电磁定位装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种电磁定位装置，包括感应定位板，感应定位板一侧外边沿安装固定板，在感应定位板正面的固定板上安装支撑座，支撑座下部安装轨道，轨道上放置抛体，支撑座上安装滑动杆，滑动杆上安装第弹簧，滑动杆长度方向一端位于抛体一侧，滑动杆另一端位于固定板的外侧，感应定位板的背面布置水平和垂直排列的线圈阵列电路，感应定位板上设置USB接口通过线路与计算机连接，抛体有上壳体和下壳体、闭合后形成空腔，空腔内安装电池通过导线与电路板连接，电路板通过导线与磁芯线圈连接。本发明专利技术能通过计算机显示平抛运动是水平方向的匀速直线运动与竖直方向的自由落体运动的合成运动，具有易于操作、维修率低、使用寿命长优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及教学用具，是一种电磁定位装置。
技术介绍
在中学物理教学中，需要对平抛运动、斜抛运动、运动合成等描绘出二维运动轨迹，直观的教学中需要实验完成。已有的二维平面内的运动物体实验教具有较多种结构，传统实验分为：频闪摄影和电火花描迹，这两种方法在目前的较多学校仍在使用。这些方法的不足较为明显，测量方式是间接的，实验设备较难操作，无法直接读取抛体位置的坐标值，需要人员绘图、描点；一次性实验成功率不高，需要多次操作、演示才能获得较为理想的轨迹。为了解决上述问题，本领域近几年提供了超声波、铁粉吸附、磁性写字板、磁性分散液、磁铁球吸附等技术方案，这些结构虽比传统的方法具有结构简单、显示直观的优点，但是，它仍具有一次实验的成功率低，数据准确率低，性能不稳定，对使用环境温度、湿度有较高要求，特别是高寒、高热地区无法使用，实验误差大等不足。
技术实现思路
本专利技术的目的是，提供一种电磁定位装置，它能解决现有技术存在的不足。本专利技术为实现上述目的，通过以下技术方案实现：电磁定位装置，包括感应定位板，感应定位板一侧外边沿安装固定板，在感应定位板正面的固定板上安装支撑座，支撑座下部安装轨道，轨道上放置抛体，支撑座上安装滑动杆，滑动杆上安装第一弹簧，滑动杆长度方向一端位于抛体一侧，滑动杆另一端位于固定板的外侧，感应定位板的背面布置水平和垂直排列的线圈阵列电路，感应定位板上设置USB接口，USB接口通过线路与计算机连接，抛体有上壳体和下壳体，上壳体和下壳体闭合后形成空腔，空腔内安装电池，电池通过导线与电路板连接，电路板通过导线与磁芯线圈连接。支撑座上开设第一通孔，第一通孔上壁开设第二通孔，第一通孔下壁开设第三通孔，第二通孔和第三通孔内安装连杆，连杆中部开设卡槽，滑动杆上设置限位齿，连杆底端连接固定杆，固定杆上安装第二弹簧。所述第三通孔下方开设第一行程孔，第一行程孔下方开设第二行程孔，第一行程孔直径大于第二行程孔的直径。所述线圈阵列电路有第一环线圈，第一环线圈的1/3处和2/3处分别设置第二环线圈和第三环线圈，第一环线圈、第二环线圈和第三环线圈依次重叠排列。感应定位板上设置线圈阵列电路、放大和检波电路、控制电路及接口电路，线圈阵列电路接收抛体内的磁芯线圈产生的交变磁场信号产生感应电动势，控制电路通过放大和检波电路检测出感应电动势生成的抛体的位置信号，通过接口电路传输至计算机。所述线圈阵列电路中采用U1、U2、U3、U4、U5、U6和U77个模拟开关芯片，7个模拟开关芯片的型号均为74H4067。抛体9的电路有供电电路，供电电路为锂电池供电，锂电池为振荡电路供电，振荡电路产生的交变信号驱动磁芯线圈产生交变磁场。所述供电电路为电源基准电路和稳压电路构成，基准电路由ADR391AUTZ芯片U12第4脚输出2.5V基准电压，稳压电路采用XC6219芯片U8第5脚为控制电路及放大和检波电路提供3.3V电源。