[实用新型]一种基于物联网技术的可调直流电动势装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及教学仪器领域，具体涉及基于物联网技术的用于大学物理实验的可调待测电动势仪器。

背景技术

近年来，国内大学物理实验室设备趋于完善，数量不断增加，但是学生实验数据真实性的判断却依然是难题。实验室由于条件限制，教师无法实时准确获知学生实验数据和待测量物理量的理论值。为解决这一难题，研究适合于大学物理实验室的物联网系统对提升学生实验数据准确度、提高实验效率、减少数据抄袭与作假现象具有重要意义。

使用电位差计方法测量电动势是目前大多数高校开设的一门基础物理实验。在实验中，需要学生对待测直流电动势进行测量。由于待测直流电动势不易调节，而且即使调节后，教师在实验过程中需要对不同组别的测量值和理论值进行比对，以判断学生测量的正确性，这使得教师工作量很大。因此目前几乎所有的大学物理实验室都采用统一标准化的直流电动势作为待测电动势，以方便评判学生实验结果。这种情况主要会导致以下三个问题：第一，实验中待测电动势过于标准化，学生很容易从其它途径预知待测理论值，这样造成不少学生数据抄袭或作假；第二，教师无法快速对待测直流电动势进行设定，即使设定后也无法迅速记录不同组别的电动势理论值。第三，教师无法实时对学生的测量结果进行评判，降低了课堂效率。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于物联网技术的可调直流电动势装置，用于大学物理实验中测量电动势实验项目。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种基于物联网技术的可调直流电动势装置，包括一个教师控制台和至少一个学生实验终端；

所述教师控制台包括控制系统和无线传输协调器模块，所述控制系统通过串口通讯方式与所述无线传输协调器模块相连；所述控制系统由待测电压设置模块、电压校验模块，实验测量结果验证模块组成，待测电压设置模块、电压校验模块，实验测量结果验证模块两两相连；

所述学生实验终端包括无线传输模块、终端控制器、可调节直流电动势模块、电压采样模块和实验数据采集模块，其中，终端控制器分别与无线传输模块、可调节直流电动势模块、电压采样模块和实验数据采集模块相连；所述电压采样模块还与可调节直流电动势模块相连。

所述待测电压设置模块由相连的数字键盘和驱动电路组成。

所述电压校验模块由数值比较器、驱动电路、LED显示电路组成，数值比较器通过驱动电路与LED显示电路连接。

所述实验结果验证模块由数值比较器、驱动电路、LED显示电路组成，数值比较器通过驱动电路与LED显示电路连接。

所述无线传输协调器模块为wifi协调器。

所述无线传输模块为wifi终端器。

所述终端控制器为单片机或者ARM控制器构成的嵌入式系统。

所述电压采样模块为直流电压采集芯片。

所述可调节直流电动势模块为受PWM控制的直流电压输出源。

所述实验数据采集模块由相连的数字键盘和驱动电路组成。

本实用新型通过物联网技术将教师控制台与多个学生实验终端实现实时无线数据传输。教师可通过待测电压设置模块输入多个学生实验终端的待测电压值，所设置的数据通过无线网络发送至学生实验终端，由可调节直流电动势模块输出指定电压，同时，电压采样模块采集到输出的实际电压后将电压数据由终端控制器利用无线传输模块传送至教师控制台。学生完成该实验后可将所得实验数据上传至教师控制台，由实验测量结果验证模块自动评分。因此，该方案不仅能实现实验终端待测电压值的多样化，也能将实际输出电压与教师输入值进行实时对比，大幅度减少因仪器故障造成的误判现象。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供的一种基于物联网技术的可调直流电动势装置，可用于大学物理实验中测量电动势实验项目。该装置可以实现对实验室中多个待测直流电动势大小进行远程和实时调节，使多组待测电动势具有不同测量值，杜绝学生伪造数据现象，同时该装置可以实现实验数据实时上传与对比等功能。有以下优点：第一，教师可通过单一控制台改变实验室内各个学生实验平台的待测电压值，使实验更具有真实性；第二，能大幅度减少因电路故障造成的误判现象；第三，学生可将测量结果上传到教师控制台中，并与实际待测电压值进行直截了当的对比，提高评判准确性。由于构成学生实验终端各个模块功能明确，具有明显的可区分性，所以在某实验平台出现故障时，只需根据对应功能更换损坏的模块，从而大大降低了实验室维修成本。

附图说明

图1是本实用新型系统结构示意图。

图2是本实用新型教师控制台结构示意图。