本發(fā)明涉及物理實(shí)驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多功能物理教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)。

背景技術(shù)：

實(shí)驗(yàn)，指的是科學(xué)研究的基本方法之一。根據(jù)科學(xué)研究的目的，盡可能地排除外界的影響，突出主要因素并利用一些專(zhuān)門(mén)的儀器設(shè)備，而人為地變革、控制或模擬研究對(duì)象，使某一些事物(或過(guò)程)發(fā)生或再現(xiàn)，從而去認(rèn)識(shí)自然現(xiàn)象、自然性質(zhì)、自然規(guī)律。物理學(xué)是研究物質(zhì)運(yùn)動(dòng)最一般規(guī)律和物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)的學(xué)科。作為自然科學(xué)的帶頭學(xué)科，物理學(xué)研究大至宇宙，小至基本粒子等一切物質(zhì)最基本的運(yùn)動(dòng)形式和規(guī)律，因此成為其他各自然科學(xué)學(xué)科的研究基礎(chǔ)。它的理論結(jié)構(gòu)充分地運(yùn)用數(shù)學(xué)作為自己的工作語(yǔ)言，以實(shí)驗(yàn)作為檢驗(yàn)理論正確性的唯一標(biāo)準(zhǔn)，它是當(dāng)今最精密的一門(mén)自然科學(xué)學(xué)科。隨著科技的進(jìn)步，社會(huì)的發(fā)展，我國(guó)的各行各業(yè)均得到了快速的發(fā)展，隨之而來(lái)的是教學(xué)用品的快速發(fā)展。目前，在物理教學(xué)中，很多知識(shí)比較抽象，單憑老師講解學(xué)生很難理解，這時(shí)就需要通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生理解。但是，目前每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備都是單獨(dú)的，當(dāng)講不懂的知識(shí)點(diǎn)時(shí)，需要將多個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)備搬進(jìn)教室，比較麻煩。在專(zhuān)利號(hào)為cn201610961854的專(zhuān)利文件中，公開(kāi)了一種多功能物理教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，該實(shí)驗(yàn)臺(tái)可以將多個(gè)知識(shí)點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)裝置集合在一起，避免了需要多次搬抬實(shí)驗(yàn)設(shè)備的問(wèn)題，其結(jié)構(gòu)包括第一臺(tái)板，所述的第一臺(tái)板整體呈方形，在底部的四個(gè)角落分別向下通過(guò)第一鉸接軸鉸接有下開(kāi)口的套筒，套筒內(nèi)向下豎向設(shè)有支桿，套筒的側(cè)壁上設(shè)有用于固定支桿的緊固螺栓；所述的第一臺(tái)板的底部與底面之間設(shè)有彈簧；所述的第一臺(tái)板的上表面靠近右側(cè)分別并列設(shè)有第一滑道槽和第二滑道槽，第二滑道槽的底面設(shè)有不規(guī)則的橡膠凸點(diǎn)。它操作簡(jiǎn)單，使用方便，適用于多種場(chǎng)所。

上述專(zhuān)利文件由于所述的第一臺(tái)板整體呈方形，在底部的四個(gè)角落分別向下通過(guò)第一鉸接軸鉸接有下開(kāi)口的套筒，套筒內(nèi)向下豎向設(shè)有支桿，套筒的側(cè)壁上設(shè)有用于固定支桿的緊固螺栓，因此，使用時(shí)，第一臺(tái)板可以整體調(diào)節(jié)高度，適應(yīng)不同身高的老師和學(xué)生，且可以將臺(tái)面調(diào)節(jié)為傾斜狀，為后面鋼球滾動(dòng)做準(zhǔn)備，它是一個(gè)節(jié)能、環(huán)保設(shè)備，具有很好的推廣利用價(jià)值。但是對(duì)于如何提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作便捷，實(shí)現(xiàn)智能控制，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的多功能物理教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)缺少技術(shù)性解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

(一)解決的技術(shù)問(wèn)題

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種多功能物理教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，用于解決如何提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作便捷，實(shí)現(xiàn)智能控制，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的多功能物理教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的問(wèn)題。