所述控制电路采用STM32F103T8U6单片机U9, STM32F103T8U6单片机U9的第7脚被配置为adc输入管脚，连接着放大和检波电路的输出信号，对每个线圈生成的信号进行adc转换后，STM32F103T8U6单片机U9的程序对数据进行处理得到二维位置信息，同时STM32F103T8U6单片机U9将计算出的数据通过USB接口电路传输至计算机，采用频率为8MHz的石英晶体振荡器(Y1)，为STM32F103T8单片机U6提供系统时钟，J3为程序下载接口，STM32F103T8U6单片机U9的内部程序通过此接口下载，电阻R7和发光二极管D2指示感应定位板已连接至计算机，电容C12连接至单片机的复位引脚，去耦电容C13-C16分别连接在STM32F103T8U6单片机U9的第1、第6、第19、第27电源脚， STM32F103T8U6单片机U9的第16、15、14、13、12、20、21引脚分别连接至模拟开关芯片U1-U7的第15脚，STM32F103T8U6单片机U9的8-11引脚连接至模拟开关芯片U1-U7的10-14脚。所述放大电路由四运算放大器TLC084(U11)组成的四级放大电路，放大电路中电容C19连接至线圈阵列电路的X输出脚,放大电路对线圈阵列电路输出的模拟信号进行滤波放大，放大后的模拟信号经电阻R11传输至由二极管D1、电容C27、三极管Q2和电阻R6组成的检波电路，检波后的信号输出STM32F103T8U6单片机U9的第7脚，由STM32F103T8U6单片机U9内部数模转换模块进行数据采样，电阻R6连接至控制电路的STM32F103T8U6单片机U9的第29脚，STM32F103T8U6单片机U9按照扫描控制模拟开关芯片U1-U7每个线圈通断的频率同步控制三极管Q2的通断，从而控制对每个线圈的信号进行分别检波。本专利技术的电磁定位装置专用于二维平面内运动物体教学演示，它是用电磁定位方式设计的结构，使二维平面内的运动物体实验一次性成功率达到100%，实验误差小于0. 1，各种物运动实验数据准确率达到99%，对使用环境、保存环境无特殊要求，在高温60℃、低温-50℃下所有部件不产生变形，灵敏性不受影响，在相对湿度15%-95%下仍能正常使用，各性能不受影响，适用于全国各地区的教学实验中。本专利技术所述的电磁定位装置，能在中学物理教学中演示二维平面内运动物体的运动轨迹，这些实验包括平抛运动、圆周运动、阻尼运动、自由落体、机械能守恒等。本专利技术所述的装置与计算机配合使用，计算机中置入专用软件，并能在屏幕上显示物体运动轨迹，还能通过计算机显示平抛运动是水平方向的匀速直线运动与竖直方向的自由落体运动的合成运动等。本专利技术还具有易于操作，维修率低，使用寿命长等优点。附图说明附图1是本专利技术结构示意图；附图2是附图1的后视结构示意图，显示感应定位板上的线圈阵列布置；附图3是附图1中I部放大结构示意图；附图4是附图1中抛体9的结构示意图；附图5是本专利技术所述电磁定位装置的电路工作原理框图；附图6是附图1中抛体9的电路框图；附图7是附图1中感应定位板的电路框图；附图8是附图1中感应定位板上的线圈阵列中一组线圈示意图；附图9是电磁定位板上的线圈阵列电路原理图中的模拟开关芯片U1的结构示意图；附图10是电磁定位板上的线圈阵列电路原理图中的模拟开关芯片U2的结构示意图；附图11是电磁定位板上的线圈阵列电路原理图中的模拟开关芯片U3的结构示意图；附图12是电磁定位板上的线圈阵列电路原理图中的模拟开关芯片U4的结构示意图；附图13是电磁定位板上的线圈阵列电路原理图中的模拟开关芯片U5的结构示意图；附图14是电磁定位板上的线圈阵列电路原理图中的模拟开关芯片U6的结构示意图；附图15是电磁定位板上的线圈阵列电路原理图中的模拟开关芯片U7的结构示意图；附图16是附图1中感应定位板上的放大和检波电路原理图；附图17是附图1中感应定位板上的控制电路原理图；附图18是附图1中感应定位板上的接口电路原理图；附图19是附图1中感应定位板上的供电电路原理图；附图20是附图1中抛体9中的电路原理图。具体实施方式本专利技术的电磁定位装置，包括感应定位板4，感应定位板4一侧外边沿安装固定板1，在感应定位板4正面的固定板1上安装支撑座7，支撑座7下部安装轨道6，轨道6本文档来自技高网...

