一种傅科摆演示装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种傅科摆演示装置，包括：单摆，其具有摆线和摆球，所述摆线一端固定，另一端连接摆球，所述单摆的周期为T；永磁铁，其安装在摆球上；光电开关，其用于检测上方是否有摆球通过，当摆球通过时，光电开关的发射端和接收端之间光的强弱变化转化为电流的变化；PLC，其用于接收光电开关的电信号，并产生相应的控制指令；继电器，其用于接收PLC通断电的控制指令，并做出相应的动作；电磁线圈，其电源通断受控于上述继电器，用于吸引摆球上的永磁铁，为摆球提供补偿力。本发明专利技术实现长时间的摆动，可供观察的时间长，实验现象不断重复容易捕捉，整个结构稳定性高，满足长时间的循环演示，展示效果好。

A Foucault pendulum device

The invention discloses a Foucault pendulum device, including: having cycloid pendulum, and swing the ball, wherein one end of the cycloid is fixed, the other end is connected with the pendulum ball, the pendulum cycle is T; the permanent magnet is installed on a swing ball; photoelectric switch for detecting whether there is above the ball through. When put the ball through the transmitter, photoelectric switch and receiving end between the light intensity change into the current change; PLC, for receiving signal of photoelectric switch, and generates corresponding control instructions; relay for controlling the on-off of the receiving PLC order, and make the corresponding action of electromagnetic coil;, the switching of the power supply is controlled by the relay, which attracts the permanent magnet ball swing, swing the ball to provide force compensation. The invention realizes long time oscillation, can observe for a long time, the experiment phenomenon is repeated repeatedly and is easy to capture, the whole structure has high stability, and the utility model meets the long time cycle demonstration and has good display effect.

【技术实现步骤摘要】
一种傅科摆演示装置
本专利技术涉及一种在科教试验和娱乐活动中使用的装置。更具体地说，本专利技术涉及一种用于科教试验的傅科摆演示装置。
技术介绍
