一种用于制备氯气的实物交互套件及其使用方法技术

本发明专利技术提出了一种用于制备氯气的实物交互套件及其使用方法，套件包括分液漏斗模型、铁架台模型、摄像设备、微处理器和智能终端；分液漏斗模型的采用红外发射管发出红外射线，另外一端接收，同时在通道中设置遮光板，在其转动中，通过判断遮住的红外射线的顺序和旋转角度，模拟分液漏斗控制流速。使用铁架台模型调整圆底烧瓶的高度，当圆底烧瓶与石棉瓦接触时，电子拉力计测的拉力发送给微处理器。摄像设备获取实验器材的标签，微处理器对数据进行处理发送给智能终端。本发明专利技术还提出了套件的使用方法。本发明专利技术采用虚拟系统和实物套件融合的方式，AR系统对实验者的操作步骤进行指导，减少实验危险的发生，在AR系统实时显示实验的真实效果。

A Kit of Physical Interaction for the Preparation of Chlorine and Its Application

The invention provides a kind of physical interaction kit for preparing chlorine gas and its application method, which includes a separating funnel model, an iron platform model, a camera device, a microprocessor and an intelligent terminal. The separating funnel model uses an infrared emitter to emit infrared rays, and receives them at the other end. At the same time, a light shield is set in the channel. During its rotation, the infrared radiation is judged to be occluded. The order and rotation angle of the lines are simulated to control the flow velocity of the separating funnel. The height of round-bottomed flask is adjusted by the iron platform model. When the round-bottomed flask contacts the asbestos tile, the tension measured by the electronic tensiometer is sent to the microprocessor. The camera obtains the label of the experimental equipment, and the microprocessor processes the data and sends it to the intelligent terminal. The invention also provides a method for using the kit. The invention adopts the way of integration of virtual system and physical kit. The AR system guides the operation steps of the experimenter, reduces the occurrence of experimental danger, and displays the real effect of the experiment in real time in the AR system.

