可远程控制的重力加速度物理实验系统技术方案

本发明专利技术公开了一种可远程控制的重力加速度物理实验系统，该系统包括实验本体、控制通信模块和远程设备，实验本体包括底座、支撑杆、物块、支架传动装置，测量组件和复位组件。复位组件包括发送装置、收集装置和复位传动装置，用于释放物块自由下落，接收下落后的物块，以及使物块恢复至初始位置。控制通信模块与实验本体电性连接，用于控制实验本体进行实验操作，接收和存储实验数据，还用于与远程设备通信。本发明专利技术公开的技术方案通过在传统重力加速度实验系统中引入复位组件和控制通信模块，使系统能远程控制，使用户可以在任何地方通过网络进行重力加速度的物理实验操作。络进行重力加速度的物理实验操作。络进行重力加速度的物理实验操作。

【技术实现步骤摘要】
可远程控制的重力加速度物理实验系统


[0001]本专利技术属于实验设备
，尤其涉及一种可远程控制的重力加速度物理实验系统。

技术介绍

[0002]重力加速度g是物理学中的一个重要物理量，它受物体所处位置的纬度、海拔以及地质构造等因素影响。因此，不同地区的g值一般都不相同。大学物理实验的g值测量方法有单摆法、自由落体运动法、倾斜气垫导轨法以及平衡法等。
[0003]现有技术中有很多对远程实验的服务器和终端设备进行描述，而实验本身的可远程性没有提出过讨论，尤其是大学物理实验错综复杂的实验器材搭建和操作使得远程化出现困难。

