CN203242218U

CN203242218U - 一体化牛三定律实验器

Info

Publication number: CN203242218U
Application number: CN 201320046042
Authority: CN
Inventors: 蔡明文
Original assignee: Shenzhen Seneasy Industrial Co ltd
Current assignee: Shenzhen Seneasy Industrial Co ltd
Priority date: 2013-01-28
Filing date: 2013-01-28
Publication date: 2013-10-16
Anticipated expiration: 2023-01-28

Abstract

一种一体化牛三定律实验器，其包括壳体、盖板、第一力探头、第二力探头、连接件、第一推拉件、第二推拉件、显示装置和设有控制电路的电路板；盖板可拆卸地安装在壳体上，该壳体开设一导向槽，第一力探头和第二力探头可滑动地安装于导向槽内且沿着导向槽的长度方向排列，第一力探头通过连接件连接第二力探头，第一力探头和第二力探头相对远离的端面分别设有该第一推拉件和第二推拉件；电路板和显示装置均安装于壳体上。上述实用新型方便使用且实验结果的精确度高。

Description

一体化牛三定律实验器

技术领域

本实用新型涉及一种一体化牛三定律实验器。

背景技术

牛顿第三定律的内容主要为：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，在同一条直线上。

目前的DIS（digital information system，数字化信息***）实验中，主要包括力探头、采集器和电脑三个部分，实验时，对两力探头施加力，采集器将两个力传感器所采集的实验数据通过数据线分别发送至电脑进行数据的分析和显示，如此，将难以实现同时产生作用力和反作用力的实验条件。另外，DIS实验装置连接复杂，操作非常的繁琐，而且受到实验室环境的限制，必须依靠电脑才能对实验结果进行处理，非常不方便。再者，在推拉两个力探头的时候，很难保证两作用力的方向在同一条直线上面，这样显然不能准确的验证牛顿第三定律。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型的目的旨在于提供一种使用方便且实验结果精确度高的一体化牛三定律实验器。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种一体化牛三定律实验器，其包括壳体、盖板、第一力探头、第二力探头、连接件、第一推拉件、第二推拉件、显示装置和设有控制电路的电路板；

盖板可拆卸地安装于壳体上，该壳体开设一导向槽，第一力探头和第二力探头可滑动地安装于导向槽内且沿着导向槽的长度方向排列，第一力探头通过连接件连接第二力探头，第一力探头和第二力探头相对远离的端面分别设有该第一推拉件和第二推拉件；电路板和显示装置均安装于壳体上；

该第一力探头和第二力探头用于分别将第一推拉件和第二推拉件的作用力实时转换为对应的电信号；该控制电路用于根据第一力探头和第二力探头所发送的电信号生成实验数据，该显示装置用于显示控制电路生成的实验数据。

该显示装置安装于壳体的左侧壁和右侧壁的上缘之间，该盖板开设一尺寸与显示装置相匹配的开口，且该开口正对该显示装置。

一体化牛三定律实验器还包括一报警模块，该控制电路还用于将第一力探头和第二力探头的电信号的差值与预设的允许误差范围进行比较，在差值不在允许误差范围值时，控制电路控制报警模块发出警报信号；该控制电路还用于将实验数据与预设的实验误差范围进行比较，在实验数据超出实验误差范围时，驱动报警模块发出警报声。

该控制电路包括第一信号放大模块、第二信号放大模块、第一模数转换模块和第二模数转换模块、处理器、可充电电池和电源开关；

第一力探头依次通过第一信号放大模块和第一模数转换模块连接处理器，第二力探头依次通过第二信号放大模块和第二模数转换模块连接处理器，显示装置、报警模块、可充电电池用于通过电源开关供电给实验器；

第一力探头和第二力探头所生成的电信号经过信号放大和模数转换后输入至处理器，该处理器根据所接收的信号生成反映两作用力与时间关系的曲线图或数据表，并通过显示装置进行显示。

该控制电路还包括与处理器连接的存储模块，存储模块用于存储处理器生成的实验数据。

报警模块为扬声器。

该控制电路还包括与可充电电池连接的充电接口、与处理器相连的数据传输接口和无线通信模块。

第一推拉件和第二推拉件分别穿出壳体的两相对端壁，且该第一推拉件和第二推拉件位于同一平行于导向槽长度方向的直线上，壳体的左侧壁沿长度方向开设两间隔排列的长条状第一导向通槽，壳体的右侧壁开设两尺寸与第一导向通槽匹配的第二导向通槽，且两个第二导向通槽分别正对两个第一导向通槽；

