專利名稱：平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及教學(xué)實(shí)驗(yàn)室和物理試驗(yàn)設(shè)備中的實(shí)驗(yàn)器材，是一種機(jī)電一體化、可結(jié)合計(jì)算機(jī)輔助進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀。背景技術(shù)：
現(xiàn)有的教學(xué)實(shí)驗(yàn)室和物理實(shí)驗(yàn)設(shè)備中的平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀主要采用簡(jiǎn)單的肉眼觀看的方式，由學(xué)生來(lái)查看實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，移動(dòng)小球接收板，根據(jù)小球的落點(diǎn)，測(cè)量距離，然后在紙上描點(diǎn)，通過(guò)多次試驗(yàn)后，在紙上獲得實(shí)驗(yàn)的曲線。這種方式首先是沒法獲得小球拋出后到落地的時(shí)間，所以沒法精確計(jì)算出小球在平拋過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)分解，也就是在水平面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在垂直面上做自由落體運(yùn)動(dòng)，只是簡(jiǎn)單看到了一條拋物線，從中找出運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。由于這種測(cè)量方式?jīng)]法利用計(jì)算機(jī)來(lái)輔助教學(xué)，在電腦和自動(dòng)控制技術(shù)高度發(fā)展的今天，已經(jīng)顯得落后，不適用。在最近出現(xiàn)了如專利申請(qǐng)200720076912. 2這樣的新型的平拋運(yùn)動(dòng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀，該專利申請(qǐng)的技術(shù)方案使用了水平中空底座、直立面板、 斜向滑軌、電磁鐵、鋼球、光電門傳感器等，它的目的是實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化，和本實(shí)用新型在結(jié)構(gòu)上相似的地方有不少，但是，它與本實(shí)用新型屬于不同的技術(shù)方案，它沒有公開機(jī)電一體化的技術(shù)方案細(xì)節(jié)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的功能。另有一件對(duì)比文件是CN85201227號(hào)實(shí)用新型專利，它的具體方案與我們的本申請(qǐng)技術(shù)方案的機(jī)械部分基本雷同，但是它沒有電子部分。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備無(wú)法獲得小球拋出到落地的準(zhǔn)確時(shí)間，無(wú)法實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)連接后獲得一個(gè)直觀的圖像，也無(wú)法進(jìn)行連續(xù)的測(cè)量。為了克服這些缺點(diǎn)，常要求設(shè)計(jì)能兼顧常規(guī)實(shí)驗(yàn)中通過(guò)讀數(shù)來(lái)繪圖同時(shí)也能利用計(jì)算機(jī)輔助實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。本實(shí)用新型這個(gè)數(shù)字化的平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀器，它以利用傳感器技術(shù)獲得精確的時(shí)間測(cè)量，并能自動(dòng)記錄鋼球自拋出點(diǎn)至到達(dá)落點(diǎn)時(shí)的時(shí)間值，并顯示所測(cè)得的數(shù)據(jù)。因?yàn)槲覀冏鰧?shí)驗(yàn)斜滑槽上拋球起始點(diǎn)的高度位置是固定的，所以它的平拋曲線也是一條固定不變的平拋曲線，是有唯一性的，我們的實(shí)驗(yàn)任務(wù)就是要把它顯現(xiàn)出來(lái)。另外，本實(shí)用新型有兩個(gè)持球架和兩個(gè)被吸住的小鋼球，可以演示平拋小球和自由落體小球在空中發(fā)生的碰撞， 從而求證“平拋運(yùn)動(dòng)是水平方向上的直線勻速運(yùn)動(dòng)和垂直方向上的自由落體運(yùn)動(dòng)的合成” 這一結(jié)論。該機(jī)電一體化的技術(shù)方案還能實(shí)現(xiàn)讓教學(xué)實(shí)驗(yàn)和電腦相結(jié)合。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的工作原理是，將被測(cè)小球放置在實(shí)驗(yàn)儀器的拋出導(dǎo)軌上，吸附在電磁釋放器上，按下開關(guān)釋放小球，小球經(jīng)過(guò)一個(gè)光電門，當(dāng)小球離開光電門的時(shí)候開始測(cè)量時(shí)間，小球飛行后落到承接板上，承接板上的壓電陶瓷作為敏感元件，當(dāng)小球落到承接板上的時(shí)候，停止計(jì)時(shí)，從而獲得小球飛行的時(shí)間，顯示在數(shù)碼管上。讀出教具上的高度值和從復(fù)寫紙上鋼球留下壓痕的水平距離，就可在實(shí)驗(yàn)紙上描出點(diǎn)。我們將整個(gè)平拋曲線沿高度方向分成20個(gè)高度點(diǎn)，自高而下設(shè)置測(cè)試水平高度，改變接球板的高度，測(cè)量數(shù)據(jù)會(huì)隨著落地時(shí)間的不同而不同。從數(shù)碼管上讀取時(shí)間數(shù)據(jù)，按測(cè)量高度的Y值和水平距離的X值， 在紙上描點(diǎn)繪圖。如果將實(shí)驗(yàn)設(shè)備上的USB 口與電腦連接，打開相應(yīng)的軟件，可以讀取實(shí)驗(yàn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，在曲線圖上顯示，可以看出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的連續(xù)變化，在軟件的坐標(biāo)軸上顯示，同時(shí)輸入讀取的高度和水平值，可得出坐標(biāo)曲線。