[发明专利]一种基于arduino的摩擦力教学测量系统

说明书

本发明公开了一种基于arduino的摩擦力教学测量系统，涉及一种教学系统，该系统主要包括用于帮助学生更好的理解静摩擦力以及滑动摩擦力的相关知识的摩擦力教学设备；所述摩擦力教学设备包括：硬件部分和软件部分，所述硬件部分又包括结构部分和电路部分，该系统利用牛顿第二定律和悬梁式力传感器，结合电路知识、arduino和python语言制作出了一款集成化、可视摩擦力性质的教学测量仪与其对应的串口绘图上机算法，此集成化摩擦力教学测量仪可以在LED屏幕上显示摩擦力的大小和方向，并且可以通过串口在电脑中输出摩擦力变化曲线图，有助于加深学生理解静摩擦力与滑动摩擦力的相关知识。

技术领域

本发明涉及一种教学系统，具体为一种基于arduino的摩擦力教学测量系统。

背景技术

在日常生活中，摩擦力与人类生活息息相关。在教学过程中，静摩擦力以及滑动摩擦力的分析与计算一直是教学的难点。传统的摩擦力演示仪存在集成化程度不高，可操作性不强，摩擦力的性质无法体现等缺点。因此我们利用牛顿第二定律和悬梁式力传感器，结合电路知识、arduino和python语言制作出了一款集成化、可视摩擦力性质的教学测量仪与其对应的串口绘图上机算法。此集成化摩擦力教学测量仪可以在LED屏幕上显示摩擦力的大小和方向，并且可以通过串口在电脑中输出摩擦力变化曲线图，有助于加深学生理解静摩擦力与滑动摩擦力的相关知识。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于arduino的摩擦力教学测量系统，该系统利用牛顿第二定律和悬梁式力传感器，结合电路知识、arduino和python语言制作出了一款集成化、可视摩擦力性质的教学测量仪与其对应的串口绘图上机算法。此集成化摩擦力教学测量仪可以在LED屏幕上显示摩擦力的大小和方向，并且可以通过串口在电脑中输出摩擦力变化曲线图，有助于加深学生理解静摩擦力与滑动摩擦力的相关知识。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于 arduino的摩擦力教学测量系统，包括用于帮助学生更好的理解静摩擦力以及滑动摩擦力的相关知识的摩擦力教学设备；

所述摩擦力教学设备包括：

硬件部分，用于测量摩擦力的大小和方向，并将测得的数据进行传输和记录；

软件部分；内置安装于计算机中，通过数据线与所述计算机通讯连接，用于对所述硬件部分传输的数据进行处理；

所述硬件部分包括：

结构部分，用于安装并搭载在所述摩擦力的大小和方向测量过程中所需的各个电性元件；

电路部分；内置安装于所述结构部分中，用于实时测量和计算摩擦力的数据，并对所述数据进行传输；

所述电路部分包括：

控制器，用于在摩擦力测量过程中，处理由应力变化所导致的电信号变化；

传感器，与所述控制器的信号输入端串接，用于实时监测摩擦力测量过程中的数据值，并将数据信号转化成电信号，传递给所述控制器；

电源，与所述控制器电性连接，用于为整个所述电路部分中的各个电性元件提供电能；

通讯输入模块，与所述控制器通讯连接，用于在摩擦力测量过程中，接收来自所述计算机发出的调整指令，并将所述调整指令传递给所述控制器；

正压力调节模块，与所述控制器信号连接，用于调整所述结构部分在测量过程中，所述结构部分与接触面之间的正压力；

数据传送模块，与所述控制器通讯连接，用于在摩擦力测量过程中所产生的数据进行传输。

作为本发明一种优选的技术方案，所述结构部分包括可视化摩擦力教学测量仪和带侧平面套件；