專利名稱：一種運(yùn)動(dòng)學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及物理運(yùn)動(dòng)學(xué)實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域，尤其涉及一種運(yùn)動(dòng)學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備。
背景技術(shù)：
在中學(xué)物理運(yùn)動(dòng)學(xué)實(shí)驗(yàn)中，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)通常利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器配合 軌道小車來(lái)采集位移數(shù)據(jù)。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是通過(guò)在紙帶上打出墨點(diǎn)而顯示 出點(diǎn)跡的 一 種計(jì)時(shí)儀器，但紙帶中后期的點(diǎn)跡也分布不均勻，而且這種 實(shí)驗(yàn)的測(cè)量是在滿足 一 定的條件下才能進(jìn)行，紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間存 在摩擦力，所以通常存在誤差較大。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，提供一種運(yùn)動(dòng) 學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備。
為實(shí)現(xiàn)以上目的，本實(shí)用新型采取了以下的技術(shù)方案 一種運(yùn)動(dòng)學(xué) 實(shí)驗(yàn)設(shè)備，包括實(shí)驗(yàn)用小車、光電位移傳感器和軌道板及數(shù)據(jù)處理裝置； 光電位移傳感器設(shè)置在實(shí)驗(yàn)用小車的底部，所述實(shí)驗(yàn)用小車在軌道板上 運(yùn)動(dòng)；
所述光電位移傳感器采集實(shí)驗(yàn)用小車的運(yùn)動(dòng)位移信息，并將所述運(yùn)
動(dòng)位移信息發(fā)送到數(shù)據(jù)處理裝置，數(shù)據(jù)處理裝置對(duì)所述運(yùn)動(dòng)位移信息進(jìn) 行處理，計(jì)算出實(shí)驗(yàn)用小車的待測(cè)數(shù)值。
所述光電位移傳感器包括發(fā)光二極管電路、光學(xué)透鏡組件、CMOS 感光器、數(shù)字信號(hào)處理器和接口電路；
發(fā)光二極管電路用于照亮實(shí)驗(yàn)用小車的運(yùn)動(dòng)面，所述運(yùn)動(dòng)面的影像 通過(guò)所述光學(xué)透鏡組件在CMOS感光器上成光學(xué)影像，所述CMOS感光器 將所述光學(xué)影像轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳輸給數(shù)字信號(hào)處理器，數(shù)字信號(hào)處理器 將所述電信號(hào)處理整合成實(shí)驗(yàn)用小車運(yùn)動(dòng)的位移信息，并通過(guò)接口電路 發(fā)送到數(shù)據(jù)處理裝置。
所述接口電路包括射頻發(fā)射電路，所述位移信息通過(guò)所述射頻發(fā)射 電路無(wú)線發(fā)送到所述數(shù)據(jù)處理裝置。
所述實(shí)驗(yàn)用小車底部設(shè)置有滾輪和滾軸，所述滾輪通過(guò)滾軸固定在 所述實(shí)驗(yàn)用小車上，所述滾輪和滾軸之間通過(guò)滾珠軸承連接。
在所述軌道板上設(shè)置有定位槽，所述實(shí)驗(yàn)用小車沿著所述定位槽運(yùn)動(dòng)。
所述軌道板表面設(shè)置有紋理波紋。
所述光電位移傳感器通過(guò)彈簧固定在所述實(shí)驗(yàn)用小車的底部，在光 電位移傳感器上設(shè)置有通孔，螺絲穿過(guò)通孔和所述實(shí)驗(yàn)用小車的底部連 接，通過(guò)旋入所述螺絲的長(zhǎng)度調(diào)整所述光電位移傳感器和所述軌道板的距離。
在所述實(shí)驗(yàn)用小車的上部設(shè)置有裝載箱，通過(guò)在裝載箱里放置物體 改變所述實(shí)驗(yàn)用小車的質(zhì)量。
在所述實(shí)驗(yàn)用小車的前后部分還設(shè)置有掛鉤。
