大气压测量试验仪制造技术

本实用新型专利技术提供了一种大气压测量试验仪，教学试验装置技术领域，其包括底架，底架上固定设置有玻璃板，玻璃板上倒扣放置有橡皮碗，橡皮碗通过金属丝连接于拉力传感器上，拉力传感器固定于抬杆上，抬杆的一端与固定在底架上的第一支杆铰接；底架上还固定有第二支杆，第二支杆的顶部固定有U型块，U型块位于抬杆的下方；拉力传感器电连接于单片机的输入端，单片机的输出端电连接有显示屏。解决了在物理课程教学中无法在课堂上测量大气压强的问题。

Atmospheric pressure measuring tester

【技术实现步骤摘要】
大气压测量试验仪
本技术涉及教学试验装置
，特别是涉及一种大气压测量试验仪。
技术介绍
大气压的测量是初中物理非常重要的教学内容，准确测量大气压强的装置是托里拆利实验装置，但是托里拆利实验中所用的水银易挥发，且有毒，在教室里演示该实验，会损害学生健康，现在已经不允许在课堂上直接用托里拆利实验来测量大气压。用水来代替水银测定大气压强，水柱高10米,显然不可能在课堂直接演示。
技术实现思路
针对现有技术中的上述问题，本技术提供了一种大气压测量试验仪，解决了在物理课程教学中无法在课堂上测量大气压强的问题。为了达到上述专利技术目的，本技术采用的技术方案如下：提供一种大气压测量试验仪，其包括底架，底架上固定设置有玻璃板，玻璃板上倒扣放置有橡皮碗，橡皮碗通过金属丝连接于拉力传感器上，拉力传感器固定于抬杆上，抬杆的一端与固定在底架上的第一支杆铰接；底架上还固定有第二支杆，第二支杆的顶部固定有U型块，U型块位于抬杆的下方；拉力传感器电连接于单片机的输入端，单片机的输出端电连接有显示屏。进一步地，底架包括由四根金属杆焊接成矩形的外框以及固定第二支杆的加强杆，加强杆固定于外框内，第一支杆固定于外框上。结构简单、加工方便。进一步地，外框上设置有嵌装玻璃板的卡槽，卡槽内固定有胶条，达到牢固固定玻璃板的目的，防止在拉动橡皮碗时玻璃板移位。进一步地，玻璃板上设置有相互垂直的两条刻度线，橡皮碗放置于刻度线上。相互垂直的刻度线既能够对橡皮碗的放置位置进行准确定位，保证橡皮碗的垂直受力，还能够直接测量橡皮碗的直径，方便大气压强的计算。进一步地，拉力传感器的一端固定有第一挂钩，抬杆上固定有第二挂钩，金属丝一端固定于橡皮碗的顶部、另一端挂于第一挂钩上，拉力传感器挂于第二挂钩上。橡皮碗与拉力传感器的连接以及拉力传感器与抬杆的连接均采用金属线与挂钩的连接方式，既能够满足传递拉力时的牢固性，又方便试验结束后的拆卸和收纳，并且该连接方式结构简单、易于制造加工，节省了试验仪的成本。进一步地，拉力传感器和单片机置于控制盒中，控制盒固定于抬杆上。通过控制盒包裹拉力传感器和单片机，使整个试验仪规整有序，易于搬运，也能防止对内部的零部件造成损毁。进一步地，显示屏可拆卸安装于支杆上，电连接显示屏与单片机的连接线通过控制盒侧壁上的通孔引出。显示屏安装于第一支杆上，不跟随抬杆移动，可方便试验人员进行读数。本技术的有益效果为：通过抬杆增加力臂的长度，在拉动被大气压压在玻璃板上的橡皮碗时达到省力的目的以方便力气较小的女教师或学生进行试验操作；将对橡皮碗的施力方向设计成向上，在抬高抬杆时，为了防止整个装置随着移动，可以单个人用一只手压住底架另一只手抬高抬杆，抬高抬杆的力和压住底架的力朝向相反的方向，使得试验人员施力的总和均作用于橡皮碗上，提高了试验效率。在松开抬杆时，位于抬杆下方的第二支杆能够自动起到支撑抬杆的作用，防止拉力传感器与玻璃板碰撞，造成损毁；第二支杆顶部固定的U型块使抬杆能够准确落入到支撑作用范围内，增加第二支杆的支撑可靠性。由于在拉动橡皮碗的过程中拉力是一个变动的值，通过单片机将拉力传感器测得的拉力值数据显示在显示屏上，经过单片机的处理，可以在显示屏上显示拉力的瞬时值，也能够显示整个试验过程中的拉力最大值或最小值，以方便试验数据的采集。本方案中的大气压测量试验仪结构简单，方便加工制造；试验操作简便、安全，试验数据准确可靠，易于推广应用。附图说明图1为大气压测量试验仪的结构示意图。其中，1、底架；11、第一支杆；111、枢轴；12、外框；13、第二支杆；131、U型块；14、加强杆；2、玻璃板；21、刻度线；3、橡皮碗；4、金属丝；5、拉力传感器；51、第一挂钩；6、抬杆；61、第二挂钩；7、单片机；8、显示屏；9、控制盒。具体实施方式下面对本技术的具体实施方式进行描述，以便于本
的技术人员理解本技术，但应该清楚，本技术不限于具体实施方式的范围，对本