本實(shí)用新型的構(gòu)成如下—種平拋運(yùn)動(dòng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器，它包括有一塊直立的面板、在儀器的下部有一個(gè)水平布置的中空底座、一個(gè)斜向布置的滑槽、鐵磁性的小鋼球、兩個(gè)電磁持球架、一個(gè)垂直布置的光電門、一個(gè)水平布置的承接板，承接板與面板之間的連接固定裝置，其特征是A，一塊直立的面板，在其上一個(gè)角落的位置上固定有一個(gè)斜向布置的滑槽，在其斜高的起始位置上固定有一個(gè)第一電磁持球架，在滑槽的水平終端位置上固定有一個(gè)垂直布置的光電門，在面板的上沿布置一個(gè)可以沿水平方向移動(dòng)的第二電磁持球架，在面板的正側(cè)面上布置有垂直標(biāo)尺和水平的標(biāo)尺，在面板的兩個(gè)垂直的邊沿上固定有垂直布置的齒槽插板，在面板的下側(cè)布置有一個(gè)水平布置的承接落下小鋼球的承接板，它是與所述直立面板可貼合并可上下移動(dòng)的帶壓電陶瓷傳感元件和復(fù)寫紙壓板的鋼球承接板，它有圍框， 圍框的兩端設(shè)有用于與齒槽插板相互連接的斜插板。B，在儀器的下部有一個(gè)水平布置的中空底座，其內(nèi)裝有電子電路元器件，在水平中空底座的上側(cè)面上設(shè)有與直立的面板相互連接的物件，它們是自直立的面板下沿被90° 度打彎形成的一個(gè)水平面窄條，在它與水平中空底座上側(cè)面面相貼的平面之間通過(guò)螺釘相互夾緊并螺接固定。直立的面板的背部在直立面板和水平中空底座的直交面上可以加設(shè)三角形的加強(qiáng)筋，以增加直立面板的直立剛性。在水平中空底座的上側(cè)面上設(shè)有兩個(gè)電磁釋放開關(guān)手動(dòng)按鈕，所述的水平中空底座上設(shè)有一個(gè)工作模式選擇按鈕。在水平中空底座的后側(cè)立面上設(shè)有為儀器取電用的電源插口，還有為兩個(gè)繼電器供電的電源連接頭，以及通過(guò)電腦為儀器供電的USB插口。C，在水平中空底座的上側(cè)面上還臥放有一個(gè)顯示器盒，其上有顯示時(shí)間的數(shù)碼管，所述的顯示器盒上設(shè)有顯示壓電陶瓷傳感元件受壓時(shí)發(fā)出發(fā)光信號(hào)的指示燈。所述的顯示器盒上設(shè)有一個(gè)調(diào)節(jié)壓電陶瓷傳感器元件震動(dòng)靈敏度的可變電阻調(diào)節(jié)旋鈕。所述的顯示器盒上設(shè)有一個(gè)數(shù)據(jù)清零按鈕。顯示器盒內(nèi)還有部分電路板。關(guān)于電子電路方面本實(shí)用新型平拋運(yùn)動(dòng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器的電子電路包括有單片機(jī)芯片，以其為中心， 周邊有與其相連的數(shù)碼管電路，繼電氣控制電路，模式選擇電路，包括有用于數(shù)字歸零的數(shù)字清零按鍵電路、控制電磁鐵吸住和落下的電磁繼電器控制電路的按鍵電路，包括光電門信號(hào)處理電路和震動(dòng)信號(hào)處理電路的信號(hào)處理電路，與電腦連接的USB插口，和為整個(gè)電路供電的電源電路。所述的單片機(jī)芯片的單片機(jī)引腳定義DO D7 數(shù)碼管數(shù)據(jù)線，數(shù)據(jù)線共享，CLEDl CLED4 4個(gè)數(shù)碼管片選信號(hào)，CJDl，CJD2 兩個(gè)電磁繼電器控制信號(hào)，KEY 清零按鈕，KEYl，KEY2 電磁鐵釋放開關(guān)信號(hào)，KEY3 模式選擇開關(guān)，SIGOUT 光電門信號(hào)，[0024]INTO 震動(dòng)信號(hào)，USB_D+, USB_D-單片機(jī)USB接口數(shù)據(jù)線，連接電腦USB接口，RST, P20單片機(jī)復(fù)位信號(hào)和程序燒錄控制線，XTALl，XTAL2晶振信號(hào)輸入。兩個(gè)相同的分別用來(lái)控制平拋電磁鐵和自由落體電磁鐵電源的通斷的電磁繼電器控制電路，它包括U4直流5伏的繼電器和繼電器驅(qū)動(dòng)電路的三極管，三極管的基極通過(guò)電阻與單片機(jī)的26引腳CJDl相連，集電極通過(guò)電阻與5伏電壓的電源相連，其發(fā)射極通過(guò)二極管Dl接地同時(shí)也與繼電器的引腳5直接相連，U4繼電器的引腳1、2為輸入側(cè)的引腳， 3、4、5為輸出側(cè)的引線，在單片機(jī)上有一個(gè)引線KEYl或KEY2是與電磁釋放開關(guān)手動(dòng)按鈕的按鍵相連的。一個(gè)模式選擇電路它由單片機(jī)的引腳21(KEY3)與一個(gè)電阻和一個(gè)手動(dòng)選擇開關(guān) S2串聯(lián)而成，選擇開關(guān)的一頭接地，另一頭接5伏電源。光電門信號(hào)處理電路包括紅外三極管、作為UlA比較電路的芯片，為驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管的三極管、信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路的三極管，該電路的連接如下紅外發(fā)射二極管電路J3接口在給電狀態(tài)下始終發(fā)射出紅外光，J5接口為紅外三極管的紅外接收電路。紅外三極管Q3的基極通過(guò)作為紅外線接收電路的接口 J5被觸發(fā)并工作。紅外三極管Q3的集電極與3. 3伏的直流電壓VCC相連，同時(shí)也與作為紅外發(fā)射鏈路的J3接口、再通過(guò)電阻接地；紅外三極管Q3的發(fā)射極與比較電路UlA的傳感信號(hào)接收引腳 2相連；并且通過(guò)比較器與UlA的引腳3相連。三極管Q4的基極通過(guò)電阻與比較電路的UlA芯片的輸出引腳1相連，同時(shí)通過(guò)電阻與Q2三極管的基極相連；三極管Q2是用于為發(fā)光二極管D2供電，其集電極通過(guò)電阻與發(fā)光二極管D2、再通過(guò)發(fā)光二極管D2與3. 3伏的電源VCC相通；三極管Q2的發(fā)射極直接接地，其基極通過(guò)電阻與比較電路UlA的芯片的輸出引腳1相連，UlA比較器的輸出傳感信號(hào)的引腳1通過(guò)電阻分別與三極管Q2、Q4的基極相連；U6A比較電路的引腳1是直接連通單片機(jī)電路的SIGOUT引腳4相連，引腳2提供的是比較電平，引腳3是光電傳感信號(hào)輸入腳，它與三極管Q4集電極的光電傳感信號(hào)輸出端相連。