一种高等数学积分演示教具及其控制电路制造技术

本发明专利技术属于教学设备技术领域，具体的说是一种高等数学积分演示教具及其控制电路，包括操作台、升降装置、绘图装置、擦除装置和PLC控制器，操作台包括外框和面板；面板水平排列组成一整体供教师绘制图形进行积分教学，面板通过转轴转动安装在外框内，外框顶部内置有矩形空腔，面板上方的转轴端部固定有矩形磁铁，外框在矩形空腔的一端设置有直流电磁铁；直流电磁铁通过换向开关与直流电源相连接；升降装置用于实现操作台高度的调节；绘图装置安装在外框上，绘图装置用于实现自动在面板上绘制图形；擦除装置位于面板的背面，擦除装置用于将面板表面绘制的图形擦去。本发明专利技术提高了图形绘制的效率，教学效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种高等数学积分演示教具及其控制电路
本专利技术属于教学设备
，具体的说是一种高等数学积分演示教具及其控制电路。
技术介绍
积分是微积分学与数学分析里的一个核心概念。通常分为定积分和不定积分两种。直观地说，对于一个给定的正实值函数，在一个实数区间上的定积分可以理解为在坐标系平面上，由曲线、直线以及坐标轴所围成的曲边梯形的面积值。积分的一个严格的数学定义由黎曼给出的，黎曼的定义运用了极限的概念，把曲边梯形设想为一系列矩形组合的极限。从十九世纪起，更高级的积分定义逐渐出现，有了对各种积分区域上的各种类型的函数的积分。比如说，路径积分是多元函数的积分，积分的区间不再是一条线段，而是一条平面上或空间中的曲线段；在面积积分中，曲线被三维空间中的一个曲面代替。对微分形式的积分是微分几何中的基本概念。在高等数学教学中，积分是基础教学也是极其重要的，由于积分抽象，教学中往往通过图形辅助教学，帮助学生理解，然而在黑板上通过粉笔绘制图形时，绘制速度慢，影响教学。专利文献：一种高等数学积分演示工具，申请号：201620614796.4上述专利文献中，通过调节机构实现玻璃板竖直高度的调节以及桌面角度调节器实现玻璃板角度的调节，从而使玻璃板调整到合适的位置，便于学生观看，但该演示工具仍存在绘制图形慢、图形绘制质量不高的问题。
技术实现思路
为了弥补现有技术的不足，本专利技术提出的一种高等数学积分演示教具及其控制电路。本专利技术通过设置绘图装置与面板的配合，利用电脑控制绘图装置在面板所在的平面运动实现自动绘图，提高了绘图效率；同时采用面板在矩形磁铁和直流电磁铁的配合作用下能够发生一百八十度转动，使面板的正面和背面发生调转，当正面存在图形时，便可立即利用原来的背面进行下一次的绘制，再利用背面的擦除装置实现自动对面板绘制好的图形进行擦除，实现面板的自动清理，从而提高了图形绘制的效率，教学效率高。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：本专利技术所述的一种高等数学积分演示教具，包括操作台、升降装置、绘图装置、擦除装置和PLC控制器，所述操作台包括外框和面板，所述外框为矩形框架结构；所述面板为条状结构，面板数量至少为三，面板厚度小于2mm，面板位于外框内部，面板水平排列组成一整体供教师绘制图形进行积分教学，面板上下两端设置有转轴，面板通过转轴转动安装在外框内，外框顶部内置有矩形空腔，面板上方的转轴端部延伸到外框的矩形空腔内，面板上方的转轴端部固定有矩形磁铁，且相邻面板的转轴上的矩形磁铁在相互靠近的一端磁性相反，外框在矩形空腔的一端设置有直流电磁铁；所述直流电磁铁通过换向开关与直流电源相连接，通过换向开关使直流电磁铁磁性改变，从而使矩形磁铁转动，带动面板转动，使面板的背面转动到前方便于绘制新的图形；所述升降装置用于实现操作台高度的调节，升降装置包括上底板、下底板、连杆一、连杆二、螺母、螺杆和行走轮，所述上底板固定在操作台的下方；所述连杆一数量为二，连杆上端铰接上底板的下表面，连杆一在上底板的下方左右对称设置；所述螺母数量为二，螺母中间位置水平开设有螺纹孔，螺母上端与连杆一下端相铰接；所述连杆二与连杆一关于水平面对称布置，连杆二上端与螺母下端相铰接，连杆二下端与下底板相铰接；所述螺杆通过螺纹孔水平安装在两螺母上；所述行走轮安装在下底板的下方，行走轮用于驱动教具移动；所述绘图装