【技术实现步骤摘要】
一种用于制备氯气的实物交互套件及其使用方法
本专利技术涉及化学实验制备氯气
，具体提供了一种用于制备氯气的实物交互套件及其使用方法。
技术介绍
氯气，在常温常压下为黄绿色，有强烈刺激性气味的有毒气体，吸入少量的氯气便会使鼻腔和喉头粘膜受到刺激，引起胸部疼痛和咳嗽，吸入大量氯气则会中毒致死。在实验室系统下，氯气的实验室制法一般采用MnO2和浓盐酸在加热条件下反应得到。传统的氯气制取实验，要求实验装置封闭严，浓盐酸的浓度，以及加热条件均有要求。在现有的实验系统中，还无法做到通过调节实验器件的高度，或者液体的流速等来实时显示实验的效果，并通过虚拟系统指导实验人员实验，来减少因为实验操作失误带来的伤害，以及更直观的显示实现的效果。
技术实现思路
针对以上缺点，本专利技术实施例提出了一种用于制备氯气的实物交互套件及其使用方法，实现了实物套件和虚拟系统的交互，便于观察实验效果，以及减少因实验操作失误带来的伤害。一种用于制备氯气的实物交互套件，所述套件包括分液漏斗模型、铁架台模型、摄像设备、微处理器和智能终端；所述分液漏斗模型的一端采用红外发射管发出红外射线，另外一端接收，同时在发射和接收的通道中设置遮光板，在所述分液漏斗模型转动中，通过判断遮光板遮住的红外射线的顺序和旋转角度，进而模拟分液漏斗控制流速；所述铁架台模型的铁环和铁夹中间安装电子拉力计，当使用铁架台模型调整圆底烧瓶的高度，使圆底烧瓶与石棉瓦接触时，将电子拉力计测到的拉力发送给微处理器，所述微处理器获取铁夹相对于铁环的高度，并发送给智能终端；所述摄像设备用于获取制备氯气的实验器材的标签，并发送给智能终端，被智能终端的AR系统识别，所述AR系统建立实验模型和呈现实验过程；所述微处理器用于获取分液漏斗模型的旋转方向和旋转角度以及铁架台模型上铁夹相对于铁环的高度，并发送给智能终端。进一步的，所述分液漏斗模型的一端采用三个红外发射管发出三条红外射线，并分别对三个红外发射管编号，在所述分液漏斗模型转动中，所述遮光板遮住所述三条红外射线中的一条。进一步的，所述微处理器分别通过数据线与三个红外发射管相连。进一步的，所述微处理器位于铁架台模型的底座上；所述微处理器通过电源模块与电子拉力计相连。进一步的，所述电子拉力计的底部固定在铁环上，所述电子拉力计的顶部固定在铁夹上。进一步的，所述电子拉力计的拉力为F；所述F＝k×Δx所述k为弹簧的劲度系数；所述Δx为弹簧的的拉伸量；此时铁架台模型上铁夹相对于铁环的高度h＝l电+Δx；所述l电为电子拉力计固有的长度。进一步的，所述微处理器通过串口所述智能终端相连。进一步的，所述制备氯气的实验器材还包括带标签的圆底烧瓶、带标签的酒精灯、带饱和食盐水标签的烧杯、带浓硫酸标签的烧杯、带集气瓶标签的烧杯、带标签的集气瓶、带标签的玻璃导管；所述的标签均通过高清设备被智能终端的AR系统识别。一种用于制备氯气的实物交互套件的使用方法，是基于一种用于制备氯气的实物交互套件实现的，包括以下步骤：将分液漏斗模型、铁架台模型、带标签的圆底烧瓶、带标签的酒精灯、带饱和食盐水标签的烧杯、带浓硫酸标签的烧杯、带集气瓶标签的烧杯、带标签的集气瓶、带标签的玻璃导管按照制作氯气的实验顺序依次连接；通过高清设备获取所述的标签，在AR系统识别各标签，并采用Unity3D建立实验器材模型；通过调节铁架台模型中铁夹相对于铁环的高度h或者分液漏斗模型的旋转方向和旋转角度，在AR系统场景观察实验效果；整理实验器材，按照顺序取下实验器材，AR系统检测顺序。
技术实现思路
中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是专利技术所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：本专利技术实施例提出了一种用于制备氯气的实物交互套件及其使用方法，该实物交互套件包括分液漏斗模型、铁架台模型、摄像设备、微处理器和智能终端；分液漏斗模型的一端采用红外发射管发出红外射线，另外一端接收，同时在发射和接收的通道中设置遮光板，在分液漏斗模型转动中，通过判断遮光板遮住的红外射线的顺序和旋转角度，进而模拟分液漏斗控制流速。铁架台模型的铁环和铁夹中间安装电子拉力计，当使用铁架台模型调整圆底烧瓶的高度，使圆底烧瓶与石棉瓦接触时，将电子拉力计测到的拉力发送给微处理器，微处理器获取铁夹相对于铁环的高度，并发送给智能终端。摄像设备用于获取制备氯气的实验器材的标签，并发送给智能终端，被智能终端的AR系统识别，AR系统建立实验模型和呈现实验过程；微处理器用于获取分液漏斗模型的旋转方向和旋转角度以及铁架台模型上铁夹相对于铁环的高度，并发送给智能终端。基于本专利技术提出的一种用于制备氯气的实物交互套件，还提出了一种用于制备氯气的实物交互套件的使用方法。本专利技术设计了分液漏斗模型，以转动一圈为一次有效的转动调节，可以很好的模仿分液漏斗调节试剂流速的过程。转动外部转轮，我们将感光板捕获的信号发送到微处理器，判断顺时针转动一周，还是逆时针转动一周。微处理器将此结果传送到智能终端，AR系统对传递参数做出实时响应。铁架台模型一方面模仿了实际铁架台的调节铁夹高度的操作过程，引用电子测力计，间接测量出铁夹的上升值Δx，通过公式科技得出铁架台相对于铁环的高度，从而较为精确的传递出高度值，在铁架台的底部安装了微型电源和微处理器，便于对接收到的数字信号和电信号进行处理，方便试验中必要的交互信息的传递。实物交互套件，采用虚拟系统和实物套件融合的方式进行化学实验，AR系统可以对实验者的操作步骤进行指导，减少实验危险的发生，另外在AR系统实时显示实验的真实效果，便于观察实验效果。附图说明图1是基于本专利技术实施例1提出的分液漏斗模型结构示意图；图2是基于本专利技术实施例1提出的铁架台模型结构示意图；图3是基于本专利技术实施例1提出的电子拉力计内部结构原理图；图4是本专利技术实施例1提出的一种用于制备氯气的实验整体连接图；图5是基本本专利技术实施例1提出的一种用于制备氯气的实物交互套件的使用方法流程图；图6是基本专利技术实施例1提出的一种实物交互套件制取氯气的算法流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。实施例1本专利技术实施例1提出了一种用于制备氯气的实物交互套件及其使用方法。该实物交互套件包括分液漏斗模型、铁架台模型、摄像设备、微处理器和智能终端；分液漏斗模型的一端采用红外发射管发出红外射线，另外一端接收，同时在发射和接收的通道中设置遮光板，在分液漏斗模型转动中，通过判断遮光板遮住的红外射线的顺序和旋转角度，进而模拟分液漏斗控制流速。如图1是所示为基于本专利技术实施例1提出的分液漏斗模型结构示意图；把活塞替换成设计的角本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制备氯气的实物交互套件，其特征在于，所述套件包括分液漏斗模型、铁架台模型、摄像设备、微处理器和智能终端；所述分液漏斗模型的一端采用红外发射管发出红外射线，另外一端接收，同时在发射和接收的通道中设置遮光板，在所述分液漏斗模型转动中，通过判断遮光板遮住的红外射线的顺序和旋转角度，进而模拟分液漏斗控制流速；所述铁架台模型的铁环和铁夹中间安装电子拉力计，当使用铁架台模型调整圆底烧瓶的高度，使圆底烧瓶与石棉瓦接触时，将电子拉力计测到的拉力发送给微处理器，所述微处理器获取铁夹相对于铁环的高度，并发送给智能终端；所述摄像设备用于获取制备氯气的实验器材的标签，并发送给智能终端，被智能终端的AR系统识别，所述AR系统建立实验模型和呈现实验过程；所述微处理器用于获取分液漏斗模型的旋转方向和旋转角度以及铁架台模型上铁夹相对于铁环的高度，并发送给智能终端。