为了证明地球在自转，法国物理学家傅科（1819—1868）于1851年做了一次成功的摆动实验，傅科摆由此而得名。实验在法国巴黎先贤祠最高的圆顶下方进行，摆长67米，摆锤重28公斤，悬挂点经过特殊设计使摩擦减少到最低限度。这种摆惯性和动量大，因而基本不受地球自转影响而自行摆动，并且摆动时间很长。在傅科摆试验中，人们看到，摆动过程中摆动平面沿顺时针方向缓缓转动，摆动方向不断变化。分析这种现象，摆在摆动平面方向上并没有受到外力作用，按照惯性定律，摆动的空间方向不会改变，因而可知，这种摆动方向的变化，是由于观察者所在的地球沿着逆时针方向转动的结果，地球上的观察者看到相对运动现象，从而有力地证明了地球是在自转。现有的傅科摆用在科教试验中，具体来说，通常包括以下结构：摆线、摆球及摆球下方的底座，底座上标识有方向线。将摆球放置一定的高度，释放摆球，摆球摆动过程中摆动平面沿顺时针方向缓缓转动，相对底座上的方向线，摆动方向不断变化，判断出由于地球的自转导致此种现象的发生。现有技术中用于科教试验的傅科摆存在如下缺点：一、操作繁琐复杂，实现现象不易观察；二、摆球在摆动过程中由于空气阻力，能量很快，可供观察的时间少，实验现象不易捕捉；三、整个结构稳定性较低，不能满足长时间的循环演示，易损坏，返修率高。如何设计出一款傅科摆演示装置，其结构简单、易操作，能够提供补偿力，实现长时间的摆动，这是急需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术为了克服现有技术的缺陷，公开了一种傅科摆演示装置。本专利技术的一个目的在于，设计出一种傅科摆演示装置，结构简单、易操作，能够提供补偿力，实现长时间的摆动，展示效果好，且结构稳定，使用寿命长。为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种傅科摆演示装置，包括：单摆，其具有摆线和摆球，所述摆线一端固定，另一端连接摆球，所述单摆的周期为T；永磁铁，其安装在摆球上；光电开关，其用于检测上方是否有摆球通过，当摆球通过时，光电开关的发射端和接收端之间光的强弱变化转化为电流的变化；PLC，其用于接收光电开关的电信号，并产生相应的控制指令；继电器，其用于接收PLC通断电的控制指令，并做出相应的动作；电磁线圈，其电源通断受控于上述继电器，用于吸引摆球上的永磁铁，为摆球提供补偿力；电源，其为上述各电器元件提供电能；其中，当单摆的摆球通过最低点时记为0时，待略小于0.5T时间后，继电器闭合0.1-0.3s后再断开。优选的是，所述摆线通过第一固定丝与摆球连接固定。优选的是，所述第一固定丝呈圆锥体，圆锥体底面中部向外延伸出螺纹柱，螺纹柱上开设通孔一直延伸至圆锥体外，所述摆球上向心开设第一螺纹孔，所述第一固定丝的螺纹柱内插入固定摆线并旋入第一螺纹孔内。优选的是，所述永磁铁为圆环状，并通过第二固定丝与摆球连接固定。优选的是，所述第二固定丝呈圆锥体，圆锥体底面中部向外延伸出螺纹柱，所述摆球上向心开设第二螺纹孔，所述第二固定丝的螺纹柱上套接永磁铁并旋入第二螺纹孔内。优选的是，所述第一螺纹孔和第二螺纹孔相对摆球球心对称。优选的是，所述电磁线圈缠绕在光电开关外周。优选的是，所述电磁线圈和光电开关位于摆球自然下垂时的正下方位置。优选的是，所述电磁线圈和光电开关安装在底座内，底座边沿设有一周护栏。本专利技术至少包括以下有益效果：由于单摆的摆球上安装永磁铁，单摆在摆动过程中，PLC控制单摆下方的电磁线圈通断电，通过适时吸引永磁铁不断的给摆球补偿力，因此单摆能够长时间以相同振幅摆动，不会因空气阻力衰减停止，结构简单、易操作，能够提供补偿力，实现长时间的摆动，可供观察的时间长，实验现象不断重复容易捕捉，整个结构稳定性高，满足长时间的循环演示，展示效果好；由于摆线通过第一固定丝与摆球连接固定，因此便于摆线与摆球的连接，拆装快速便捷，结构新颖、稳定，返修率低，使用寿命长；由于永磁铁为圆环状，并通过第二固定丝与摆球连接固定，因此便于摆球与永磁铁的连接，拆装快速便捷，圆环状的永磁铁套接在第二固定丝上便于位置调节，定位效果好，结构新颖、稳定；由于电磁线圈缠绕在光电开关外周，因此结构紧凑，体积大大减小，整体性提高；由于电磁线圈和光电开关安装在底座内，底座边沿设有一周护栏，因此电磁线圈和光电开关集成安装在底座内，电路安全系数高，外观效果好，护栏避免试验受到外部环境干扰，提高产品演示的准确性。本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。附图说明图1为本专利技术的实施例中傅科摆演示装置的整体结构示意图；图2为本专利技术的实施例中傅科摆演示装置的电路图；图3为本专利技术的实施例中傅科摆演示装置摆球的放大剖视图；图4为本专利技术的实施例中傅科摆演示装置防护罩与三脚架的装配图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。