置安装在外框上，绘图装置用于实现自动在面板上绘制图形，绘图装置包括滑块一、丝杠一、电机一、导杆一、丝杠二、滑块二、导杆二和电机二，所述丝杠一通过固定块水平安装在外框前端面的顶部；所述导杆一通过固定块水平安装在外框前端面的底部；所述滑块一数量为二，其中一滑块一通过螺纹连接安装在丝杠一上，另一滑块一滑动安装在导杆一上；所述电机一安装在外框上，电机一用于驱动丝杠一转动；所述丝杠二竖直安装在两滑块一上；所述滑块二数量为一，滑块二通过螺纹连接安装在丝杠二上，滑块二上靠近面板的端面上设置有粉笔夹头，粉笔夹头用于夹住粉笔实现绘图；所述导杆二两端分别固定在两滑块一上，滑块二竖直穿过导杆二；所述电机二安装在滑块一上，电机二用于驱动丝杠二转动，电机一和电机二均与PLC控制器电连接；所述擦除装置位于面板的背面，擦除装置用于将面板表面绘制的图形擦去，便于下一次的重新绘制，擦除装置包括安装块、弹簧一、活动块、刷板、导向杆、剪叉式升降机构和气缸一，所述矩形空腔的侧壁设置有滑槽，滑槽与矩形磁铁处于同一高度，滑槽位于面板的背面，滑槽内设置安装块和弹簧一，安装块在弹簧一的弹力作用下与矩形磁铁接触，安装块能够沿着滑槽水平移动；所述导向杆为弹性杆，导向杆位于面板的背面，导向杆上端铰接在安装块的底部，导向杆下端铰接在外框上，导向杆的存在使刷板能够始终与面板接触；所述活动块一上表面靠近左侧设置设置有光孔，活动块通过光孔安装在导向杆上，活动块位于面板的背面；所述剪叉式升降机构一端安装在活动块的底部，剪叉式升降机构另一端安装在外框上，剪叉式升降机构用于实现活动块的上下移动；所述刷板固定在活动块靠近面板的一端，刷板用于对面板表面进行擦除；所述气缸一安装在外框上，气缸一用于推动剪叉式升降机构运动。工作时，PLC控制器控制电机一和电机二工作，带动粉笔在面板上绘制图形，当需要绘制新的图形时，拨动换向开关使直流电源向直流电磁铁提供的电流方向改变，使直流电磁铁两端的磁性改变，从而矩形磁铁发生一百八十度转动，矩形磁铁的转动带动转轴转动，使面板同步转动，面板上绘制有图形的一面转动到背面，从而面板未绘制图形的一面转动到前方，便可以立即进行下一次的绘图，提高了教学效率；在矩形磁铁转动的过程中，矩形磁铁挤压安装块沿着滑槽运动，使导向杆发生倾斜，从而使刷板与面板之间的距离增大，便于面板顺利完成转动，矩形磁铁完成转动后，由于安装块始终与矩形磁铁接触，从而安装块运动到原位置，刷板重新与面板接触，然后气缸一推动剪叉式升降机构运动，推动活动块沿着导向杆上下运动，使刷板在面板上上下运动，对面板上绘制的图形进行擦除，便于下次的重新使用，省去了擦面板的时间，提高了效率。所述外框的滑槽内设置有气囊，气囊通过气管与储气罐相连；所述储气罐通过电磁阀和气管与气缸一相连通；所述电磁阀与PLC控制器相连。在矩形磁铁转动推动安装块向滑槽内运动时，安装块对气囊进行挤压使气囊产生压缩空气并储存在储气罐中，当面板转动结束时，电磁阀工作使储气罐内的压缩空气通过气管向气缸一供应，推动气缸一运动。所述剪叉式升降机构在相邻两级剪叉臂之间设置有气缸二，气缸二两端分别铰接在相邻两级剪叉臂上，相邻两气缸二之间通过气管实现连通；所述外框底部设置有水槽，最下方的气缸二通过气管与水槽相连，外框在面板的下方设置有出水口，出水口位置设置有雾化喷头，出水口与水槽相连通。气缸一推动剪叉式升降机构向下运动时，使气缸二被压缩产生压缩空气，产生的压缩空气喷入水槽中，使水槽中的水由出水口喷出，雾化喷头的存在使喷出的水呈雾状，水雾喷到面板背面，能够使面板上的粉笔字图形湿润，便于刷板的擦洗，同时避免了粉尘的产生，改善了教学环境。所述活动块在右下角设置有矩形凹槽；所述刷板为滚筒结构，滚筒两端水平安装在活动块的矩形凹槽内，活动块上设置有步进电机，步进电机与滚筒相连接，滚筒表面设置有刷毛。