[实用新型]智能单摆装置

说明书

本实用新型涉及物理学教具，具体涉及可用于单摆实验演示的装置，更具体地说，涉及一种可与普通PC微机连接用于进行单摆演示实验及研究的智能单摆装置。

传统的单摆物理演示装置，既不可能有精确的测量和计算，也不具备数据处理、原理阐释等功能。现在虽然有基于PC微机的物理模拟演示程序，也可以从屏幕上看到单摆现象及其参数计算结果，但其不足是真实感不够，缺乏探索性，实验印象不深，难以使人信服。

本实用新型的目的在于提供一种智能单摆装置，这种智能单摆装置可以克服传统机械演示装置和现有技术PC机屏幕模拟演示程序的缺点，能够结合两者的优点，既有实物演示、效果真实直观的优点，又有测量精确、参数调节方便和原理阐释的优点。

本实用新型的另一目的在于提供一种智能单摆装置，这种智能单摆装置连接到PC微计算机上的并行通信口，利用在所连接PC微计算机中运行的计算机程序，可以便利地实现对该智能单摆装置的各种状态的检测和动作的控制。

本实用新型的目的是这样实现的，构造一种智能单摆装置可以连接到PC微计算机的并行通信口上并受控于运行在所述微计算机上的程序，所述智能单摆装置包括步进电机驱动及光电耦合驱动单元13，所述步进电机驱动及光电耦合驱动单元13有一电源线及插头18、一个用于连接到PC微计算机上并行打印口的并行连接电缆及插头14、一个用于传输驱动、传感信号等的连线及接插件15，还包括底板20、装在所述底板20上可与所述接插件15配合的接插件16、竖直立在所述底板20上的纵向滑杆10、设在所述纵向滑杆顶部的固定悬点2、设在底板20上方垂直于所述纵向滑杆10的横向滑杆11、装在所述横向滑杆11上滑动的横向摆角控制滑块7、装在所述纵向滑杆10上滑动并带有一个活动悬点3的纵向摆长控制滑块6、设在所述底板20上所述横向滑杆11与所述纵向滑杆10相对位置的两侧的光电耦合元件5、装在所述横向摆角控制滑块7上的电磁铁装置4、一端系有摆球17而另一端通过所述活动悬点3系在所述固定悬点2的摆线1、设在所述横向滑杆11上的滑块活动线支条12，在所述横向摆角控制滑块7上装有步进电机71和归位微动开关72，在所述横向滑杆11上设有可使移动到位的所述横向摆角控制滑块7上归位微动开关72被触发的横向归位挡片8，在所述纵向摆角控制滑块6上装有步进电机61和归位微动开关62，在所述纵向滑杆10上设有可使移动到位的所述纵向摆长控制滑块6上归位微动开关62被触发的纵向归位挡片9。

本实用新型的智能单摆装置，其特征还在于，所述横向摆角控制滑块7和所述纵向摆长控制滑块6所装的步进电机71和61分别驱动可与滑杆齿条啮合而平移的齿轮。

本实用新型的智能单摆装置，其特征还在于，所述步进电机驱动及光电耦合驱动单元13包括步进电机驱动电路及光电耦合、电磁铁驱动电路。

实施本实用新型的智能单摆装置，配合在通过并口连接的计算机上运行的程序，可以直观精确地提供以下实验：1)摆的等时性验证；2)摆长与周期的关系；3)摆球质量与周期的关系；4)摆角与周期的关系；5)单摆周期公式的验证；6)单摆测重力加速度；7)设置予定周期；8)等幅摆验证等。由于摆长、摆角、摆球可调整，摆的启动可控制，摆通过平衡位置的时间可精确测定，配合根据教学要求或其他要求设计的软件，还可以设计出其它与摆有关的实验。本实用新型由于充分利用了目前中学已有的大量PC微计算机，且对计算机本身无须作任何改动和添置，便可实现既直观又精确且灵活的单摆实验。

结合附图和实施例，进一步说明本实用新型的特点，附图中：

图1是本实用新型的智能单摆装置的结构示意图；

图2是本实用新型的智能单摆装置的行走机构中滑杆结构示意图；

图3是本实用新型的智能单摆装置的行走机构中滑块结构示意图；

图4是本实用新型的智能单摆装置中滑杆滑块和电机的配合示意图；

图5是本实用新型的智能单摆装置中步进电机驱动单元的电路原理图；

图6是本实用新型的智能单摆装置中光电耦合电磁驱动单元的电路原理图。