置，特別是一種單擺實(shí)驗(yàn)的自動(dòng)讀取裝置。

背景技術(shù)

單擺實(shí)驗(yàn)是高中物理課程的一個(gè)非常重要實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)通過單擺測(cè)定當(dāng)?shù)刂亓铀俣龋造柟毯图由顚?duì)單擺周期公式的理解。其實(shí)驗(yàn)原理是當(dāng)單擺發(fā)生機(jī)械振動(dòng)時(shí)，若擺角小于5⁰，這時(shí)的振動(dòng)可以看成是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，由簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)知識(shí)可以導(dǎo)出單擺的振動(dòng)周期：????????????????????????????????????????????????，式中T是周期，L是擺長(zhǎng)，g是當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取Ｒ虼耍灰軠y(cè)定出單擺的擺長(zhǎng)和對(duì)應(yīng)的振動(dòng)周期，就可計(jì)算出重力加速度g。傳統(tǒng)的單擺實(shí)驗(yàn)中采用人工計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)的方法，操作不方便，而且在精度上存在很大的誤差，不能滿足現(xiàn)在測(cè)量和教學(xué)的需要。

發(fā)明內(nèi)容

為了改變傳統(tǒng)單擺實(shí)驗(yàn)存在的問題，提高實(shí)驗(yàn)精度，本實(shí)用新型引入一種單擺實(shí)驗(yàn)的自動(dòng)讀取裝置，具體技術(shù)方案如下：一種單擺實(shí)驗(yàn)的自動(dòng)讀取裝置，包括操作模塊、檢測(cè)模塊、延時(shí)模塊、計(jì)時(shí)模塊、計(jì)數(shù)模塊和電源模塊；其中，操作模塊用于為檢測(cè)模塊、計(jì)時(shí)模塊、計(jì)數(shù)模塊提供操作控制信號(hào)；檢測(cè)模塊用于為計(jì)時(shí)模塊和計(jì)數(shù)模塊提供時(shí)鐘脈沖信號(hào)；計(jì)時(shí)模塊用于記錄一次實(shí)驗(yàn)的時(shí)間；所述計(jì)數(shù)模塊包括計(jì)數(shù)器1和計(jì)數(shù)器2，計(jì)數(shù)器1用于記錄一次實(shí)驗(yàn)的單擺擺動(dòng)次數(shù)，計(jì)數(shù)器2用于設(shè)定一次實(shí)驗(yàn)的單擺擺動(dòng)次數(shù)；延時(shí)模塊用于控制單擺的小球第一次經(jīng)過傳感器時(shí)，計(jì)數(shù)模塊不納入計(jì)數(shù)；電源模塊用于給各模塊提供工作電能；上述操作模塊、檢測(cè)模塊、延時(shí)模塊、計(jì)數(shù)模塊、計(jì)時(shí)模塊和電源模塊依次電連接。

進(jìn)一步地，所述自動(dòng)讀取裝置安裝在單擺實(shí)驗(yàn)裝置的底座上。

與傳統(tǒng)單擺實(shí)驗(yàn)裝置相比，本實(shí)用新型能自動(dòng)的讀取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，操作方便，實(shí)驗(yàn)精度高。

附圖說明

圖1為單擺實(shí)驗(yàn)的自動(dòng)讀取裝置功能模塊圖。

圖2是單擺實(shí)驗(yàn)的自動(dòng)讀取裝置原理圖。

圖3是單擺實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。

圖1是單擺實(shí)驗(yàn)自動(dòng)讀取裝置的功能模塊圖，包括電源模塊、操作模塊、檢測(cè)模塊、延時(shí)模塊、計(jì)時(shí)模塊和計(jì)數(shù)模塊，其中操作模塊由按鈕開關(guān)SB1、K1組成，主要給檢測(cè)模塊、計(jì)時(shí)模塊、計(jì)數(shù)模塊提供工作信號(hào)，并在工作開始的瞬間給計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器提供復(fù)位信號(hào)。檢測(cè)模塊由PNP型接近開關(guān)、K2、K3組成，主要給計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器提供脈沖信號(hào)。計(jì)時(shí)模塊由計(jì)時(shí)器組成，負(fù)責(zé)記錄一次實(shí)驗(yàn)的時(shí)間。計(jì)數(shù)模塊由計(jì)數(shù)器1和計(jì)數(shù)器2組成，計(jì)數(shù)器1負(fù)責(zé)記錄一次實(shí)驗(yàn)的次數(shù)，計(jì)數(shù)器2負(fù)責(zé)設(shè)定一次實(shí)驗(yàn)的次數(shù)。延時(shí)模塊由BG1、C1、R1、R2及K4組成，功能是在單擺的小球第一次經(jīng)過傳感器時(shí)，計(jì)數(shù)器不納入計(jì)數(shù)。電源模塊負(fù)責(zé)給各模塊提供工作電能。