震動(dòng)信號(hào)處理電路是壓電陶瓷信號(hào)放大輸出電路，它包括作為壓電陶瓷連接口的 J3接口，用來(lái)放大壓電陶瓷信號(hào)用的三極管Q1，用于把壓電陶瓷的信號(hào)轉(zhuǎn)化成單片機(jī)的數(shù)字“0”、“1”信號(hào)的比較器電路芯片U3B，用來(lái)指示壓電陶瓷是否被震動(dòng)的LED指示燈，用于為L(zhǎng)ED指示燈提供功率的三極管Q2它們的連接方式如下三極管Ql的集電極相連與U3B比較器電路芯片的輸入側(cè)引腳6相連，同時(shí)也通過(guò)電阻與5伏直流電源相連，U3B引腳5與一個(gè)調(diào)節(jié)傳感信號(hào)靈敏度的參考電壓電路相連；參考電壓電路包括兩個(gè)固定電阻和一個(gè)可變電阻，參考電壓電路被跨接在5伏的直流電源和接地之間；比較器電路芯片U3B的輸出端的傳感信號(hào)輸出引腳7通過(guò)電阻與三極管Q2的基極相連，三極管Q2的集電極通過(guò)電阻、再通過(guò)二極管D3與直流5伏電源相連，Q2的發(fā)射極接地。[0040]比較器電路U3A的輸入側(cè)有引腳3、2，引腳3與比較器電路芯片TOB引腳7處相連，引腳2的通過(guò)電阻與直流3. 3伏電源相連，還通過(guò)電阻與接地相連，輸出側(cè)引腳1與單片機(jī)傳遞震動(dòng)信號(hào)的5腳(INTO)相連。數(shù)碼管電路包括4個(gè)8段共陽(yáng)數(shù)碼管U5，每個(gè)數(shù)碼管U5的公共端LED CTLl接以單片機(jī)驅(qū)動(dòng)的三極管Q3驅(qū)動(dòng)，引腳D、Dl、D2、D3、D4、D5、D6、07、直接引入單片機(jī)“0”、“1” 口，三極管Q3是數(shù)碼管陽(yáng)極驅(qū)動(dòng)三極管，其發(fā)射極連接數(shù)碼管TO的公共端LED CTL1，三極管Q3的集電極通過(guò)電阻與直流3. 3伏電源VDD相連，三極管Q3的基極通過(guò)電阻與單片機(jī)的引腳CLEDl相連。清零按鍵KETO的電路用來(lái)使數(shù)碼管TO清零，按鍵KETO的兩端其一端通過(guò)電阻與接地相連，同時(shí)也與單片機(jī)的引腳KEY2相連；其另一端通過(guò)電阻與直流VDD電源相連。電源電路包含一個(gè)外接DC-5V電源的Jl供電接口，它有1、2、3三個(gè)接點(diǎn)，其中接點(diǎn)1連接5伏直流電源。電源電路包含一個(gè)從電腦主機(jī)取電的J2供電接口，它是USB接口，它共有六個(gè)接點(diǎn)，其中接點(diǎn)1與5伏直流電源相連，接點(diǎn)2與USB D-接口相連，接口 3與USB D+接口相連，接口 4、5、6三個(gè)接點(diǎn)被接地。電源電路是各包含芯片U7或U8的兩個(gè)相同的電路，該電路中芯片U7或U8的輸入端引腳3通過(guò)二極管D3與直流5伏電源相連，引腳3在其與接地之間與一組并聯(lián)的電容 Cl、C5相連；其引腳2在其與接地之間通過(guò)并聯(lián)的電容組C6、C9或C8、ClO與二極管D4或 D5相并聯(lián)，芯片U7、U8的引腳1與接地相連，并且引腳4與引腳2直連。電源電路是一個(gè)包括有芯片Ul的把5伏的直流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)?. 3伏的直流電壓并且給單片機(jī)供電的電路。該電源電路芯片Ul的輸入端引腳3直連5伏直流電源，并在其與接地之間并聯(lián)一組電容C4、C5，該電路芯片Ul的輸出端引腳2是與3伏直流電源VDD直連， 并在其和接地之間并聯(lián)一組電容C3、C15、C20。本實(shí)用新型平拋運(yùn)動(dòng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器其工作流程如下將模式選擇開關(guān)置于選擇模式1 (與5伏電池連通，此時(shí)是平拋、自由落體模式)， 按平拋釋放開關(guān)，第一小球從電磁鐵釋放在平拋軌道上滾動(dòng)，在離開平拋軌道通過(guò)光電門瞬間，開始計(jì)時(shí)，到第一小球落到承接板上產(chǎn)生震動(dòng)信號(hào)，結(jié)束計(jì)時(shí)，數(shù)碼管顯示這個(gè)時(shí)間段的累計(jì)時(shí)間(單位毫秒)。在此模式下，在與平拋發(fā)生的同時(shí)按下自由落體開關(guān)按鍵， 第二小球做自由落體運(yùn)動(dòng)，按下開關(guān)開始計(jì)時(shí)，第二小球落到承接板產(chǎn)生震動(dòng)信號(hào)，結(jié)束計(jì)時(shí)。做該實(shí)驗(yàn)時(shí)讓吸引自由落體小鋼球的持球架足夠保持與拋物運(yùn)動(dòng)小鋼球的距離，不讓兩者發(fā)生碰撞。將模式開關(guān)選擇到模式2，按平拋釋放開關(guān)按鍵，第一小球從平拋軌道滾下，經(jīng)過(guò)光電門時(shí)，自由落體電磁鐵自動(dòng)釋放第二小球，兩球在空中碰撞，兩個(gè)小球在各處位置都會(huì)發(fā)生碰撞的事實(shí)證明了平拋運(yùn)動(dòng)的豎直分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是在教具上直接讀取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，由于采用了精度很高的光電門獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，所以讀取的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)精度要高很多，另外，在教具上有直接的USB輸出口， 通過(guò)這個(gè)接口直接與電腦上連接，可以直接通過(guò)教具來(lái)上數(shù)據(jù)，不需要通過(guò)傳統(tǒng)的傳感器加采集器，然后再連接計(jì)算機(jī)的方式，準(zhǔn)確度更高，實(shí)驗(yàn)的搭建也更簡(jiǎn)單。本實(shí)用新型不但能快速地直接描繪出平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，還能證明平拋運(yùn)動(dòng)是水平勻速運(yùn)動(dòng)與豎直自由落體運(yùn)動(dòng)的合成。 以下，結(jié)合本實(shí)用新型的實(shí)施例和附圖進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

