[发明专利]多功能物理教学用综合实验系统

说明书

技术领域

本发明涉及光机电一体化技术领域。

背景技术

随着科技的日益革新与发展，外面的世界越来越精彩，使传统的教育模式在外界诱惑下捉襟见肘。1870年英国物理学家丁达尔在皇家学会的演讲厅讲光的全反射原理是物理学的重要基础知识，有关光的全反射原理的各种实验设备也不断出现。水流光实验系统的设计初衷与水导光实验设备类似，但是目前这类实验设备都是针对基础实验，仪器设备大多简陋，没有安放水泵，无法实现对液面高度的控，而液面高度不稳定必然造成出水口处的水压不稳定，进而导致水流波动较大，只能看到光沿水流流下而无法看到清晰的全反射光路，达不到实验的预期效果，且实验系统功能单一，只能用来做水流光实验而不能进行其他实验。

发明内容

本发明的目的是为了解决传统的水流光实验系统水流波动大，导致观看不到清晰的全反射光路，且功能单一，只能做水流光实验的问题，提供一种多功能物理教学用综合实验系统。

本发明所述的多功能物理教学用综合实验系统包括水槽1、潜水泵系统2、水杯3、光耦7、超声测距仪8、计算机9、微控制器10和激光器11；

所述潜水泵系统2与水杯3位于水槽1内部，水杯3的侧壁上设置有进水口和出水口，所述潜水泵系统2的出水口与水杯3的进水口连通，光耦7通过连接装置与水杯3的杯盖固定连接，所述光耦7固定在所述连接装置的下端，所述连接装置的上端固定在水杯3的杯盖的下表面，所述光耦7的高度高于水杯3的出水口，超声测距仪8固定在水杯3上方，激光器11输出的激光沿水平方向传播，所述激光穿过水杯3的侧壁并从水杯3的出水口出射；

潜水泵系统2的第一控制信号输入端通过蓝牙与微控制器10的第一控制信号输出端无线连接，潜水泵系统2的第二控制信号输入端通过蓝牙与微控制器10的第二控制信号输出端无线连接，潜水泵系统2的第三控制信号输入端通过蓝牙与微控制器10的第三控制信号输出端无线连接，潜水泵系统2的第四控制信号输入端通过蓝牙与微控制器10的第四控制信号输出端无线连接，所述微控制器10的摄像控制信号输入端通过蓝牙与计算机9的摄像控制信号输出端无线连接，微控制器10的水位信号输出端通过蓝牙与计算机9的水位信号输入端无线连接，微控制器10的水位控制信号输入端通过蓝牙与计算机9的水位控制信号输出端无线连接，声音发射装置12的声音信号输出端连接放大电路13的声音信号输入端，所述放大电路13的声音信号输出端连接光耦7的声音信号输入端，所述光耦7的信号输出端连接微控制器10的警界水位信号输入端和声音接收装置13的声音信号输入端，超声测距仪8的水位信号输出端连接微控制器10的水位信号输入端，所述超声测距仪8用来测量水杯3内液面的高度。

本发明所述的多功能物理教学用综合实验系统还包括发电机4和LED灯5，发电机4位于水槽1内部且位于水杯3的出水口处，发电机4的电输出端连接LED灯5的电输入端。

本发明所述的多功能物理教学用综合实验系统还包括无线摄像系统6，所述无线摄像系统6用于拍摄水流光图像，所述无线摄像系统6的控制信号输入端连接微控制器10的摄像控制信号输出端。

本发明所述的多功能物理教学用综合实验系统的潜水泵系统2包括第一电磁阀2-1、第二电磁阀2-2、第三电磁阀2-3、第四电磁阀2-4、潜水泵2-5、进水管2-6和出水管2-7；

所述第一电磁阀2-1和第四电磁阀2-4的一端通过三通结构与进水管2-6的一端连通，所述进水管2-6的另一端为潜水泵系统2的进水口，第一电磁阀2-1和第四电磁阀2-4的另一端通过三通结构与潜水泵2-5的入水口连通，第二电磁阀2-2和第三电磁阀2-3的一端通过三通结构与出水管2-7的一端连通，所述与出水管2-7的另一端为潜水泵系统2的出水口，第二电磁阀2-2和第三电磁阀2-3的另一端通过三通结构与潜水泵2-5的出水口连通；

第一电磁阀2-1、第二电磁阀2-2、第三电磁阀2-3和第四电磁阀2-4的控制信号输入端为分别为潜水泵系统2的第一控制信号输入端、第二控制信号输入端、第三控制信号输入端和第四控制信号输入端。

本发明所述的多功能物理教学用综合实验系统的激光器11输出的激光为可见光。

本发明所述的多功能物理教学用综合实验系统的微控制器10采用Arduino实现。