(二)技術(shù)方案

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種多功能物理教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，包括試驗(yàn)臺(tái)和液壓升降柱，所述液壓升降柱設(shè)置在所述試驗(yàn)臺(tái)的底部頂角位置，其特征在于：包括紅外計(jì)數(shù)系統(tǒng)、稱(chēng)重系統(tǒng)、高度測(cè)量系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)和中央處理系統(tǒng)，所述試驗(yàn)臺(tái)通過(guò)彈簧部分與所述稱(chēng)重系統(tǒng)的稱(chēng)重板相連，所述彈簧部分包括彈簧和伸縮桿，所述彈簧套接在所述伸縮桿上，所述彈簧通過(guò)安裝座與所述試驗(yàn)臺(tái)相連，所述紅外計(jì)數(shù)系統(tǒng)、稱(chēng)重系統(tǒng)、高度測(cè)量系統(tǒng)和顯示系統(tǒng)均與所述中央處理系統(tǒng)相連，所述中央處理系統(tǒng)通過(guò)所述通訊系統(tǒng)與遠(yuǎn)程控制端相連，所述紅外計(jì)數(shù)系統(tǒng)設(shè)置在所述試驗(yàn)臺(tái)上，所述高度測(cè)量系統(tǒng)設(shè)置在所述試驗(yàn)臺(tái)的底部，所述液壓升降柱外接開(kāi)關(guān)和電源。

優(yōu)選的，所述紅外計(jì)數(shù)系統(tǒng)的紅外線發(fā)射電路由電容正反饋式調(diào)制蕩器電路、40khz脈沖振蕩器和驅(qū)動(dòng)電路組成，所述電容正反饋式調(diào)制振蕩器電路由與非門(mén)集成電路ic1即d1～d4內(nèi)部的d1及d2和電阻器r1及r2、電容器c1組成；所述40khz脈沖振蕩器電路由ic1內(nèi)部的d3及d4和電阻器r3及r4、電容器c2組成；所述驅(qū)動(dòng)電路由與非門(mén)集成電路ic2即d5、d6、電阻器r5及r6、晶體管v1和紅外發(fā)光二格管vl1組成。

優(yōu)選的，所述紅外計(jì)數(shù)系統(tǒng)的紅外接收計(jì)數(shù)電路由紅外線接收放大電路、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路a、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路b和計(jì)數(shù)器組成，所述紅外線接收放大電路由線外接收頭ic5、電阻器r7及r8和晶體管v2組成；所述單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路b由時(shí)基集成電路ic4和電阻器r12及r13和電容器c6～c8組成；計(jì)數(shù)器電路采用五位數(shù)字或面板計(jì)數(shù)器，其最大讀數(shù)為“9999”具有記憶保存功能和清零功能。

優(yōu)選的，所述紅外計(jì)數(shù)系統(tǒng)中運(yùn)動(dòng)物體尚未進(jìn)入紅外光監(jiān)控區(qū)時(shí)，ic5能收到vl1發(fā)射的調(diào)制紅外光信號(hào)而輸出高電平，計(jì)數(shù)器不計(jì)數(shù)；當(dāng)產(chǎn)品經(jīng)過(guò)紅外光監(jiān)控區(qū)而遮擋住vl1發(fā)射的紅外光時(shí)，ic5輸出對(duì)稱(chēng)方波信號(hào)；此信號(hào)經(jīng)v2反相放大后，使單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路a受觸發(fā)而翻轉(zhuǎn)，由穩(wěn)態(tài)變?yōu)闀簯B(tài)，ic3的3腳輸出高電平；經(jīng)4～5s的延時(shí)后，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路a恢復(fù)為穩(wěn)態(tài)，ic3的3腳由高電平變?yōu)榈碗娖?，使單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路b受觸發(fā)而翻轉(zhuǎn)，ic4的3腳輸出高電平；經(jīng)10ms的延時(shí)后，ic3的3腳由高電平變?yōu)榈碗娖?，產(chǎn)生一個(gè)寬度為10ms的正脈沖，使計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)一次，同時(shí)vl2閃亮一次；以上過(guò)程不斷地重復(fù)，即每當(dāng)產(chǎn)品經(jīng)過(guò)紅外光監(jiān)測(cè)區(qū)時(shí)，計(jì)數(shù)器就計(jì)數(shù)一次，計(jì)數(shù)器的讀數(shù)就記錄了當(dāng)班生產(chǎn)量的總數(shù)。