图1至4示出了根据本专利技术的一种实现形式，其中包括：单摆1，所述单摆1具有摆线11和摆球12，所述摆线11一端固定，另一端连接摆球12，所述单摆1的周期为T，所述摆球12上安装永磁铁2，所述单摆1自然下垂时摆球12下方设置光电开关，所述光电开关信号输出端与信捷PLCXC2-16T的信号输入端连接，信捷PLCXC2-16T的信号输出端与固态继电器输入端连接，固态继电器的输出端分别连接电磁线圈的正负电源输入端，所述光电开关、信捷PLCXC2-16T和固态继电器的电能均由24V直流电源提供，所述电磁线圈的电能由48V直流电源提供，所述24V、48V直流电源由电源变压器转换电网电压获得，当单摆1的摆球12通过最低点时记为0时，待略小于0.5T时间后，信捷PLCXC2-16T将信号传输至固态继电器，固态继电器接通电磁线圈电源0.2s后再断开。本专利技术单摆的摆球上安装永磁铁，单摆在摆动过程中，PLC控制单摆下方的电磁线圈通断电，通过适时吸引永磁铁不断的给摆球补偿力，因此单摆能够长时间以相同振幅摆动，不会因空气阻力衰减停止，结构简单、易操作，能够提供补偿力，实现长时间的摆动，可供观察的时间长，实验现象不断重复容易捕捉，整个结构稳定性高，满足长时间的循环演示，展示效果好。单摆1用于证明单摆在摆动过程受地球自转影响；摆线11和摆球12构成单摆的要件；永磁铁2用于与通电后的电磁线圈产生相吸作用；光电开关，其用于检测上方是否有摆球通过，当摆球通过时，光电开关的发射端和接收端之间光的强弱变化转化为电流的变化；信捷PLCXC2-16T用于接收光电开关的电信号，并产生相应的控制指令；固态继电器用于接收PLC通断电的控制指令，并做出相应的动作；电磁线圈用于吸引摆球上的永磁铁，为摆球提供补偿力；24V、48V直流电源为上述各电器元件提供电能。在这种技术方案中，将单摆的摆球向一侧提升一定的高度，摆线拉直，摆线与竖直方向的夹角不大于10度，然后释放摆球，同时为各电器元件通电。单摆的摆球上安装永磁铁，单摆在摆动过程中，PLC控制单摆下方的电磁线圈通断本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种傅科摆演示装置，其特征在于，包括：单摆，其具有摆线和摆球，所述摆线一端固定，另一端连接摆球，所述单摆的周期为T；永磁铁，其安装在摆球上；光电开关，其用于检测上方是否有摆球通过，当摆球通过时，光电开关的发射端和接收端之间光的强弱变化转化为电流的变化；PLC，其用于接收光电开关的电信号，并产生相应的控制指令；继电器，其用于接收PLC通断电的控制指令，并做出相应的动作；电磁线圈，其电源通断受控于上述继电器，用于吸引摆球上的永磁铁，为摆球提供补偿力；电源，其为上述各电器元件提供电能；其中，当单摆的摆球通过最低点时记为0时，待略小于0.5T时间后，继电器闭合0.1‑0.3s后再断开。

【技术特征摘要】
1.一种傅科摆演示装置，其特征在于，包括：单摆，其具有摆线和摆球，所述摆线一端固定，另一端连接摆球，所述单摆的周期为T；永磁铁，其安装在摆球上；光电开关，其用于检测上方是否有摆球通过，当摆球通过时，光电开关的发射端和接收端之间光的强弱变化转化为电流的变化；PLC，其用于接收光电开关的电信号，并产生相应的控制指令；继电器，其用于接收PLC通断电的控制指令，并做出相应的动作；电磁线圈，其电源通断受控于上述继电器，用于吸引摆球上的永磁铁，为摆球提供补偿力；电源，其为上述各电器元件提供电能；其中，当单摆的摆球通过最低点时记为0时，待略小于0.5T时间后，继电器闭合0.1-0.3s后再断开。2.如权利要求1所述的傅科摆演示装置，其特征在于，所述摆线通过第一固定丝与摆球连接固定。3.如权利要求2所述的傅科摆演示装置，其特征在于，所述第一固定丝呈圆锥体，圆锥体底面中部向外延伸出螺纹柱，螺纹柱上开...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁宝成，
申请(专利权)人：江苏科学梦创展科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32