[0052]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的總體外形結(jié)構(gòu)圖的前視圖。[0053]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的總體外形結(jié)構(gòu)圖的后視圖。[0054]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)方框圖。[0055]圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例的單片機(jī)引腳布置圖。[0056]圖5Α是本實(shí)用新型實(shí)施例的電源電路圖之一，[0057]圖5Β是本實(shí)用新型實(shí)施例的電源電路圖之二，[0058]圖5C是本實(shí)用新型實(shí)施例的電源電路圖之三，[0059]圖5D是本實(shí)用新型實(shí)施例的電源電路圖之四。[0060]圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例的繼電器控制電路。[0061]圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例的壓電陶瓷傳感器工作圖。[0062]圖8是本實(shí)用新型實(shí)施例的壓電陶瓷傳感信號(hào)傳送圖。[0063]圖9是本實(shí)用新型實(shí)施例的光電門紅外線傳感器的工作電路圖。[0064]圖10是本實(shí)用新型實(shí)施例的光電門紅外線傳感信號(hào)傳送圖。[0065]圖11是本實(shí)用新型實(shí)施例的工作模式選擇圖。[0066]圖12是本實(shí)用新型實(shí)施例的數(shù)碼管電路圖。[0067]圖13是本實(shí)用新型實(shí)施例的數(shù)碼顯示管的數(shù)據(jù)歸零的清零按鍵圖。
具體實(shí)施方式圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的總體外形結(jié)構(gòu)圖的前視圖。一塊直立的面板1它被固定在一個(gè)水平中空底座2上，在面板1的正側(cè)面的下側(cè)布置有一個(gè)水平布置的承接小鋼球的承接板3，其上覆蓋有一層復(fù)寫紙以在鋼球掉落其上時(shí)會(huì)留下印記，復(fù)寫紙被用一個(gè)壓塊17壓住。承接板3它與面板1相互貼接，可任意上下移動(dòng)，在面板1的兩個(gè)垂直的邊沿上設(shè)有垂直布置的齒槽插板1'，承接板3有圍框3'，它的兩端通過(guò)斜插片3"與面板1兩側(cè)垂直布置的齒槽插板Γ相互嵌入固定。在做實(shí)驗(yàn)時(shí)需要不斷變換高度位置。在面板1上左一個(gè)角落的位置上固定有一個(gè)斜向布置的鋼球滑槽 5，它通過(guò)導(dǎo)軌固定架6被安裝在面板1上。在其斜高的起始位置上固定有一個(gè)第一電磁持球架8'，在給電狀態(tài)下它始終吸住第一小鋼球9'。在面板1的上側(cè)通過(guò)支架7布置一個(gè)第二電磁持球架8，它可以沿水平方向隨意移動(dòng)固定，它在給電狀態(tài)下吸住一個(gè)第二小鋼球 9。在面板1的正側(cè)面上布置有垂直標(biāo)尺Ia和水平的標(biāo)尺Ib用以測(cè)量球在落點(diǎn)的X和Y 的距離。在水平中空底座2上布置有一個(gè)PCB盒13，在所述的PCB盒13內(nèi)裝有電子電路元器件，它們有帶指示鋼球落下的發(fā)光二極管的指示燈窗口 4，清零按鈕10，數(shù)碼管11，一個(gè)調(diào)節(jié)傳感靈敏度的可變電阻調(diào)節(jié)旋鈕12，它用于對(duì)壓電傳感器的靈敏度進(jìn)行調(diào)節(jié)，還有電路板。在儀器下部的中空的水平中空底座2上側(cè)面還設(shè)有兩個(gè)繼電器的電磁釋放開關(guān)按鈕 14、14'，工作模式選擇按鈕15。在水平中空底座2的底下設(shè)有四個(gè)用以調(diào)節(jié)水平度的螺絲 16。以及為了為儀器取電用的電源插口。在滑槽5的水平末端位置上固定有一個(gè)垂直布置的光電門18。圖2顯示的是本實(shí)用新型儀器的背部立體視圖，關(guān)于直立面板1與水平中空底座2相互之間的固定連接物件，它們是自直立的面板1下沿被90°度打彎形成的一個(gè)水平面窄條1"，在它與水平中空底座2上側(cè)面面相貼的平面之間通過(guò)螺釘2"相互夾緊并螺接固定。直立的面板1的背部可以加設(shè)三角形的加強(qiáng)筋lc，以增加直立面板1在水平中空底座上固定的直立剛性。在水平中空底座2的一個(gè)側(cè)立面上設(shè)有兩個(gè)通過(guò)電腦為儀器供電的USB插口 31 和31'。一個(gè)是用于光電門18的USB插口 31，一個(gè)是用于與計(jì)算機(jī)相連接的USB插口 31'。另有一個(gè)電路電源連接插口 30和四個(gè)用于為兩個(gè)繼電器供電的連接件2'。圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)方框圖。電子電路包括有單片機(jī)芯片21以其為中心，周邊有與其相連的數(shù)碼管電路20，繼電氣控制電路22，按鍵電路23，模式選擇電路24，電路的信號(hào)處理電路25，和電源管理電路35。其中，按鍵電路23包括有用于數(shù)字歸零的數(shù)字清零按鍵電路26和用于控制電磁鐵吸住和落下的電磁繼電器控制電路27。其中， 信號(hào)處理電路25，它進(jìn)一步包括光電門信號(hào)處理電路觀和震動(dòng)信號(hào)處理電路四。其中，電源管理電路35它有與電腦19連接的USB插口和為單片機(jī)21供電的電源電路，以及為兩個(gè)繼電器供電的電源電路。圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例的單片機(jī)引腳布置圖。引腳定義DO D7 數(shù)碼管數(shù)據(jù)線，數(shù)據(jù)線共享，CLEDl CLED4 4個(gè)數(shù)碼管片選信號(hào)，CJDl，CJD2 兩個(gè)電磁繼電器控制信號(hào)，KEY 清零按鈕，KEYl，KEY2 電磁鐵釋放開關(guān)信號(hào)，KETO 模式選擇開關(guān)，SIGOUT 光電門信號(hào)，INTO 震動(dòng)信號(hào)，USB_D+, USB_D-單片機(jī)USB接口數(shù)據(jù)線，連接電腦USB接口，RST, P20單片機(jī)復(fù)位信號(hào)和程序燒錄控制線，XTALl，XTAL2晶振信號(hào)輸入。圖5A是本實(shí)用新型實(shí)施例的電源電路圖之一，是一個(gè)外接的DC-5V直流電源的供電Jl插口 30，它提供1、2、3的接插口，其中2、3直連后接地，1插口直連5伏直流電源。