圖2是單擺實(shí)驗(yàn)自動(dòng)讀取裝置原理圖。在工作時(shí)，接通12V電源，按一下按鈕開關(guān)SB1，按鈕開關(guān)SB1-2給計(jì)數(shù)器JS2復(fù)位，K1經(jīng)按鈕開關(guān)SB1-1得電，K1吸合并通過JS2-1、閉合的K1-1觸頭自鎖。與此同時(shí)，閉合的K1-2觸頭經(jīng)常閉觸頭K2-1給計(jì)數(shù)器JS1和計(jì)時(shí)器復(fù)位，整個(gè)電路處于準(zhǔn)備狀態(tài)。當(dāng)單擺的鐵球第一次經(jīng)過PNP型接近開關(guān)上方接近開關(guān)接通時(shí)，K3得電吸合，K3-1閉合，使K2吸合并通過K2-2閉合自鎖，K2-1常閉頭斷開常開頭閉合，計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)。同時(shí)K3-2閉合，由于BG1組成的延時(shí)電路作用使K4暫時(shí)不能閉合。當(dāng)單擺的鐵球離開接近開關(guān)上方時(shí)接近開關(guān)斷開，K3失電，K3-1、K3-2斷開，因K2已自鎖一直吸合，計(jì)時(shí)器繼續(xù)計(jì)時(shí)。當(dāng)單擺的鐵球第二次經(jīng)過接近開關(guān)上方接近開關(guān)再次接通時(shí)，K3吸合，?K3-2閉合，此時(shí)的BG1已導(dǎo)通，K4得電吸合，K4-1、K4-2閉合分別使計(jì)數(shù)器JS1、JS2計(jì)數(shù)端接地計(jì)數(shù)一次。單擺的鐵球再次離開接近開關(guān)上方時(shí)接近開關(guān)斷開，因K4無自鎖則失電，K4-1、K4-2斷開，一次計(jì)數(shù)結(jié)束。單擺的鐵球重行回到接近開關(guān)上方時(shí)接近開關(guān)又一次接通，K3、?K4吸合計(jì)數(shù)器JS1、JS2計(jì)數(shù)增加一次，當(dāng)單擺的擺動(dòng)次數(shù)達(dá)到計(jì)數(shù)器JS2設(shè)定的次數(shù)時(shí)，JS2-1斷開，K1失電，接近開關(guān)也失電而失去作用。K2失電而不能吸合，計(jì)時(shí)器和計(jì)數(shù)器均保持此時(shí)數(shù)值等待實(shí)驗(yàn)員的讀取。要重復(fù)一次實(shí)驗(yàn)，只要按一下按鈕開關(guān)SB1即可。

圖3為單擺實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖，包括底座、抽拉擺桿、固定螺帽、細(xì)繩、滑槽和懸掛的小球，單擺實(shí)驗(yàn)的自動(dòng)讀取裝置安裝在底座上。

實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，利用計(jì)數(shù)器2設(shè)定小球擺動(dòng)次數(shù)，調(diào)節(jié)合適的擺長(zhǎng)，然后讓小球先擺動(dòng)起來，此時(shí)按一下按鈕SB1整個(gè)裝置就會(huì)開始運(yùn)行。當(dāng)擺動(dòng)的次數(shù)達(dá)到設(shè)定值時(shí)，計(jì)時(shí)器停止計(jì)時(shí)，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)。實(shí)驗(yàn)者就可從計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器中讀到實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)。