第一力探头和第二力探头的左侧面各设有两间隔排列的第一滑动件，第一力探头和第二力探头的右侧面各设有两间隔排列的第二滑动件，第一力探头和第二力探头的第一滑动件分别可滑动地安装于两第一导向通槽内，第一力探头和第二力探头的第二滑动件分别可滑动地安装于两第二导向通槽内；壳体的底壁内开设一容置空腔，电路板收容于该容置空腔内。

第一滑动件和第二滑动件均由转轴和套设于转轴外的轴承构成；第一推拉件和第二推拉件均为推拉杆；连接件为刚性连接杆；该导向槽的各表面的摩擦系数小于0.01。

该显示装置包括输入界面和显示界面；输入界面上设有上翻按键、下翻按键、启动按键、停止按键、采样率按键、回放按键和切换按键；该显示装置为液晶触摸屏。

本实用新型的有益效果如下：

1、壳体的导向槽可使得第一力探头和第二传感器保持在同一直线上，壳体的两相对端壁分别对第一和第二推拉件起支撑和限位作用以使得第一和第二推拉件的作用力尽量保持在同一直线上，从而可使得实验结果符合牛顿第三定律的作用力与反作用力在同一直线上的要求，有利于提高实验精确度。

2、该实验器自带显示装置，无需连接计算机，所检测的实验数据即可通过显示装置直观地进行显示，非常方便查阅。该显示装置还可以曲线图或数据图表的形式切换显示实验数据，以及通过采样率按键设置实验时间，通过上翻按键查阅上一组数据，通过下翻按键查阅下一组数据，通过停止按键可控制处理器停止接收电信号，通过回放按键可自动依序显示各组数据，操作简单方便，可提高实验效率。

3、该实验器可同时采集第一推拉杆和第二推拉杆的作用力的实验数据，从而使得实验结果更符合牛顿第三定律，提高实验精确度。

4、设有用于存储实验数据的存储模块，该实验器可通过数据传输接口连接计算机，以方便将实验数据拷贝到计算机进一步处理，还可通过无线通信模块无线连接计算机，以简化连线。

附图说明

图1为本实用新型一体化牛三定律实验器的较佳实施方式的立体图。

图2为图1的一体化牛三定律实验器取下盖板后的立体图。

图3为图1的一体化牛三定律实验器取下盖板和显示装置后的立体图。

图4为图1的一体化牛三定律实验器的右视图。

图5为图1的一体化牛三定律实验器的模块示意图。

图6和图7是图1的一体化牛三定律实验器的显示装置的示意图。

元件符号

131、导向通槽；121、导向通槽；95、无线通信模块；90、盖板；83、存储模块；82、电源开关；81、报警模块；79、置零开关；78、第二模数转换模块；77、充电接口；76、可充电电池；75、数据传输接口；74、处理器；73、第一模数转换模块； 72、第二信号放大模块；71、第一信号放大模块；70、控制电路；50、连接件；40、显示装置；33、第二推拉件； 30、第二力探头；28、第一滑动件； 24、第二滑动件；23、第一推拉件；20、第一力探头；13、右侧壁；12、左侧壁；11、导向槽；10、壳体。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述：

请参见图1至5，本实用新型涉及一种一体化牛三定律实验器，其较佳实施方式包括壳体10、盖板90、第一力探头20、第二力探头30、连接件50、第一推拉件23、第二推拉件33、显示装置40、报警模块81、设有控制电路70的电路板。

盖板90可拆卸地安装于壳体10上，该壳体10开设一长条状导向槽11，壳体10的左侧壁12沿长度方向开设两间隔排列的长条状导向通槽121，壳体10的右侧壁13开设两尺寸与导向通槽121匹配的导向通槽131，且两导向通槽131分别正对两导向通槽121。