【技术保护点】
电磁定位装置，其特征在于：包括感应定位板（4），感应定位板（4）一侧外边沿安装固定板（1），在感应定位板（4）正面的固定板（1）上安装支撑座（7），支撑座（7）下部安装轨道（6），轨道（6）上放置抛体（9），支撑座（7）上安装滑动杆（8），滑动杆（8）上安装第一弹簧（18），滑动杆（8）长度方向一端位于抛体（9）一侧，滑动杆（8）另一端位于固定板（1）的外侧，感应定位板（4）的背面布置水平和垂直排列的线圈阵列电路，感应定位板（4）上设置USB接口，USB接口通过线路与计算机连接，抛体（9）有上壳体（11）和下壳体（15），上壳体（11）和下壳体（15）闭合后形成空腔，空腔内安装电池（12），电池（12）通过导线与电路板（13）连接，电路板（13）通过导线与磁芯线圈（14）连接。

【技术特征摘要】
1.电磁定位装置，其特征在于：包括感应定位板（4），感应定位板（4）一侧外边沿安装固定板（1），在感应定位板（4）正面的固定板（1）上安装支撑座（7），支撑座（7）下部安装轨道（6），轨道（6）上放置抛体（9），支撑座（7）上安装滑动杆（8），滑动杆（8）上安装第一弹簧（18），滑动杆（8）长度方向一端位于抛体（9）一侧，滑动杆（8）另一端位于固定板（1）的外侧，感应定位板（4）的背面布置水平和垂直排列的线圈阵列电路，感应定位板（4）上设置USB接口，USB接口通过线路与计算机连接，抛体（9）有上壳体（11）和下壳体（15），上壳体（11）和下壳体（15）闭合后形成空腔，空腔内安装电池（12），电池（12）通过导线与电路板（13）连接，电路板（13）通过导线与磁芯线圈（14）连接。2.根据权利要求1所述的电磁定位装置，其特征在于：支撑座（7）上开设第一通孔（27），第一通孔（27）上壁开设第二通孔（29），第一通孔（27）下壁开设第三通孔（30），第二通孔（29）和第三通孔（30）内安装连杆（31），连杆（31）中部开设卡槽（33），滑动杆（8）上设置限位齿（19），连杆（31）底端连接固定杆（36），固定杆（36）上安装第二弹簧（37）。3.根据权利要求2所述的电磁定位装置，其特征在于：第三通孔（30）下方开设第一行程孔（34），第一行程孔（34）下方开设第二行程孔（35），第一行程孔（34）直径大于第二行程孔（35）的直径。4.根据权利要求1所述的电磁定位装置，其特征在于：所述线圈阵列电路有第一环线圈（A），第一环线圈（A）的1/3处和2/3处分别设置第二环线圈（B）和第三环线圈（C），第一环线圈（A）、第二环线圈（B）和第三环线圈（C）依次重叠排列。5.根据权利要求1所述的电磁定位装置，其特征在于：感应定位板（4）上设置线圈阵列电路、放大和检波电路、控制电路及接口电路，线圈阵列电路接收抛体（9）内的磁芯线圈产生的交变磁场信号产生感应电动势，控制电路通过放大和检波电路检测出感应电动势生成的抛体（9）的位置信号，通过接口电路传输至计算机。6.根据权利要求1所述的电磁定位装置，其特征在于：所述线圈阵列电路中采用U1、U2、U3、U4、U5、U6和U77个模拟开关芯片，7个模拟开关芯片的型号均为74H4067。7.根据权利要求1所述的电磁定位装置，其特征在于：抛体9的电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯容士，李鼎，赵进，
申请(专利权)人：山东省远大网络多媒体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37