本實(shí)用新型的運(yùn)動(dòng)學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，采用光電位移傳感 器采集處理得到實(shí)驗(yàn)用小車的運(yùn)動(dòng)位移信息，光電位移傳感器采用光作 為信號(hào)載體，具有快速采集位移數(shù)據(jù)的能力和很高的分辨率，并且不存 在機(jī)械效率問(wèn)題，使得實(shí)驗(yàn)測(cè)量的數(shù)據(jù)更加精確；而且采用數(shù)據(jù)處理裝
置對(duì)實(shí)驗(yàn)用小車的運(yùn)動(dòng)位移信息進(jìn)行處理，使得數(shù)據(jù)處理比較快。


圖l是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖(一)；
圖2是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖(二)；
圖3是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖(三)；
圖4是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖(四)；
圖5是本實(shí)用新型的軌道板的結(jié)構(gòu)示意圖6是本實(shí)用新型光電位移傳感器的結(jié)構(gòu)框圖(一)；
圖7是本實(shí)用新型光電位移傳感器的結(jié)構(gòu)框圖(二)；
附圖標(biāo)記說(shuō)明1 、實(shí)驗(yàn)用小車，2、光電位移傳感器，3 、軌道板:
4 、滾輪，5 、滾軸，6 、滾珠軸承，7 、彈簧，8 、螺絲，9 、裝載箱，10掛鉤。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型的內(nèi)容做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。 實(shí)施例一
本實(shí)用新型的運(yùn)動(dòng)學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，如圖1所示，包括實(shí)驗(yàn)用小車1、光電位移 傳感器2和軌道板3，光電位移傳感器2設(shè)置在實(shí)驗(yàn)用小車1的底部，所 述實(shí)驗(yàn)用小車1在軌道板3上運(yùn)動(dòng)；所述光電位移傳感器2采集實(shí)驗(yàn)用 小車1的運(yùn)動(dòng)位移信息，并將所述運(yùn)動(dòng)位移信息發(fā)送到數(shù)據(jù)處理裝置， 由數(shù)據(jù)處理裝置對(duì)所述運(yùn)動(dòng)位移信息進(jìn)行運(yùn)算處理。
其中所述數(shù)據(jù)處理裝置在 一 實(shí)施例中可以是計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)連接有 接收裝置可以接收所述運(yùn)動(dòng)位移信息，通過(guò)在計(jì)算機(jī)上安裝相應(yīng)的數(shù)據(jù) 處理程序可以對(duì)所述運(yùn)動(dòng)位移信息進(jìn)行處理，從而計(jì)算出操作者想要的 測(cè)量數(shù)據(jù)所述光電位移傳感器2包括發(fā)光二極管電路、光學(xué)透鏡組件、CMOS 感光器、數(shù)字信號(hào)處理器和接口電路，如圖6所示；發(fā)光二極管電路用于 照亮實(shí)驗(yàn)用小車的運(yùn)動(dòng)面，所述運(yùn)動(dòng)面的影像通過(guò)所述光學(xué)透鏡組件在 CMOS感光器上成光學(xué)影像，所述CMOS感光器將所述光學(xué)影像轉(zhuǎn)換為電 信號(hào)傳輸給數(shù)字信號(hào)處理器，數(shù)字信號(hào)處理器將所述電信號(hào)處理整合成
實(shí)驗(yàn)用小車運(yùn)動(dòng)的位移信息，并通過(guò)接口電路發(fā)送到數(shù)據(jù)處理裝置。該 光電位移傳感器2是采用光電鼠標(biāo)的原理，光電鼠標(biāo)定位的工作流程大致 為以內(nèi)部的發(fā)光二極管為光源照亮采樣表面，對(duì)比度強(qiáng)烈的待采樣影
像通過(guò)透鏡在CMOS上成像，CMOS將光學(xué)影像轉(zhuǎn)化為矩陣電信號(hào)傳輸給 DSP (數(shù)字信號(hào)處理器)。當(dāng)鼠標(biāo)移動(dòng)時(shí)，DSP則將此影像信號(hào)與存儲(chǔ)的 上 一 采樣周期的影像進(jìn)行比較分析，然后發(fā)送 一 個(gè)位移距離信號(hào)到接口 電路。接口電路對(duì)由DSP發(fā)來(lái)的位移信號(hào)進(jìn)行整合處理，最后以固定的 字節(jié)各式向計(jì)算機(jī)發(fā)送位移數(shù)據(jù)信息。
由于光電位移傳感器2需要和軌道板配合使用，為了提高光電位移傳 感器2的精確度，在軌道板3上設(shè)置有相應(yīng)的紋理波紋。