第一力探头20和第二力探头30安装于壳体10的导向槽11内且沿着导向槽11的长度方向排列，第一力探头20和第二力探头30的左侧面各设有两间隔排列的第一滑动件28，第一力探头20和第二力探头30的右侧面各设有两间隔排列的第二滑动件24，第一力探头20和第二力探头30的第一滑动件28分别可滑动地安装于两导向通槽121内，第一力探头20和第二力探头30的第二滑动件24分别可滑动地安装于两导向通槽131内，以使得第一力探头20和第二力探头30可沿着导向槽11的长度方向相对滑动，第一力探头20和第二力探头30相对远离的端面各设有该第一推拉件23和第二推拉件33，第一推拉件23和第二推拉件33分别穿出壳体10的两相对端壁，第一力探头20和第二力探头30相对的端面通过连接件50连接。

本实施例中，该第一滑动件28和第二滑动件24均由转轴和套设于转轴外的轴承构成。第一推拉件23和第二推拉件33均为推拉杆。连接件50为刚性连接杆。本实施例中，该导向槽11各表面的摩擦系数小于0.01，以使得第一力探头20和第二力探头30相对导向槽11相对滑动时产生的阻力可忽略不计，从而提高实验结果精确度。

该显示装置82安装于壳体10的左侧壁12和右侧壁13的上缘之间，该盖板90开设一个尺寸与显示装置82相匹配的开口，且该开口正对该显示装置82，如此，实验者可透过盖板90的开口观看显示装置82所显示的实验结果，非常直观。该显示装置40包括输入界面和显示界面。输入界面上设有上翻按键、下翻按键、启动按键、停止按键、采样率按键、回放按键和切换按键。该显示装置40可为液晶显示屏或触摸屏。

壳体10的底壁内开设一容置空腔，电路板收容于该容置空腔内。

该控制电路70包括第一信号放大模块71和第二信号放大模块72、第一模数转换模块73和第二模数转换模块78、处理器74、数据传输接口75、可充电电池76、存储模块83、充电接口77、置零开关79和电源开关82。

第一力探头20依次通过第一信号放大模块71和第一模数转换模块73连接处理器74，第二力探头30依次通过第二信号放大模块72和第二模数转换模块78连接处理器74，显示装置40、数据传输接口75、存储模块83、置零开关79、报警模块81、可充电电池76连接充电接口77，可充电电池76用于通过电源开关82供电给实验器。

该数据传输接口75和充电接口77均设于壳体10的左侧壁12上。本实施例中，数据传输接口75和充电接口77均为RJ11接口。

该报警模块81为扬声器。

下面对本实用新型的较佳实施方式的工作原理进行描述：

通过电源开关82启动实验器，推或拉动第一推拉件23和第二推拉件33，第一力探头20和第二力探头30 分别实时将第一推拉件23和第二推拉件33的作用力转换为对应的电信号，电信号继而被放大和模数转换后输入处理器74，处理器74将所接收的信号存储于存储模块83，并将作用力和反作用力的差值与预设的允许误差范围（例如2%测量值）进行比较，在差值不在允许误差范围值，则驱动报警模块81发出警报声，提示操作者检查实验装置和规范实验操作。完成一次实验周期后，处理器74根据所接收的信号生成实验数据例如反映两作用力与时间关系的曲线图或数据表（如图6和图7），并判断两作用力的关系是否超出预设的实验误差范围，当超出实验误差范围时，则驱动报警模块81发出警报声，以提醒操作者本次实验失败，重新进行实验。

触发显示装置40的启动按键，显示装置40即可实时显示来自处理器74的曲线图或数据表，操作者可通过切换按键在显示装置40上切换显示曲线图或数据表（如图6和图7），通过采样率按键可设置实验时间，通过上翻按键可查阅上一组数据，通过下翻按键可查阅下一组数据，通过停止按键可控制处理器74停止接收电信号，通过回放按键可自动依序显示各组数据。如此，无需连接计算机即可对实验数据进行查阅，非常方便。

需将实验数据拷贝到计算机进一步处理时，可通过数据线连接数据传输接口75和计算机，即可将存储模块83里存储的实验数据拷贝到计算机。当然，也可以直接通过显示装置40显示存储模块83的实验数据，以进行历史回顾和分析。

为简化连线，该控制电路70还包括一用于无线连接智能电子装置的无线通信模块95，如此，该实验器即可以无线传输的方式将实验数据发送到智能电子装置如电脑、平板电脑、智能手机等。

