[发明专利]一种自由落体实验装置

权利要求书

1.一种自由落体实验装置，其特征在于：包括外壳(1)和设置在外壳(1)内的实验组件(2)，所述实验组件(2)包括均设置在外壳(1)内的电机(21)、铁球(24)、与电机(21)的转轴同轴固定的旋转轴(22)和缠绕在旋转轴(22)上的连接线(23)，所述连接线(23)的一端与旋转轴(22)固定连接，另一端与铁球(24)固定连接，所述旋转轴(22)上套接有编码器(3)，所述电机(21)的机身上贴设有用于控制电机旋转的控制器(4)，所述电机(21)和编码器(3)均与控制器(4)耦接，控制器(4)控制电机(21)旋转，并接收编码器(3)所输出的编码值，所述控制器(4)内具有计时器(41)，所述计时器(41)用于计算铁球(24)的下落时间，并截取下落时间中所对应的编码器(3)输出的编码值，所述外壳(1)内设有用于锁定旋转轴(22)的锁定组件(5)，该外壳(1)的下侧面开设有供铁球(24)穿过的下落孔(11)，当进行自由落体实验时，锁定组件(5)解除旋转轴(22)锁定，电机(21)驱动旋转轴(22)随着铁球(24)的落下而旋转，计时器(41)截取下落时间中所对应的编码器(3)输出的编码值。

2.根据权利要求1所述的自由落体实验装置，其特征在于：所述锁定组件(5)包括按钮开关(51)和与按钮开关(51)联动的两片刹车片(52)，所述按钮开关(51)与控制器(4)电连接，两片所述刹车片(52)配合夹持住旋转轴(22)，当按钮开关(51)被按下时，电机(21)通电旋转，同时两片刹车片(52)放开旋转轴(22)。

3.根据权利要求2所述的自由落体实验装置，其特征在于：所述按钮开关(51)包括呈中空圆柱状的壳体(511)、可滑移的设置在壳体(511)内按钮块(512)和设置在壳体(511)的一端的两片接触片(513)，所述按钮块(512)穿出到外壳(1)外，所述两片接触片(513)相互间隔设置，并均与控制器(4)和计时器(41)连接，其中一片接触片(513)与按钮块(512)相抵触，当按钮块(512)被按下时，一片接触片(513)朝向另一片接触片(513)运动，直至两片接触片(513)相互接触，所述壳体(511)的侧壁上开设有相对设置的两个刹车孔(514)，两片所述刹车片(52)均呈弧形长条状，其一端分别通过两个刹车孔(514)伸入到壳体(511)内，并相互铰接后与按钮块(512)相互抵触，两片刹车片(52)的侧面分别与两个刹车孔(514)的孔壁铰接，当按钮块(512)被按下时，两片刹车片(52)的端部被压下，两片刹车片(52)相互分离。

4.根据权利要求2或3所述的自由落体实验装置，其特征在于：所述计时器(41)包括：

定时电路(411)，用于定时输出电平信号；

定时开关管(412)，该定时开关管(412)具有第一端、第二端和控制端，所述控制端与定时电路(411)耦接，用于接收电平信号，第一端与控制器(4)耦接，第二端与编码器(3)耦接。

5.根据权利要去4所述的自由落体实验装置，其特征在于：所述定时电路(411)包括：

定时芯片U1，该定时芯片U1具有高触发端、低触发端、放电端和输出端，所述高触发端耦接有可变电阻RP和电阻R1后接电源，还耦接有电容C后接地，所述放电端耦接于可变电阻RP，所述低触发端耦接于按钮开关(51)后接地，所述输出端耦接于定时开关管(412)的控制端。

6.根据权利要求1或2或3所述的自由落体实验装置，其特征在于：所述控制器(4)包括：

主控MCU，该主控MCU上具有多个I/O引脚，所述I/O引脚与计时器(41)耦接，用于接收计时器(41)截取到的编码值，并依据编码值输出显示信号；显示屏(42)，该显示屏(42)耦接于主控MCU的I/O引脚，用于接收显示信号并显示出来。

7.根据权利要求1或2或3所述的自由落体实验装置，其特征在于：所述外壳(1)呈圆柱状设置，所述旋转轴(22)与外壳(1)同轴设置，其外侧壁上开设有供人手指嵌入的指槽(12)，所述下落孔(11)设置在外壳(1)外侧壁靠近端部的位置上。