本實(shí)驗(yàn)儀供電主要由插口 30外接的DC-5V電源供電，圖5B是本實(shí)用新型實(shí)施例的電源電路圖之二，它是一個(gè)從電腦主機(jī)取電的J2接口 51，它有六個(gè)接插口，只需四個(gè)就夠用，其中1接5伏直流電源、4、5、6相互直連后接地、 2、3為兩個(gè)USB接插，31、31'。圖5C是本實(shí)用新型實(shí)施例的電源電路圖之三，它是為繼電器供電的，因?yàn)橛袃蓚€(gè)繼電器，所以有兩條相同的繼電器。圖上芯片U7、U8是兩個(gè)ASl 117-S0T223芯片32、33，它提供5v轉(zhuǎn)3. 3v的直流電壓轉(zhuǎn)換，U8芯片32和U7芯片33用來(lái)給電磁鐵供電。每條電路包含有電源芯片AS1117-S0T223，在電源芯片的輸入端有5伏電源通過(guò)二極管D3再與電容組并聯(lián)的輸入連接電路，芯片輸入端的3腳通過(guò)電容接地。在電源芯片32、33的后端，即輸出端2有二極管D4和電容組并聯(lián)構(gòu)成的電路，引腳1接地，引腳4和引腳2直連。電源芯片的作用是把5伏的直流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)?. 3伏的直流電壓。圖5D是本實(shí)用新型實(shí)施例的電源電路圖之四。它是為單片機(jī)供電的電路。電路包含有Ul電源芯片AS1117-S0T223，在Ul電源芯片34的輸入端3在5伏電源與接地之間有電容組C4、C5并聯(lián)的輸入連接電路；在電源芯片34的后端即輸出端2在3伏直流電源 VDD與接地之間有電容組C3、C15、C20并聯(lián)構(gòu)成的電路，電源芯片34的引腳3與5伏直流電池相連，引腳1與地相連，引腳4與引腳2直連，電源芯片34其作用是把5伏的直流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)?. 3伏的直流電壓。圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例的繼電器U4控制電路。圖中U4繼電器37型號(hào)為 0MR0NG5V-1DC5V。圖中QK2N8055)為驅(qū)動(dòng)電路的三極管36。平拋教具一共用到了兩個(gè)繼電器，分別用來(lái)控制平拋電磁鐵和自由落體電磁鐵電源的通斷。單片機(jī)21通過(guò)控制線控制圖中36三極管的通斷，來(lái)控制繼電器是否連通電磁鐵的電源。在電路中U4代表繼電器37， 它以一個(gè)方框加五條引線來(lái)表示，在上電狀態(tài)引腳1和引腳4相互連通，此時(shí)繼電器37向電磁鐵供電。在儀器被使用時(shí)剛一上電，單片機(jī)21通過(guò)引腳CJDl或CJD2就會(huì)給Ql三極管36基極一個(gè)高電平，U4的5腳出現(xiàn)高電平，引腳1和4相連，電磁鐵有工作電流通過(guò)，可以吸住小鋼球。在單片機(jī)21上有一個(gè)引線是與電磁釋放開關(guān)14、14'的按鍵相連的，也還有一個(gè)與三極管36的基極相連的一個(gè)引線CJDl或CJD2，而當(dāng)水平中空底座2上的手動(dòng)按鈕14、 14'被按動(dòng)時(shí)，引腳2就與引腳4相連通，這時(shí)繼電器就沒有輸出電流，小鋼球就會(huì)從電磁持球架上脫離，以自由落體的形式落下。二極管Dl的作用是防止繼電器線圈在斷電時(shí)產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)對(duì)電路可能造成的不利。本儀器因?yàn)橛杏米鲀蓚€(gè)繼電器和兩個(gè)相關(guān)的電磁釋放開關(guān)，所以，上述的電路就有兩個(gè)。圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例的壓電陶瓷傳感器的震動(dòng)信號(hào)處理電路，圖中J3接口 38 為壓電陶瓷連接口，圖中Ql三極管39 QN3904)用以放大壓電陶瓷的信號(hào)。圖中可變電阻 40用于調(diào)節(jié)壓電陶瓷信號(hào)的靈敏度。圖中TOB芯片(LM358)為比較器電路41，用來(lái)把壓電陶瓷的信號(hào)轉(zhuǎn)化成單片機(jī)的數(shù)字0，1信號(hào)。圖中42為L(zhǎng)ED指示燈，其閃光用來(lái)指示壓電陶瓷是否被震動(dòng)，震動(dòng)一下LED就亮一下，比較器電路芯片41的輸出端的傳感信號(hào)輸出引腳 7通過(guò)電阻與三極管42'的基極相連，三極管42'的集電極通過(guò)電阻、再通過(guò)二極管42與直流5伏電源相連。單片機(jī)21得到震動(dòng)的信號(hào)后經(jīng)過(guò)單片機(jī)左側(cè)的編號(hào)5的INTO引腳傳入單片機(jī)21來(lái)控制結(jié)束計(jì)時(shí)，同時(shí)顯示計(jì)時(shí)結(jié)果到數(shù)碼管11上。圖8是本實(shí)用新型實(shí)施例的壓電陶瓷傳感信號(hào)傳送圖。U3A傳送傳感信號(hào)的 (LM358)比較器電路41'，它的3引腳與圖7中的TOB芯片(LM358)比較器電路41的輸出引腳7的信號(hào)相連，引腳2通過(guò)電阻與3. 3伏直流電源相連，同時(shí)引腳2也通過(guò)電阻接地， U3A芯片41 ’的輸出端的引腳1直接與單片機(jī)21的INTO引腳5相連，在工作中，當(dāng)引腳3 的電平高于引腳2的電平時(shí)，引腳1呈現(xiàn)高電平，結(jié)束計(jì)時(shí)。圖9是本實(shí)用新型實(shí)施例的光電門紅外線傳感器的工作電路圖，J3接口 44為紅外二極管發(fā)射電路，在給電狀態(tài)下它始終發(fā)射出紅外光。圖中芯片(LM358)為UlA比較器電路45，圖中基極接口 J5為紅外Q3ON3904)三極管43的接收電路43'，當(dāng)光電門18被小鋼球通過(guò)時(shí)紅外光線被阻斷，這一信號(hào)使三極管43的基極得到傳感信號(hào)，其電位變低，三極管43截止，此時(shí)比較器45的引腳2的電位被變低，其輸出側(cè)的引腳1的電位就被抬高， 這使得三極管46和47的基極電位都被抬高，它們都被導(dǎo)通，D2發(fā)光二極管46' LED燈點(diǎn)亮。圖中三極管46QN3904)為L(zhǎng)ED驅(qū)動(dòng)電路，用來(lái)指示是否有障礙擋住光電門，擋住時(shí)小鋼球剛好通過(guò)光電門，LED燈亮。