【技术特征摘要】
1.一种用于制备氯气的实物交互套件，其特征在于，所述套件包括分液漏斗模型、铁架台模型、摄像设备、微处理器和智能终端；所述分液漏斗模型的一端采用红外发射管发出红外射线，另外一端接收，同时在发射和接收的通道中设置遮光板，在所述分液漏斗模型转动中，通过判断遮光板遮住的红外射线的顺序和旋转角度，进而模拟分液漏斗控制流速；所述铁架台模型的铁环和铁夹中间安装电子拉力计，当使用铁架台模型调整圆底烧瓶的高度，使圆底烧瓶与石棉瓦接触时，将电子拉力计测到的拉力发送给微处理器，所述微处理器获取铁夹相对于铁环的高度，并发送给智能终端；所述摄像设备用于获取制备氯气的实验器材的标签，并发送给智能终端，被智能终端的AR系统识别，所述AR系统建立实验模型和呈现实验过程；所述微处理器用于获取分液漏斗模型的旋转方向和旋转角度以及铁架台模型上铁夹相对于铁环的高度，并发送给智能终端。2.根据权利要求1所述的一种用于制备氯气的实物交互套件，其特征在于，所述分液漏斗模型的一端采用三个红外发射管发出三条红外射线，并分别对三个红外发射管编号，在所述分液漏斗模型转动中，所述遮光板遮住所述三条红外射线中的一条。3.根据权利要求1或2所述的一种用于制备氯气的实物交互套件，其特征在于，所述微处理器分别通过数据线与三个红外发射管相连。4.根据权利要求1所述的一种用于制备氯气的实物交互套件，其特征在于，所述微处理器位于铁架台模型的底座上；所述微处理器通过电源模块与电子拉力计相连。5.根据权利要求1所述的一种用于制备氯气的实物交互套件...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯志全，王康，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东,37