当然，由于电子产品自身在使用中误差会变大，在每一个实验周期开始前，通过置零开关79进行置零校准。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims

1.一种一体化牛三定律实验器，其特征在于：其包括壳体、盖板、第一力探头、第二力探头、连接件、第一推拉件、第二推拉件、显示装置和设有控制电路的电路板；盖板可拆卸地安装于壳体上，该壳体开设一导向槽，第一力探头和第二力探头可滑动地安装于导向槽内且沿着导向槽的长度方向排列，第一力探头通过连接件连接第二力探头，第一力探头和第二力探头相对远离的端面分别设有该第一推拉件和第二推拉件；电路板和显示装置均安装于壳体上；该第一力探头和第二力探头用于分别将第一推拉件和第二推拉件的作用力实时转换为对应的电信号；该控制电路用于根据第一力探头和第二力探头所发送的电信号生成实验数据，该显示装置用于显示控制电路生成的实验数据。

2.如权利要求1所述的一体化牛三定律实验器，其特征在于：该显示装置安装于壳体的左侧壁和右侧壁的上缘之间，该盖板开设一尺寸与显示装置相匹配的开口，且该开口正对该显示装置。

3.如权利要求1所述的一体化牛三定律实验器，其特征在于：一体化牛三定律实验器还包括一报警模块，该控制电路还用于将第一力探头和第二力探头的电信号的差值与预设的允许误差范围进行比较，在差值不在允许误差范围值时，控制电路控制报警模块发出警报信号；该控制电路还用于将实验数据与预设的实验误差范围进行比较，在实验数据超出实验误差范围时，驱动报警模块发出警报声。

4.如权利要求3所述的一体化牛三定律实验器，其特征在于：该控制电路包括第一信号放大模块、第二信号放大模块、第一模数转换模块和第二模数转换模块、处理器、可充电电池和电源开关；第一力探头依次通过第一信号放大模块和第一模数转换模块连接处理器，第二力探头依次通过第二信号放大模块和第二模数转换模块连接处理器，显示装置、报警模块、可充电电池用于通过电源开关供电给实验器；第一力探头和第二力探头所生成的电信号经过信号放大和模数转换后输入至处理器，该处理器根据所接收的信号生成反映两作用力与时间关系的曲线图或数据表，并通过显示装置进行显示。

5.如权利要求4所述的一体化牛三定律实验器，其特征在于：该控制电路还包括与处理器连接的存储模块，存储模块用于存储处理器生成的实验数据。

6.如权利要求4所述的一体化牛三定律实验器，其特征在于：报警模块为扬声器。

7.如权利要求4所述的一体化牛三定律实验器，其特征在于：该控制电路还包括与可充电电池连接的充电接口、与处理器相连的数据传输接口和无线通信模块。

8.如权利要求1所述的一体化牛三定律实验器，其特征在于：第一推拉件和第二推拉件分别穿出壳体的两相对端壁，且该第一推拉件和第二推拉件位于同一平行于导向槽长度方向的直线上，壳体的左侧壁沿长度方向开设两间隔排列的长条状第一导向通槽，壳体的右侧壁开设两尺寸与第一导向通槽匹配的第二导向通槽，且两第二导向通槽分别正对两第一导向通槽；第一力探头和第二力探头的左侧面各设有两间隔排列的第一滑动件，第一力探头和第二力探头的右侧面各设有两间隔排列的第二滑动件，第一力探头和第二力探头的第一滑动件分别可滑动地安装于两第一导向通槽内，第一力探头和第二力探头的第二滑动件分别可滑动地安装于两第二导向通槽内；壳体的底壁内开设一容置空腔，电路板收容于该容置空腔内。

9.如权利要求8所述的一体化牛三定律实验器，其特征在于：第一滑动件和第二滑动件均由转轴和套设于转轴外的轴承构成；第一推拉件和第二推拉件均为推拉杆；连接件为刚性连接杆。

10.如权利要求1所述的一体化牛三定律实验器，其特征在于：该显示装置包括输入界面和显示界面；输入界面上设有上翻按键、下翻按键、启动按键、停止按键、采样率按键、回放按键和切换按键；该显示装置为液晶触摸屏。