圖中三極管47QN3904)用來(lái)轉(zhuǎn)換信號(hào)，信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路，當(dāng)它被導(dǎo)通時(shí)SENSOR OUT節(jié)點(diǎn)就變成低電位，驅(qū)動(dòng)信號(hào)就通過(guò)三極管47集電極節(jié)點(diǎn)SENS0R0UT 傳至單片機(jī)21的引腳4(SIG0UT)進(jìn)入單片機(jī)21，單片機(jī)得到光電門的信號(hào)后，由程序來(lái)開始計(jì)時(shí)，及后續(xù)操作。也就是說(shuō)，當(dāng)光電門18的紅外線被通過(guò)的小球阻斷時(shí)，該光電門信號(hào)處理電路就給單片機(jī)21發(fā)出一個(gè)開始計(jì)時(shí)的信號(hào)。圖10是本實(shí)用新型實(shí)施例的光電門紅外線傳感信號(hào)傳送圖，U6A比較器47'(芯片lm358)輸入側(cè)的引腳3是與圖9的Q4三極管47的集電極相連，其引腳2通過(guò)電阻與5 伏的直流電源相連，另外引腳2也通過(guò)電阻接地。其輸出側(cè)引腳1與單片機(jī)21的引腳4相連。當(dāng)引腳3的電平高于引腳2時(shí)，引腳1處于高電平，單片機(jī)21的引腳4也變?yōu)楦唠娖剑?此時(shí)，開始計(jì)時(shí)。圖11是本實(shí)用新型實(shí)施例的工作模式選擇圖。其S2工作模式選擇開關(guān)15打到接口 49的接地位置時(shí)處于模式1的工作狀態(tài)，此時(shí)，KEY3通過(guò)電阻直接接地，該工作狀態(tài)是不計(jì)時(shí)的。在此狀態(tài)下，做平拋運(yùn)動(dòng)和做自由落體運(yùn)動(dòng)的第一小鋼球9'和第二小鋼球9 會(huì)在空中發(fā)生碰撞。在模式2的工作狀態(tài)下，S2工作模式選擇開關(guān)15打到與直流5伏電源相連的位置，此時(shí)，執(zhí)行平拋運(yùn)動(dòng)和執(zhí)行自由落體運(yùn)動(dòng)的第一小鋼球9'和第二小鋼球9、各自落下， 它們的動(dòng)作都被計(jì)時(shí)。單片機(jī)21以動(dòng)態(tài)掃描的方式，判斷當(dāng)前教具處于哪種模式。圖12是本實(shí)用新型實(shí)施例的數(shù)碼管電路圖。數(shù)碼管電路20它由4個(gè)8段共陽(yáng)數(shù)碼管組成，用來(lái)顯示小球平拋運(yùn)動(dòng)，自由落體運(yùn)動(dòng)所經(jīng)過(guò)的時(shí)間。電路顯示的是U5數(shù)碼管 11的驅(qū)動(dòng)電路，數(shù)碼管11選用的是8段共陽(yáng)數(shù)碼管，每個(gè)數(shù)碼管的公共端LED-CTLl與Q3 三極管50(型號(hào)3904)的發(fā)射極相連，以驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管工作。Q3三極管50的集電極通過(guò)電阻與3. 3伏直流電源相連。Q3三極管50的基極通過(guò)電阻與單片機(jī)的引腳CLEDl相連。U5 數(shù)碼管11各段引腳直接引入U(xiǎn)4單片機(jī)I、0 口，U4單片機(jī)21以動(dòng)態(tài)掃描的方式點(diǎn)亮數(shù)碼管11以顯示時(shí)間的數(shù)據(jù)。圖中數(shù)碼管11是8段共陽(yáng)紅色數(shù)碼管(型號(hào)SM410304)，50是數(shù)碼管陽(yáng)極驅(qū)動(dòng)三極管，三極管的發(fā)射極連接數(shù)碼管11的公共端，由單片機(jī)21控制三極管 50導(dǎo)通截止，以控制數(shù)碼管11的點(diǎn)亮和熄滅。圖13是本實(shí)用新型實(shí)施例的數(shù)碼顯示管的數(shù)據(jù)歸零KETO的清零按鍵48的附圖。 圖中清零按鍵48用來(lái)使數(shù)碼管歸零。KEYl按鍵48所跨接的兩端中，其一端與單片機(jī)21的 KEY引腳相串聯(lián)，同時(shí)也通過(guò)電阻接地。其另一端通過(guò)電阻與直流VDD電源相連。單片機(jī) 21以動(dòng)態(tài)掃描的方式判斷清零按鍵48是否按下，如果清零按鍵48按下，數(shù)碼管11歸零。
權(quán)利要求1.一種平拋運(yùn)動(dòng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器，它包括有一塊直立的面板(1)，在儀器的下部有一個(gè)水平布置的中空水平底座O)，一個(gè)斜向布置的滑槽(5)，鐵磁性的第一小鋼球(9')、鐵磁性的第二小鋼球(9)，第一電磁持球架(8')和第二電磁持球架(8)，一個(gè)垂直布置的光電門(18)，一個(gè)水平布置的小鋼球承接板(3)，和在承接板C3)與直立面板(1)之間的連接固定裝置，其特征是a.一塊直立的面板(1)，在其上一個(gè)角落的位置上固定有一個(gè)斜向布置的滑槽(5)， 在其斜高的起始位置上固定有一個(gè)第一電磁持球架(8')，在滑槽(5)的水平終端位置上固定有一個(gè)垂直布置的光電門(18)，在直立面板(1)的上沿布置一個(gè)可以沿水平方向移動(dòng)的第二電磁持球架(8)，在直立面板(1)的正側(cè)面上布置有垂直標(biāo)尺(Ia)和水平的標(biāo)尺 (Ib)，在直立面板(1)左右兩側(cè)的邊沿上有垂直布置的齒槽插板(1')，在直立面板(1)的下側(cè)布置有一個(gè)水平布置的承接落下小鋼球的承接板(3)；b.在儀器的下部有一個(gè)水平布置的中空水平底座O)，其內(nèi)裝有電子電路及元器件， 在中空水平底座O)的上側(cè)面上設(shè)有與直立面板(1)相互連接的物件，和兩個(gè)電磁鐵釋放開關(guān)手動(dòng)按鈕(14)、(14')，以及為儀器取電用的電源插口(30)；c.在中空水平底座O)的上側(cè)面上還臥放有一個(gè)PCB顯示器盒(13)，其上有顯示拋物運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)時(shí)間的數(shù)碼管(11)，還有電路板。