活动板沿着导向杆上下运动时，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高等数学积分演示教具，其特征在于：包括操作台(1)、升降装置(2)、绘图装置(3)、擦除装置(4)和PLC控制器，所述操作台(1)包括外框(11)和面板(12)，所述外框(11)为矩形框架结构；所述面板(12)为条状结构，面板(12)数量至少为三，面板(12)厚度小于2mm，面板(12)位于外框(11)内部，面板(12)水平排列组成一整体供教师绘制图形进行积分教学，面板(12)上下两端设置有转轴(13)，面板(12)通过转轴(13)转动安装在外框(11)内，外框(11)顶部内置有矩形空腔(111)，面板(12)上方的转轴(13)端部延伸到外框(11)的矩形空腔(111)内，面板(12)上方的转轴(13)端部固定有矩形磁铁(14)，且相邻面板(12)的转轴(13)上的矩形磁铁(14)在相互靠近的一端磁性相反，外框(11)在矩形空腔(111)的一端设置有直流电磁铁(15)；所述直流电磁铁(15)通过换向开关与直流电源相连接，通过换向开关使直流电磁铁(15)磁性改变，从而使矩形磁铁(14)转动，带动面板(12)转动，使面板(12)的背面转动到前方便于绘制新的图形；所述升降装置(2)用于实现操作台(1)高度的调节，升降装置(2)包括上底板(21)、下底板(22)、连杆一(23)、连杆二(24)、螺母(25)、螺杆(26)和行走轮(27)，所述上底板(21)固定在操作台(1)的下方；所述连杆一(23)数量为二，连杆上端铰接上底板(21)的下表面，连杆一(23)在上底板(21)的下方左右对称设置；所述螺母(25)数量为二，螺母(25)中间位置水平开设有螺纹孔，螺母(25)上端与连杆一(23)下端相铰接；所述连杆二(24)与连杆一(23)关于水平面对称布置，连杆二(24)上端与螺母(25)下端相铰接，连杆二(24)下端与下底板(22)相铰接；所述螺杆(26)通过螺纹孔水平安装在两螺母(25)上；所述行走轮(27)安装在下底板(22)的下方，行走轮(27)用于驱动教具移动；所述绘图装置(3)安装在外框(11)上，绘图装置(3)用于实现自动在面板(12)上绘制图形，绘图装置(3)包括滑块一(31)、丝杠一(32)、电机一、导杆一(33)、丝杠二(34)、滑块二(35)、导杆二和电机二(36)，所述丝杠一(32)通过固定块块安装在外框(11)前端面的顶部；所述导杆一(33)通过固定块水平安装在外框(11)前端面的底部；所述滑块一(31)数量为二，其中一滑块一(31)通过螺纹连接安装在丝杠一(32)上，另一滑块一(31)滑动安装在导杆一(33)上；所述电机一安装在外框(11)上，电机一用于驱动丝杠一(32)转动；所述丝杠二(34)竖直安装在两滑块一(31)上；所述滑块二(35)数量为一，滑块二(35)通过螺纹连接安装在丝杠二(34)上，滑块二(35)上靠近面板(12)的端面上设置有粉笔夹头，粉笔夹头用于夹住粉笔实现绘图；所述导杆二两端分别固定在两滑块一(31)上，滑块二(35)竖直穿过导杆二；所述电机二(36)安装在滑块一(31)上，电机二(36)用于驱动丝杠二(34)转动，电机一和电机二(36)均与PLC控制器电连接；所述擦除装置(4)位于面板(12)的背面，擦除装置(4)用于将面板(12)上绘制的图形擦去，便于下一次的重新绘制，擦除装置(4)包括安装块(41)、弹簧一、活动块(42)、刷板(43)、导向杆(44)、剪叉式升降机构(45)和气缸一(46)，所述矩形空腔(111)的侧壁设置有滑槽，滑槽与矩形磁铁(14)处于同一高度，滑槽位于面板(12)的背面，滑槽内设置安装块(41)和弹簧一，安装块(41)在弹簧一的弹力作用下与矩形磁铁(14)接触，安装块(41)能够沿着滑槽水平移动；所述导向杆(44)为弹性杆，导向杆(44)位于面板(12)的背面，导向杆(44)上端铰接在安装块(41)的底部，导向杆(44)下端铰接在外框(11)上，导向杆(44)的存在使刷板(43)能够始终与面板(12)接触；所述活动块(42)一上表面靠近左侧设置有光孔，活动块(42)通过光孔安装在导向杆(44)上，活动块(42)位于面板(12)的背面；所述剪叉式升降机构(45)一端安装在活动块(42)的底部，剪叉式升降机构(45)另一端安装在外框(11)上，剪叉式升降机构(45)用于实现活动块(42)的上下移动；所述刷板(43)固定在活动块(42)靠近面板(12)的一端，刷板(43)用于对面板(12)表面进行擦除；所述气缸一(46)安装在外框(11)上，气缸一(46)用于推动剪叉式升降机构(45)运动。...