優(yōu)選的，所述稱(chēng)重系統(tǒng)由稱(chēng)重傳感器、放大電路、a/d轉(zhuǎn)換和液晶顯示電路四部分組成，e為9v疊層電池，r1～r4為稱(chēng)重傳感器的4片電阻應(yīng)變片，r5、r6與rpi組成零件調(diào)整電路，當(dāng)載荷為零時(shí)，調(diào)節(jié)rpi使液晶顯示屏顯示零；ic1、ic2為雙運(yùn)放集成電路lm358中的兩個(gè)單元電路；a1、a2組成了一個(gè)對(duì)稱(chēng)的同相放大器，a/d轉(zhuǎn)換器采用了7106雙積分型a/d轉(zhuǎn)換器。

優(yōu)選的，所述通訊系統(tǒng)的ttl電平引腳輸入引腳9、10，連接atmega16的串行發(fā)送接口txd和串行接收接口rxd，通過(guò)電平轉(zhuǎn)換為rs232電平，通過(guò)7腳和8腳連接串行接口的2腳和3腳，串行接口通過(guò)串行通信線連接采樣模塊的串行接口和pc機(jī)的串行接口；atmega16通過(guò)內(nèi)部編程很方便地把數(shù)據(jù)傳送給pc機(jī)。

(三)有益效果

本發(fā)明的試驗(yàn)臺(tái)通過(guò)彈簧部分與稱(chēng)重系統(tǒng)的稱(chēng)重板相連，彈簧部分包括彈簧和伸縮桿，彈簧套接在伸縮桿上，紅外計(jì)數(shù)系統(tǒng)、稱(chēng)重系統(tǒng)、高度測(cè)量系統(tǒng)和顯示系統(tǒng)均與中央處理系統(tǒng)相連，中央處理系統(tǒng)通過(guò)通訊系統(tǒng)與遠(yuǎn)程控制端相連，紅外計(jì)數(shù)系統(tǒng)設(shè)置在試驗(yàn)臺(tái)上，高度測(cè)量系統(tǒng)設(shè)置在試驗(yàn)臺(tái)的底部，彈簧用于提供回復(fù)力，伸縮桿防止偏斜。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作便捷，實(shí)現(xiàn)智能控制，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，具有很強(qiáng)的創(chuàng)造性。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的紅外測(cè)量系統(tǒng)的電路原理圖；

圖3是本發(fā)明的稱(chēng)重系統(tǒng)電路原理圖；

圖4是本發(fā)明的通訊接口電力原理圖；

圖5是本發(fā)明的顯示系統(tǒng)電路原理圖；

圖1中的標(biāo)號(hào)分別代表：

1、試驗(yàn)臺(tái)；2、液壓升降柱；3、安裝座；4、伸縮桿；5、彈簧；6、紅外計(jì)數(shù)系統(tǒng)；7、高度測(cè)量系統(tǒng)；8、稱(chēng)重系統(tǒng)。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1所示的一種多功能物理教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，包括試驗(yàn)臺(tái)和液壓升降柱，液壓升降柱設(shè)置在試驗(yàn)臺(tái)的底部頂角位置，還包括紅外計(jì)數(shù)系統(tǒng)、稱(chēng)重系統(tǒng)、高度測(cè)量系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)和中央處理系統(tǒng)，試驗(yàn)臺(tái)通過(guò)彈簧部分與稱(chēng)重系統(tǒng)的稱(chēng)重板相連，彈簧部分包括彈簧和伸縮桿，彈簧套接在伸縮桿上，彈簧通過(guò)安裝座與試驗(yàn)臺(tái)相連，紅外計(jì)數(shù)系統(tǒng)、稱(chēng)重系統(tǒng)、高度測(cè)量系統(tǒng)和顯示系統(tǒng)均與中央處理系統(tǒng)相連，中央處理系統(tǒng)通過(guò)通訊系統(tǒng)與遠(yuǎn)程控制端相連，紅外計(jì)數(shù)系統(tǒng)設(shè)置在試驗(yàn)臺(tái)上，高度測(cè)量系統(tǒng)設(shè)置在試驗(yàn)臺(tái)的底部，液壓升降柱外接開(kāi)關(guān)和電源。