2.如權(quán)利要求1所述的平拋運(yùn)動(dòng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器，其特征是所述的鋼球承接板(3)是一個(gè)水平布置的與所述直立面板(1)貼合并可上下移動(dòng)的帶壓電陶瓷傳感元件和復(fù)寫紙壓板(17)的鋼球承接板(3)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的平拋運(yùn)動(dòng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器其特征是本平拋運(yùn)動(dòng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器的電子電路包括有單片機(jī)芯片(21)，以其為中心在其周邊有與其相連的數(shù)碼管電路 (20)，繼電氣控制電路(22)，工作模式選擇電路(M)，包括有用于數(shù)字歸零的數(shù)字清零按鍵電路(26)、控制電磁鐵吸住和落下的電磁繼電器控制電路(XT)的按鍵電路( )，包括光電門信號(hào)處理電路08)和震動(dòng)信號(hào)處理電路09)的信號(hào)處理電路(25)，用于為光電門 (18)供電的USB插口(31)、用于與電腦(19)連接的USB插口(31')，和為整個(gè)電路供電的電源電路(35)。
4.如權(quán)利要求3所述的平拋運(yùn)動(dòng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器其特征是所述的單片機(jī)芯片的單片機(jī)引腳定義DO D7 數(shù)碼管數(shù)據(jù)線，數(shù)據(jù)線共享， CLEDl CLED4 4個(gè)數(shù)碼管片選信號(hào)， CJDl, CJD2 兩個(gè)電磁繼電器控制信號(hào)， KEY 清零按鈕，KEYl, KEY2 電磁鐵釋放開關(guān)信號(hào)， KEY3 模式選擇開關(guān)， SIGOUT 光電門信號(hào)， INTO 震動(dòng)信號(hào)，USB_D+，USB_D-單片機(jī)USB接口數(shù)據(jù)線，連接電腦USB接口， RST, P20單片機(jī)復(fù)位信號(hào)和程序燒錄控制線， XTALl，XTAL2晶振信號(hào)輸入。
5.如權(quán)利要求3所述的平拋運(yùn)動(dòng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器其特征是兩個(gè)相同的分別用來(lái)控制平拋電磁鐵和自由落體電磁鐵電源的通斷的電磁繼電器控制電路，它包括三極管(36)和繼電器(37)，三極管(36)的基極通過(guò)電阻與單片機(jī)的沈引腳CJDl相連，集電極通過(guò)電阻與5伏電壓的電源相連，其發(fā)射極通過(guò)二極管Dl接地同時(shí)也與繼電器(37)的引腳5 直接相連，繼電器(37)的引腳1、2為輸入側(cè)的引腳，3、4、5為輸出側(cè)的引腳，在單片機(jī)上有引線KEYl或KEY2是與電磁釋放開關(guān)手動(dòng)按鈕(14)、(14')的按鍵相連的，也還有一個(gè)與三極管(36)的基極相連的一個(gè)引線CJD1。
6.如權(quán)利要求3所述的平拋運(yùn)動(dòng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器其特征是一個(gè)模式選擇電路它由單片機(jī)的KETO引腳21與一個(gè)電阻和一個(gè)S2手動(dòng)選擇開關(guān)(15)串聯(lián)而成，選擇開關(guān)的一頭G9)接地，另一頭接5伏電源。
7.如權(quán)利要求3所述的平拋運(yùn)動(dòng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器其特征是光電門信號(hào)處理電路包括紅外三極管(43)，作為比較電路的芯片(45)，為驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管的三極管(46)，信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路的三極管(47)，該電路的連接如下紅外三極管的基極通過(guò)作為紅外線接收電路的接口 )；紅外三極管03)的集電極與3. 3伏的直流電壓VCC相連，同時(shí)也與作為紅外發(fā)射鏈路的接口 04)再通過(guò)電阻接地；紅外三極管的發(fā)射極與比較電路0 的傳感信號(hào)接收引腳2相連；三極管G6)的基極通過(guò)電阻與比較電路的芯片G5)的輸出引腳1相連，同時(shí)通過(guò)電阻與三極管G7)的基極相連；三極管06)的集電極通過(guò)電阻與發(fā)光二極管D2再通過(guò)其與 3. 3伏的電源VCC相通；三極管06)的發(fā)射極直接接地；三極管G7)發(fā)射極直接接地，其基極通過(guò)電阻與比較電路的芯片0 的輸出引腳1 相連，其集電極通過(guò)電阻與3. 3伏電源VCC相連，其集電極傳感信號(hào)輸出端還與比較電路 (47')輸入側(cè)的引腳3信號(hào)相連；比較器G5)的輸出傳感信號(hào)的引腳1通過(guò)電阻分別與三極管G6)、(47)的基極相連； 比較電路(47')的引腳1是直接連通單片機(jī)電路的SIGOUT引腳4相連，其引腳2通過(guò)電阻與5伏電源連接，同時(shí)通過(guò)另一電阻接地，其引腳3是光電傳感信號(hào)輸入腳， 它與三極管G7)集電極的光電傳感信號(hào)輸出端相連。
8.如權(quán)利要求3所述的平拋運(yùn)動(dòng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器其特征是震動(dòng)信號(hào)處理電路包括作為壓電陶瓷連接口(38)，用來(lái)放大壓電陶瓷信號(hào)用的三極管(39)，用于把壓電陶瓷的信號(hào)轉(zhuǎn)化成單片機(jī)的數(shù)字“0”、“1”信號(hào)的比較器電路芯片(41)，用來(lái)指示壓電陶瓷是否被震動(dòng)的 LED指示燈(42)，用于為L(zhǎng)ED指示燈提供功率的三極管)它們的連接方式如下三極管(39)的集電極相連與比較器電路芯片Gl)的輸入側(cè)引腳6相連，同時(shí)也通過(guò)電阻與5伏直流電源相連，比較器電路芯片的引腳5與一個(gè)調(diào)節(jié)傳感信號(hào)靈敏度的參考電壓電路相連；參考電壓電路包括兩個(gè)固定電阻和一個(gè)可變電阻(40)，參考電壓電路被跨接在5伏的直流電源和接地之間；比較器電路芯片Gl)的輸出端的傳感信號(hào)輸出引腳7通過(guò)電阻與三極管)的基極相連，三極管)的集電極通過(guò)電阻、再通過(guò)二極管0 與直流5伏電源相連；比較器電路芯片Gl')的輸入側(cè)有引腳3、2，引腳3與比較器電路芯片引腳7處相連，引腳2的通過(guò)電阻與直流3. 3伏電源相連，還通過(guò)電阻與接地相連，輸出側(cè)引腳1與單片機(jī)傳遞震動(dòng)信號(hào)的5腳(INTO)相連。