【技术特征摘要】
1.一种高等数学积分演示教具，其特征在于：包括操作台(1)、升降装置(2)、绘图装置(3)、擦除装置(4)和PLC控制器，所述操作台(1)包括外框(11)和面板(12)，所述外框(11)为矩形框架结构；所述面板(12)为条状结构，面板(12)数量至少为三，面板(12)厚度小于2mm，面板(12)位于外框(11)内部，面板(12)水平排列组成一整体供教师绘制图形进行积分教学，面板(12)上下两端设置有转轴(13)，面板(12)通过转轴(13)转动安装在外框(11)内，外框(11)顶部内置有矩形空腔(111)，面板(12)上方的转轴(13)端部延伸到外框(11)的矩形空腔(111)内，面板(12)上方的转轴(13)端部固定有矩形磁铁(14)，且相邻面板(12)的转轴(13)上的矩形磁铁(14)在相互靠近的一端磁性相反，外框(11)在矩形空腔(111)的一端设置有直流电磁铁(15)；所述直流电磁铁(15)通过换向开关与直流电源相连接，通过换向开关使直流电磁铁(15)磁性改变，从而使矩形磁铁(14)转动，带动面板(12)转动，使面板(12)的背面转动到前方便于绘制新的图形；所述升降装置(2)用于实现操作台(1)高度的调节，升降装置(2)包括上底板(21)、下底板(22)、连杆一(23)、连杆二(24)、螺母(25)、螺杆(26)和行走轮(27)，所述上底板(21)固定在操作台(1)的下方；所述连杆一(23)数量为二，连杆上端铰接上底板(21)的下表面，连杆一(23)在上底板(21)的下方左右对称设置；所述螺母(25)数量为二，螺母(25)中间位置水平开设有螺纹孔，螺母(25)上端与连杆一(23)下端相铰接；所述连杆二(24)与连杆一(23)关于水平面对称布置，连杆二(24)上端与螺母(25)下端相铰接，连杆二(24)下端与下底板(22)相铰接；所述螺杆(26)通过螺纹孔水平安装在两螺母(25)上；所述行走轮(27)安装在下底板(22)的下方，行走轮(27)用于驱动教具移动；所述绘图装置(3)安装在外框(11)上，绘图装置(3)用于实现自动在面板(12)上绘制图形，绘图装置(3)包括滑块一(31)、丝杠一(32)、电机一、导杆一(33)、丝杠二(34)、滑块二(35)、导杆二和电机二(36)，所述丝杠一(32)通过固定块块安装在外框(11)前端面的顶部；所述导杆一(33)通过固定块水平安装在外框(11)前端面的底部；所述滑块一(31)数量为二，其中一滑块一(31)通过螺纹连接安装在丝杠一(32)上，另一滑块一(31)滑动安装在导杆一(33)上；所述电机一安装在外框(11)上，电机一用于驱动丝杠一(32)转动；所述丝杠二(34)竖直安装在两滑块一(31)上；所述滑块二(35)数量为一，滑块二(35)通过螺纹连接安装在丝杠二(34)上，滑块二(35)上靠近面板(12)的端面上设置有粉笔夹头，粉笔夹头用于夹住粉笔实现绘图；所述导杆二两端分别固定在两滑块一(31)上，滑块二(35)竖直穿过导杆二；所述电机二(36)安装在滑块一(31)上，电机二(36)用于驱动丝杠二(34)转动，电机一和电机二(36)均与PLC控制器电连接；所述擦除装置(4)位于面板(12)的背面，擦除装置(4)用于将面板(12)上绘制的图形擦去，便于下一次的重新绘制，擦除装置(4)包括安装块(41)、弹簧一、活动块(42)、刷板(43)、导向杆(44)、剪叉式升降机构(45)和气缸一(46)，所述矩形空腔(111)的侧壁设置有滑槽，滑槽与矩形磁铁(14)处于同一高度，滑槽位于面板(12)的背面，滑槽内设置安装块(41)和弹簧一，安装块(41)在弹簧一的弹力作用下与矩形磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿显亚，褚静，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34