如圖2所示的紅外計(jì)數(shù)系統(tǒng)的紅外線發(fā)射電路由電容正反饋式調(diào)制蕩器電路、40khz脈沖振蕩器和驅(qū)動(dòng)電路組成，電容正反饋式調(diào)制振蕩器電路由與非門(mén)集成電路ic1即d1～d4內(nèi)部的d1及d2和電阻器r1及r2、電容器c1組成；40khz脈沖振蕩器電路由ic1內(nèi)部的d3及d4和電阻器r3及r4、電容器c2組成；驅(qū)動(dòng)電路由與非門(mén)集成電路ic2即d5、d6、電阻器r5及r6、晶體管v1和紅外發(fā)光二格管vl1組成。

紅外計(jì)數(shù)系統(tǒng)的紅外接收計(jì)數(shù)電路由紅外線接收放大電路、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路a、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路b和計(jì)數(shù)器組成，紅外線接收放大電路由線外接收頭ic5、電阻器r7及r8和晶體管v2組成；單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路b由時(shí)基集成電路ic4和電阻器r12及r13和電容器c6～c8組成；計(jì)數(shù)器電路采用五位數(shù)字或面板計(jì)數(shù)器，其最大讀數(shù)為“9999”具有記憶保存功能和清零功能。

紅外計(jì)數(shù)系統(tǒng)中運(yùn)動(dòng)物體尚未進(jìn)入紅外光監(jiān)控區(qū)時(shí)，ic5能收到vl1發(fā)射的調(diào)制紅外光信號(hào)而輸出高電平，計(jì)數(shù)器不計(jì)數(shù)；當(dāng)產(chǎn)品經(jīng)過(guò)紅外光監(jiān)控區(qū)而遮擋住vl1發(fā)射的紅外光時(shí)，ic5輸出對(duì)稱(chēng)方波信號(hào)；此信號(hào)經(jīng)v2反相放大后，使單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路a受觸發(fā)而翻轉(zhuǎn)，由穩(wěn)態(tài)變?yōu)闀簯B(tài)，ic3的3腳輸出高電平；經(jīng)4～5s的延時(shí)后，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路a恢復(fù)為穩(wěn)態(tài)，ic3的3腳由高電平變?yōu)榈碗娖?，使單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路b受觸發(fā)而翻轉(zhuǎn)，ic4的3腳輸出高電平；經(jīng)10ms的延時(shí)后，ic3的3腳由高電平變?yōu)榈碗娖?，產(chǎn)生一個(gè)寬度為10ms的正脈沖，使計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)一次，同時(shí)vl2閃亮一次；以上過(guò)程不斷地重復(fù)，即每當(dāng)產(chǎn)品經(jīng)過(guò)紅外光監(jiān)測(cè)區(qū)時(shí)，計(jì)數(shù)器就計(jì)數(shù)一次，計(jì)數(shù)器的讀數(shù)就記錄了當(dāng)班生產(chǎn)量的總數(shù)。

如圖3所示的稱(chēng)重系統(tǒng)由稱(chēng)重傳感器、放大電路、a/d轉(zhuǎn)換和液晶顯示電路四部分組成，e為9v疊層電池，r1～r4為稱(chēng)重傳感器的4片電阻應(yīng)變片，r5、r6與rpi組成零件調(diào)整電路，當(dāng)載荷為零時(shí)，調(diào)節(jié)rpi使液晶顯示屏顯示零；ic1、ic2為雙運(yùn)放集成電路lm358中的兩個(gè)單元電路；a1、a2組成了一個(gè)對(duì)稱(chēng)的同相放大器，a/d轉(zhuǎn)換器采用了7106雙積分型a/d轉(zhuǎn)換器。

如圖4所示的通訊系統(tǒng)的ttl電平引腳輸入引腳9、10，連接atmega16的串行發(fā)送接口txd和串行接收接口rxd，通過(guò)電平轉(zhuǎn)換為rs232電平，通過(guò)7腳和8腳連接串行接口的2腳和3腳，串行接口通過(guò)串行通信線連接采樣模塊的串行接口和pc機(jī)的串行接口；atmega16通過(guò)內(nèi)部編程很方便地把數(shù)據(jù)傳送給pc機(jī)。

需要說(shuō)明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類(lèi)的關(guān)系術(shù)語(yǔ)僅僅用來(lái)將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開(kāi)來(lái)，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒(méi)有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒(méi)有更多限制的情況下，由語(yǔ)句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。