的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本技术的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本技术构思的专利技术创造均在保护之列。如图1所示，该大气压测量试验仪包括将整体固定于试验桌上的底架1，底架1包括由四根金属杆焊接成矩形的外框12以及固定第二支杆13的加强杆14，加强杆14的两端分别焊接的外框12相对的两根金属杆内侧，第一支杆11固定于外框12上。抬杆6的一端与第一支杆11的顶端铰接。第一支杆11的顶部开有贯穿其厚度的螺纹孔，在螺纹孔中拧入螺栓，并在端部用螺母锁紧，该螺栓即构成铰接的枢轴111。抬杆6上钻有通孔，该通孔的直径略大于枢轴111的直径，将抬杆6套装在枢轴111上，使抬杆6能够在枢轴111上旋转。第二支杆13用于支撑抬杆6施力的一端。第二支杆13垂直焊接在加强杆14上，在顶部焊接有一个U型块，U型块的上有一个U型槽，用于放置抬杆6，放置抬杆6在第二支杆13上上打滑。外框12上设置有嵌装玻璃板2的卡槽，卡槽内固定有胶条，将玻璃板2的四边卡在卡槽中，并通过胶条压紧固定。玻璃板2上设置有相互垂直的两条刻度线21，两条刻度线的相交处为零点，该零点与金属丝4在一条直线上。橡皮碗3倒扣放置于刻度线21上，通过橡皮碗3的边缘所处的刻线调整橡皮碗3的位置，使橡皮碗3的中心尽量对准零点。橡皮碗3倒扣后的顶部与金属丝4固定连接，优选地，可以将金属丝4采用粘胶剂粘接于橡皮碗3上，也可以在橡皮碗3上一体成型一金属钩，然后将金属丝4缠绕固定在该金属钩上。拉力传感器5的一端固定有第一挂钩51，抬杆6上固定有第二挂钩61，金属丝4一端固定于橡皮碗3的顶部、另一端挂于第一挂钩51上，拉力传感器5挂于第二挂钩61上。试验时，橡皮碗3挤压后吸附在光滑的玻璃板2面上，橡皮碗3内部为真空，此时橡皮碗3与玻璃板2之间的吸力就是大气压力。在抬高抬杆6的过程中，抬杆6拉动橡皮碗3脱离玻璃板2所需的拉力除以橡皮碗3与玻璃板2的接触面积即是大气压强。在拉动橡皮碗3脱离玻璃板2的过程中，如果用弹簧秤测该拉力，该拉力值一直处于变化中，无论是采集该拉力值的平均值还是最大值都有困难。所以采用拉力传感器5测量该拉力，通过单片机7对拉力传感器5采集到的信号处理后显示在显示屏8上，同时在单片机7上电连接一个SD卡用于存储测得的所有瞬时拉力值，通过程序控制单片机7显示在显示屏8上的数值，供试验人员或学生直观获得。拉力传感器5采用型号为CYT-201的柱式拉力传感器，两端设置有内螺纹，两端的外螺纹分别用于连接第一挂钩51和一个环形零件用于与第二挂钩61连接。单片机7采用STM32F103ZET6芯片，作用在拉力传感器5的拉力变化会导致拉力传感器5内电路中的阻值变化，从而影响拉力传感器输出的电流变化，该电流信号经过模/数转换电路转化为数字信号，然后输入到单片机7中。显示屏8采用四位数码管，通过单片机7的串口控制四位数码管的点亮，单片机控制数码管点亮为非常普通的现有技术，此处不赘述。或需要对所有采集到的瞬时拉力值进行分析，只需要导出SD卡内的数据即可。为了保护本试验仪中的电子元件，采用一个硬质的塑料盒作为控制盒9，控制盒9固定连接在抬杆6上，单片机7、模/数转换电路、SD卡及其他周边电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大气压测量试验仪，其特征在于，包括底架(1)，所述底架(1)上固定设置有玻璃板(2)，玻璃板(2)上倒扣放置有橡皮碗(3)，所述橡皮碗(3)通过金属丝(4)连接于拉力传感器(5)上，所述拉力传感器(5)固定于抬杆(6)上，所述抬杆(6)的一端与固定在所述底架(1)上的第一支杆(11)铰接；所述底架(1)上还固定有第二支杆(13)，所述第二支杆(13)的顶部固定有U型块(131)，所述U型块(131)位于所述抬杆(6)的下方；所述拉力传感器(5)电连接于单片机(7)的输入端，所述单片机(7)的输出端电连接有显示屏(8)。

【技术特征摘要】
1.一种大气压测量试验仪，其特征在于，包括底架(1)，所述底架(1)上固定设置有玻璃板(2)，玻璃板(2)上倒扣放置有橡皮碗(3)，所述橡皮碗(3)通过金属丝(4)连接于拉力传感器(5)上，所述拉力传感器(5)固定于抬杆(6)上，所述抬杆(6)的一端与固定在所述底架(1)上的第一支杆(11)铰接；所述底架(1)上还固定有第二支杆(13)，所述第二支杆(13)的顶部固定有U型块(131)，所述U型块(131)位于所述抬杆(6)的下方；所述拉力传感器(5)电连接于单片机(7)的输入端，所述单片机(7)的输出端电连接有显示屏(8)。2.根据权利要求1所述的大气压测量试验仪，其特征在于，所述底架(1)包括由四根金属杆焊接成矩形的外框(12)以及固定所述第二支杆(13)的加强杆(14)，所述加强杆(14)固定于所述外框(12)内，所述第一支杆(11)固定于所述外框(12)上。3.根据权利要求2所述的大气压测量试验仪，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：许德富，
申请(专利权)人：乐山师范学院，
类型：新型
国别省市：四川,51