9.如權(quán)利要求3所述的平拋運(yùn)動(dòng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器其特征是數(shù)碼管電路包括4個(gè)8段共陽(yáng)數(shù)碼管(11)，每個(gè)數(shù)碼管(11)的公共端LED CTLl接以單片機(jī)驅(qū)動(dòng)的三極管(50)驅(qū)動(dòng)， 引腳D、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、直接引入單片機(jī)“0”、“1” 口，三極管(50)是數(shù)碼管(11) 的陽(yáng)極驅(qū)動(dòng)三極管(50)，其發(fā)射極連接數(shù)碼管的公共端LED CTL1，三極管(50)的集電極通過(guò)電阻與直流3. 3伏電源VDD相連，三極管(50)的基極通過(guò)電阻與單片機(jī)的引腳 (30) CLEDl 相連。
10.如權(quán)利要求3所述的平拋運(yùn)動(dòng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器其特征是清零按鍵電路06)的跨 KEYl按鍵08)的兩端其一端通過(guò)電阻與接地相連，同時(shí)也與單片機(jī)的KEY相連；其另一端通過(guò)電阻與直流VDD電源相連。
11.如權(quán)利要求3所述的平拋運(yùn)動(dòng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器其特征是所述的中空水平底座(2) 上設(shè)有一個(gè)工作模式選擇按鈕(15)。
12.如權(quán)利要求3所述的平拋運(yùn)動(dòng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器其特征是電源電路包含一個(gè)從電腦主機(jī)取電的J2供電接口(51)，它是USB接口。
13.如權(quán)利要求3所述的平拋運(yùn)動(dòng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器其特征是電源電路是各包含芯片 (32)或(33)的兩個(gè)相同的電路，該電路中芯片的輸入端引腳3通過(guò)二極管D3與直流5伏電源相連，引腳3在其與接地之間與一組并聯(lián)的電容C1、C5相連；其引腳2在其與接地之間通過(guò)并聯(lián)的電容組C6、C9或C8、ClO與二極管D4或D5相并聯(lián)，芯片的引腳1與按地相連， 并且引腳4與引腳2直連。
14.如權(quán)利要求3所述的平拋運(yùn)動(dòng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器其特征是電源電路是一個(gè)包括有芯片(34)的把5伏的直流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)?. 3伏的直流電壓并且給單片機(jī)供電的電路，該電源電路芯片(34)的輸入端引腳3直連5伏直流電源并在其與接地之間并聯(lián)一組電容C4、 C5;該電路芯片(34)的輸出端引腳2是與3伏直流電源VDD直連并在其和接地之間并聯(lián)一組電容 C3、C15、C20。
15.如權(quán)利要求3所述的平拋運(yùn)動(dòng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器，其特征是所述的PCB顯示器盒(13) 上設(shè)有顯示壓電陶瓷傳感元件受壓時(shí)發(fā)出發(fā)光信號(hào)的指示燈窗口(4)。
16.如權(quán)利要求3所述的平拋運(yùn)動(dòng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器，其特征是所述的PCB顯示器盒(13) 上設(shè)有一個(gè)調(diào)節(jié)壓電陶瓷傳感器元件振動(dòng)靈敏度的可變電阻調(diào)節(jié)旋鈕(12)。
17.如權(quán)利要求3所述的平拋運(yùn)動(dòng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器，其特征是所述的PCB顯示器盒(13) 上設(shè)有一個(gè)數(shù)據(jù)清零按鈕(10)。
18.如權(quán)利要求3所述的平拋運(yùn)動(dòng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器，其特征是所述的面板(1)的下緣有 90°打彎形成的一條下沿水平寬邊(I")與中空水平底座O)實(shí)現(xiàn)相互螺接固定。
19.如權(quán)利要求3所述的平拋運(yùn)動(dòng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器，其特征是所述的直立的面板(1)和中空水平底座O)的直交面上有加強(qiáng)筋(Ic)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及教學(xué)實(shí)驗(yàn)室和物理試驗(yàn)設(shè)備中的實(shí)驗(yàn)器材，更具體地說(shuō)它是一種平拋運(yùn)動(dòng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀。它包括面板、底座、滑槽、小鋼球、電磁持球架、光電門、鋼球承接板，承接板上有壓電陶瓷傳感器和復(fù)寫紙，底座上設(shè)有電源插口，USB插口，顯示器盒，數(shù)碼管，單片機(jī)芯片，數(shù)碼顯示電路，繼電氣控制電路，模式選擇電路，清零按鍵電路、控制電磁繼電器的按鍵電路，包括光電門信號(hào)電路和振動(dòng)信號(hào)電路的信號(hào)處理電路，電源電路。本實(shí)用新型使這樣的儀器實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、機(jī)電一體化，它能利用傳感器技術(shù)獲得精確的時(shí)間測(cè)量，并能記錄小球運(yùn)動(dòng)的時(shí)間值，顯示所測(cè)得的時(shí)間值數(shù)據(jù)，還實(shí)現(xiàn)了讓教學(xué)實(shí)驗(yàn)和電腦相結(jié)合。
文檔編號(hào)G09B23/10GK202120485SQ20112010630
公開日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月12日
發(fā)明者楊磊, 熊雄 申請(qǐng)人:上海辰昊信息科技有限公司