其中在實(shí)施例中，為了實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)，所述接口電路還包括射 頻發(fā)射電路，將所述位移數(shù)據(jù)信息無(wú)線發(fā)送到數(shù)據(jù)處理裝置，如圖7所示。
為了減少實(shí)驗(yàn)用小車1在軌道板3上的摩擦力，如圖2所示，該實(shí)驗(yàn)用 小車1的底部設(shè)置有滾輪4 ，滾輪4通過(guò)滾軸5固定在實(shí)驗(yàn)用小車的底部， 使得實(shí)驗(yàn)用小車1通過(guò)滾輪4可以在軌道板3 t運(yùn)動(dòng)。在 一 實(shí)施例中，所述 滾軸5和滾輪4之間通過(guò)滾珠軸承6連接，進(jìn) 一 步的減少了摩擦力。
所述光電位移傳感器2可以通過(guò)彈簧7固定在實(shí)驗(yàn)用小車1的底部，在 光電位移傳感器2上設(shè)置有通孔，螺絲8通過(guò)通孔旋入所述實(shí)驗(yàn)用小車1 的底部，如圖3所示，通過(guò)旋入螺絲8的長(zhǎng)度可以調(diào)整所述光電位移傳感 器2到軌道板3的距離，有時(shí)為了實(shí)驗(yàn)的需要可以調(diào)整該螺絲8旋入的長(zhǎng) 度。
為了能夠調(diào)整實(shí)驗(yàn)用小車1的質(zhì)量大小，在實(shí)驗(yàn)用小車的上部設(shè)置有 裝載箱9,可以在裝載箱9里放置物體來(lái)調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)用小車1的質(zhì)量大小。進(jìn)
一步地在實(shí)驗(yàn)用小車1的前后部設(shè)置有掛鉤10，可以使用彈簧各掛住前后 的掛鉤1 0 ，使得實(shí)驗(yàn)用小車1可以左右運(yùn)動(dòng)。其中為了保證實(shí)驗(yàn)用小車1 沿著直線運(yùn)動(dòng)，在軌道板3上設(shè)置有定位槽11，如圖5所不，所述實(shí)驗(yàn)用 小車的滾輪4沿著該定位槽H運(yùn)動(dòng)。
通過(guò)改變軌道板3的形狀和結(jié)構(gòu)，可以使得本實(shí)用新型的運(yùn)動(dòng)學(xué)實(shí)驗(yàn) 設(shè)備可以做牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)、阻尼運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)、彈簧振子實(shí)驗(yàn)等諸多物 理運(yùn)動(dòng)學(xué)實(shí)驗(yàn)。
上列詳細(xì)說(shuō)明是針對(duì)本實(shí)用新型可行實(shí)施例的具體說(shuō)明，該實(shí)施例 并非用以限制本實(shí)用新型的專利范圍，凡未脫離本實(shí)用新型所為的等效 實(shí)施或變更，均應(yīng)包含于本案的專利范圍中。
權(quán)利要求1、一種運(yùn)動(dòng)學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，其特征在于包括實(shí)驗(yàn)用小車、光電位移傳感器和軌道板；光電位移傳感器設(shè)置在實(shí)驗(yàn)用小車的底部，所述實(shí)驗(yàn)用小車在軌道板上運(yùn)動(dòng)；所述光電位移傳感器采集實(shí)驗(yàn)用小車的運(yùn)動(dòng)位移信息，并將所述運(yùn)動(dòng)位移信息發(fā)送到數(shù)據(jù)處理裝置，由數(shù)據(jù)處理裝置對(duì)所述運(yùn)動(dòng)位移信息進(jìn)行運(yùn)算處理。
2 、根據(jù)權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，其特征在于所述光電位移 傳感器包括發(fā)光二極管電路、光學(xué)透鏡組件、CMOS感光器、數(shù)字信號(hào) 處理器和接口電路；發(fā)光二極管電路用于照亮實(shí)驗(yàn)用小車的運(yùn)動(dòng)面，所述運(yùn)動(dòng)面的影像 通過(guò)所述光學(xué)透鏡組件在CMOS感光器上成光學(xué)影像，所述CMOS感光器 將所述光學(xué)影像轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳輸給數(shù)字信號(hào)處理器，數(shù)字信號(hào)處理器 將所述電信號(hào)處理整合成實(shí)驗(yàn)用小車運(yùn)動(dòng)的位移信息，并通過(guò)接口電路 發(fā)送到數(shù)據(jù)處理裝置。