一種電子單擺演示裝置的製作方法
2023-08-10 05:24:46
專利名稱：一種電子單擺演示裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及教學用具技術領域，具體涉及一種電子單擺演示裝置。技術背景在中學物理教學以及大學物理教學過程中，單擺作為一項必不可少的教學內容， 共分為知識介紹和實驗驗證兩部分，而在目前的教學過程中，通過理論計算得出相關的結果，並使用的單擺裝置作為演示，但在演示過程中採用傳統的測量方式，使得教學過程不夠形象和直觀。而當前的對於教學的各種改革，形象直觀能夠吸引學生的興趣成為了一種最有效的教學目標之一。電子技術飛速發展的今天，使得將電子技術應用於單擺的演示裝置中變成可能， 這將更形象直觀的展示單擺運動過程的細節，更有利於學生學習、理解和掌握單擺的運動過程及現象。
實用新型內容為解決上述問題，本實用新型提供低成本、操作簡單、演示效果明顯的一種電子單擺演示裝置。為達到上述目的，本實用新型採用的技術方案是一種電子單擺演示裝置，包括顯示模塊、按鍵模塊，其特徵在於還包括擺架、傳感器模塊、存儲器模塊和微控制器；所述的顯示模塊、按鍵模塊、傳感器模塊、存儲器模塊均與微控制器連接，所述的傳感器模塊設於擺架上；所述的按鍵模塊用於採集用戶輸入信號並傳遞給微控制器；所述的傳感器模塊採集擺動信號並傳遞給微控制器，所述的微控制器接收擺動信號並控制顯示模塊顯示。本實用新型的第一優選方案為所述的擺架包括支座，擺杆和底座；底座、擺杆均與支座連接。本實用新型的第二優選方案為所述的傳感器模塊包括加速度傳感器和角度傳感器；擺杆的轉動支點由角度傳感器絕對值編碼器的轉動軸構成，加速度傳感器安裝在擺杆的底部。本實用新型的第三優選方案為所述的存儲器模塊通過IIC總線與微控制器相連接。本實用新型的第四優選方案為所述的微控制器包括單片機Atmegal6L。本實用新型的技術構思是微控制器採集傳感器模塊輸出的信號，計算得出單擺的當前角度和加速度，並控制顯示模塊進行實時顯示，將實時角度數據和加速度數據存入存儲器模塊；用戶通過按鍵模塊輸入相關需求，進行相關設置。本實用新型的技術優勢採用先進的傳感器及電子技術，實時的顯示單擺的加速度及角度等信息，更加形象直觀的展示單擺運動過程，有利於學生學習和理解單擺運動過程。
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步描述。
圖1為本實施例整體框圖。圖2為本實施例傳感器模塊與微控制器連接示意圖。圖3為本實施例傳感器模塊與擺架安裝示意圖。圖4為本實施例存儲器模塊與微控制器連接示意圖。
具體實施方式
參照圖1，本實用新型以微處理器為核心，微處理器採集傳感器模塊輸出的信號， 計算得出當前單擺的擺角及加速度，並送到顯示模塊進行顯示和將數據送入存儲器模塊進行實時存儲，以便後續分析單擺運動過程使用；用戶通過按鍵進行顯示的翻頁及誤差係數的微調；傳感器模塊檢測擺架擺杆的角度及加速度。圖2為本實施例傳感器模塊與微控制器連接示意圖，傳感器模塊的角度傳感器輸出連接到微控制器帶AD轉換功能的引腳PA. 0上；加速度傳感器的輸出連接到微控制器帶AD轉換功能的引腳PA. 1上。圖3為本實施例傳感器模塊與擺架安裝示意圖，支架2固定在底座1上，擺杆3 安裝在支架2上，擺杆3的轉動支點由角度傳感器絕對值編碼器4的轉動軸構成，加速度傳感器5安裝在擺杆3的底部。圖4為本實施例存儲器模塊與微控制器連接示意圖，微處理器與存儲器模塊 CAT24WC01採用IIC總線進行通信。
權利要求1.一種電子單擺演示裝置，包括顯示模塊、按鍵模塊，其特徵在於還包括擺架、傳感器模塊、存儲器模塊和微控制器；所述的顯示模塊、按鍵模塊、傳感器模塊、存儲器模塊均與微控制器連接，所述的傳感器模塊設於擺架上；所述的按鍵模塊用於採集用戶輸入信號並傳遞給微控制器；所述的傳感器模塊採集擺動信號並傳遞給微控制器，所述的微控制器接收擺動信號並控制顯示模塊顯示。
2.根據權利要求1所述的一種電子單擺演示裝置，其特徵在於所述的擺架包括支座， 擺杆和底座；底座、擺杆均與支座連接。
3.根據權利要求2所述的一種電子單擺演示裝置，其特徵在於所述的傳感器模塊包括加速度傳感器和角度傳感器；擺杆的轉動支點由角度傳感器絕對值編碼器的轉動軸構成，加速度傳感器安裝在擺杆的底部。
4.根據權利要求1所述的一種電子單擺演示裝置，其特徵在於所述的存儲器模塊通過IIC總線與微控制器相連接。
5.根據權利要求1所述的一種電子單擺演示裝置，其特徵在於所述的微控制器包括單片機 Atmegal6L。
專利摘要本實用新型為實現單擺的演示而設計的一種電子單擺演示裝置。其中包括擺架、傳感器模塊、顯示模塊、按鍵模塊、存儲器模塊及微控制器。所述擺架用於完成單板擺動；所述傳感器模塊用於檢測角度、加速度；所述顯示模塊用於顯示系統狀態；所述按鍵模塊用於用戶手動輸入；所述存儲器模塊用於記錄單擺運動過程中的實驗數據；所述微控制器用於控制整個系統各功能模塊協同工作。本實用新型具有簡單，效果明顯，成本低等特點。
文檔編號G09B23/10GK202275540SQ201120360239
公開日2012年6月13日 申請日期2011年9月23日 優先權日2011年9月23日
發明者馬捷 申請人:無錫艾德裡安科技有限公司