[发明专利]新型静电场描绘仪

摘要

本发明涉及一种全自动的新型静电场描绘仪，属于物理实验教学设备领域。该系统采用上位机为核心控制单元，加上采集卡、单片机、步进电机驱动器、步进电机等，能自动采集、显示和存储模拟场的电势数据。具体包括上位机、RS485采集卡、RS485转232双向转换器、RS232连接线、STC89C52单片机、丝杠导轨、步进电机驱动器、步进电机、带电极的水盒、排探针、稳压电源。本发明消除了不同轴误差，排探针的扫描和数据的采集均实现了自动化，大大提高了数据采集的效率。采集的同时，上位机软件自动绘出彩色的等势线分布图，并自动保存数据和等势线分布图样。测量速度快，精度高，操作简单。

主权项

一种新型静电场描绘仪，由数据采集系统、排探针扫描系统、上位机三部分构成，电场测绘软件安装在上位机中，所述数据采集系统采集排探针扫描系统探测的电压信号，并传输至上位机，其特征在于：所述数据采集系统由排探针、第一RS485采集卡、第二RS485采集卡、RS485转232双向转换器、待测模拟场、12V稳压直流电源和模拟场用稳压直流电源组成；排探针共有40根探针，编号依次为1、2、3……40，其中，1‑20号探针分别与第一RS485采集卡的模拟输入端AIN1‑20连接；21‑40号探针分别与第二RS485采集卡的模拟输入端AIN1‑20连接；12V稳压直流电源为第一RS485采集卡和第二RS485采集卡供电，第一RS485采集卡的485G与第二RS485采集卡的485G并联后接到RS485转232双向转换器的GND，第一RS485采集卡的485A+与第二RS485采集卡的485A+并联后接到RS485转232双向转换器的T/R+，第一RS485采集卡的485B‑与第二RS485采集卡的485B‑并联后接到RS485转232双向转换器的T/R‑；RS485转232双向转换器的串口端与上位机的串口连接；待测模拟场置于描绘平台上，待测模拟场的两个接线柱分别与模拟场用稳压直流电源的正负极连接，待测模拟场为电解液模拟静电场；第一RS485采集卡的COM与第二RS485采集卡的COM并联后接到模拟场用稳压直流电源的负极上；所述排探针扫描系统由单片机、步进电机驱动器、步进电机，丝杠导轨和步进驱动电源构成，步进电机与步进电机驱动器连接，步进电机驱动器与步进驱动电源连接，步进电机驱动器的PUL+和DIR+并联后接单片机的P40口，步进电机驱动器的PUL‑PUL接单片机的P8口，步进电机驱动器的DIR‑DIR接单片机的P7口，单片机的P20口接地，单片机的P18口与P19口之间接一个11.0592MHz的晶振，单片机的P10口和P11口通过USB线与上位机的USB接口连接；所述排探针的排列方向与丝杠的轴向垂直，排探针经横梁与金属杆连结在一起，金属杆插入套筒中，套筒固定在磁力座上，磁力座利用磁力锁定在丝杠导轨上；所述电场测绘软件按下述流程运行：（1）开始；（2）设置通信1参数和通信2参数；设置通信1参数，点击后在串口设置界面选择COM1；设置通信2参数点击后在串口设置界面选择COM3；（3）选择扫描方式；（4）设置采样周期；（5）画图；（6）保存；（7）结束。