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的運(yùn)動(dòng)學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，其特征在于所述接口電路 包括射頻發(fā)射電路，所述位移信息通過(guò)所述射頻發(fā)射電路無(wú)線發(fā)送到所 述數(shù)據(jù)處理裝置。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的運(yùn)動(dòng)學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，其特征在于所述實(shí)驗(yàn)用 小車底部設(shè)置有滾輪和滾軸，所述滾輪通過(guò)滾軸固定在所述實(shí)驗(yàn)用小車上，所述滾輪和滾軸之間通過(guò)滾珠軸承連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的運(yùn)動(dòng)學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，其特征在于在所述軌道板上設(shè)置 有定位槽，所述實(shí)驗(yàn)用小車的滾輪沿著所述定位槽運(yùn)動(dòng)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的運(yùn)動(dòng)學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，其特征在于所述軌道板表面設(shè)置 有紋理波紋。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的運(yùn)動(dòng)學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，其特征在于所述光電位 移傳感器通過(guò)彈簧固定在所述實(shí)驗(yàn)用小車的底部，在光電位移傳感器上 設(shè)置有通孔，螺絲穿過(guò)通孔和所述實(shí)驗(yàn)用小車的底部連接，通過(guò)旋入所 述螺絲的長(zhǎng)度調(diào)整所述光電位移傳感器和所述軌道板的距離。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的運(yùn)動(dòng)學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，其特征在于在所述實(shí)驗(yàn)用小車的上部設(shè)置有裝載箱，通過(guò)在裝載箱里放置物體改變所述實(shí)驗(yàn)用 小車的質(zhì)量。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的運(yùn)動(dòng)學(xué)設(shè)備，其特征在于在所述實(shí)驗(yàn)用小車的前后部分還設(shè)置有掛鉤。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種運(yùn)動(dòng)學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，涉及物理實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域，該設(shè)備包括實(shí)驗(yàn)用小車、光電位移傳感器和軌道板；光電位移傳感器設(shè)置在實(shí)驗(yàn)用小車的底部，所述實(shí)驗(yàn)用小車在軌道板上運(yùn)動(dòng)；所述光電位移傳感器采集實(shí)驗(yàn)用小車的運(yùn)動(dòng)位移信息，并將所述運(yùn)動(dòng)位移信息發(fā)送到數(shù)據(jù)處理裝置，由數(shù)據(jù)處理裝置對(duì)所述運(yùn)動(dòng)位移信息進(jìn)行運(yùn)算處理。本實(shí)用新型采用光電位移傳感器采集處理得到實(shí)驗(yàn)用小車的運(yùn)動(dòng)位移信息，光電位移傳感器采用光作為信號(hào)載體，具有快速采集位移數(shù)據(jù)的能力和很高的分辨率，并且不存在機(jī)械效率問(wèn)題，使得實(shí)驗(yàn)測(cè)量的數(shù)據(jù)更加精確；而且采用數(shù)據(jù)處理裝置對(duì)實(shí)驗(yàn)用小車的運(yùn)動(dòng)位移信息進(jìn)行處理，使得數(shù)據(jù)處理比較快。
文檔編號(hào)G09B23/00GK201177888SQ200820045330
公開(kāi)日2009年1月7日 申請(qǐng)日期2008年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月25日
發(fā)明者古立全, 姚漢星, 蔡子亮 申請(qǐng)人:蔡子亮;姚漢星;古立全