技术实现思路

[0004]为克服上述缺陷，本专利技术提供了一种可远程控制的重力加速度物理实验系统，本专利技术实际要解决的问题是使传统重力加速度物理实验系统可以远程反复操作，方便实验者通过网络操作实体物理实验获取真实实验数据。
[0005]为解决上述问题，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种可远程控制的重力加速度物理实验系统，该系统包括实验本体、控制通信模块和远程设备，所述实验本体包括：底座，支撑杆，物块，支架传动装置，测量组件和复位组件。所述支撑杆固定设置在所述底座上，所述支撑杆沿竖直方向设置。所述测量组件至少有两个，每一个测量组件包括一个支架和若干传感器，所述支架设置于所述支撑杆上，所述传感器固定设置在所述支架上，其中至少有一个支架连接于支架传动装置，由支架传动装置带动沿支撑杆移动。所述复位组件与所述控制通信模块电性连接，用于接收指令进行物块复位操作；所述复位组件包括发送装置、收集装置和复位传动装置；所述发送装置设置于所述支撑杆上，用于将物块静止于初始位置，并根据指令释放物块自由下落；所述收集装置设置于所述支撑杆上，所述收集装置设置有向上的开口，用于接收下落物块；所述复位传动装置固置于所述底座上，所述复位传动装置通过移动发送装置、收集装置和物块三种中的至少一种，以实现物块复位。所述控制通信模块与所述实验本体电性连接，用于控制所述实验本体进行实验操作，接收和存储实验数据，还用于与远程设备通信。
[0007]优选地，所述支撑杆设置有刻度，每一个所述测量组件还包括一个图像记录仪，各所述图像记录仪固置于各所述支架上，各所述图像记录仪用于图像采集对应所述支架在所述支撑杆的刻度信息，并发送至所述控制通信模块。
[0008]具体地，所述收集装置设置底部，用于将下落物块静止在收集装置内。所述发送装置与所述复位传动装置连接，所述复位传动装置带动所述发送装置沿支撑杆移动。
[0009]具体地，所述收集装置设置底部，用于将下落物块静止在收集装置内。所述收集装置与所述复位传动装置连接，所述复位传动装置带动所述收集装置沿支撑杆移动。
[0010]优选地，所述收集装置底部设置有开口，用于将接收到的物块输出至所述复位传动装置。所述复位传动装置设置进口端和出口端，所述进口端与所述收集装置联通，所述出口端与所述发送装置联通。
[0011]具体地，所述复位传动装置包括螺旋滑梯和爬升壁，所述爬升壁与所述螺旋滑梯外沿相切，所述进口端和所述出口端设置于爬升壁上，所述出口端设置凸缘，所述凸缘伸向所述发送装置。
[0012]进一步地，该系统还包括监控装置，所述监控装置用于对实验过程进行实时图像采集，获取实验全景数据，将实验全景数据发送至控制通信模块。
[0013]优选地，该系统还包括管壳，所述管壳轴线沿竖直方向，所述管壳下端闭合设置于底座上；所述管壳壁由透明材料制成；所述发送装置和所述收集装置设置于管壳内，所述测量组件设置于管壳外；所述管壳设置缺口，所述发送装置或所述收集装置经由缺口与所述复位传动装置连接。
[0014]优选地，所述发送装置包括电磁铁组件，所述物块由磁性材料制成。
[0015]优选地，所述收集装置还包括缓冲体，所述缓冲体由弹性材料制成或为软性网状结构。
[0016]优选地，所述传感器包括光电门，用于计时和/或测速，并用于将获取的数据发送给所述控制通信模块。
[0017]优选地，所述支架传动装置包括螺旋丝杆或皮带轮结构。
[0018]由上可知，本专利技术提供的技术方案有益效果是：
[0019]1)通过支架传动装置带动其中一个测量组件沿支撑杆移动，解决了自由落体法测重力加速度实验中的距离改变的可远程控制问题；
[0020]2)通过传感器测量瞬时速度，使自由落体法测重力加速度实验不需要读取空间信息，简化了系统；
[0021]3)通过复位组件不同移动方式实现下落物块初始位置的复位，使重力加速度实验可通过远程反复操作；
[0022]4)解决了下落物块的收集问题，使重力加速度实验系统无需人工干预就能实现稳定的远程操作。
附图说明
[0023]图1为本专利技术的一种A型实验本体的结构示意图；
[0024]图2为本专利技术的一种A型实验本体的部分结构放大图；
[0025]图3为本专利技术的B型实验本体的结构示意图；
[0026]图4为本专利技术的C型实验本体的结构示意图；
[0027]图5为本专利技术带管壳的实验本体结构示意图；
[0028]图6为本专利技术一种实施例的电路框图。
[0029]附图标记为：
[0030]1、底座；2、支撑杆；3、支架传动装置；4、测量组件；5、螺旋滑梯；6、发送装置；7、收集装置；8、螺旋丝杆；9、物块；10、爬升壁；41、第一测量组件；42、第二测量组件；11、管壳；12、凸缘。
具体实施方式
[0031]为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。应该理解，此处所描述的实施例仅用于解释本专利技术，但不用于限制本专利技术的范围。
[0032]本专利技术公开了一种可远程控制的重力加速度物理实验系统，该系统包括实验本体、控制通信模块和远程设备。
[0033]实施例一
[0034]请参阅附图1，图1为本专利技术的A型实验本体的结构示意图，由图可知，实验本体包括：底座1，支撑杆2，物块9，支架传动装置3，测量组件4和复位组件；支撑杆2固定设置在底座1上，支撑杆2沿竖直方向设置。控制通信模块包括主控芯片和逻辑电路板，控制通信模块与实验本体电性连接，用于控制实验本体进行实验操作，接收和存储实验数据，还用于与远程设备通信。
[0035]在本专利技术的实施例中，测量组件4优选为两个，第一测量组件41和第二测量组件42，第一测量组件41靠近支撑杆2顶部。在其他实施例中，测量组件4也可以为多个。在本专利技术实施例中，支撑杆2设置有刻度，每一个测量组件4包括一个支架、一个图像记录仪和一个传感器，传感器为光电门传感器，分别对应第一测量组件41和第二测量组件42的是第一光电门和第二光电门。图像记录仪和光电门固定设置于支架上。其中，第一测量组件41的支架与支架传动装置3连接，由支架传动装置3带动可沿支撑杆2移动，用以改变两个测量组件之间的垂直距离。在本专利技术实施例中，支架传动装置3包括本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可远程控制的重力加速度物理实验系统，该系统包括实验本体、控制通信模块和远程设备，其特征在于，所述实验本体包括：底座，支撑杆，物块，支架传动装置，测量组件和复位组件；所述支撑杆固定设置在所述底座上，所述支撑杆沿竖直方向设置；所述测量组件至少有两个，每一个测量组件包括一个支架和若干传感器，所述支架设置于所述支撑杆上，所述传感器固定设置在所述支架上，其中至少有一个支架连接于支架传动装置，由支架传动装置带动沿支撑杆移动；所述复位组件与所述控制通信模块电性连接，用于接收指令进行物块复位操作；所述复位组件包括发送装置、收集装置和复位传动装置；所述发送装置设置于所述支撑杆上，用于将物块静止于初始位置，并根据指令释放物块自由下落；所述收集装置设置于所述支撑杆上，所述收集装置设置有向上的开口，用于接收下落物块；所述复位传动装置固置于所述底座上，所述复位传动装置通过移动发送装置、收集装置和物块三种中的至少一种，以实现物块复位；所述控制通信模块与所述实验本体电性连接，用于控制所述实验本体进行实验操作，接收和存储实验数据，还用于与远程设备通信。2.根据权利要求1所述的重力加速度物理实验系统，其特征在于，所述支撑杆设置有刻度，每一个所述测量组件还包括一个图像记录仪，各所述图像记录仪固置于各所述支架上，各所述图像记录仪用于图像采集对应所述支架在所述支撑杆的刻度信息，并发送至所述控制通信模块。3.根据权利要求1所述的重力加速度物理实验系统，其特征在于，所述收集装置设置底部，用于将下落物块静止在收集装置内；所述复位传动装置包括螺旋丝杆或皮带轮结构，所述螺旋丝杆或皮带轮结构由步进电机控制，所述步进电机与控制通信模块电性连接。4.根据权利要求3所述的重力加速度物理实验系统，其特征在于，所述发送装置与所述复位传动装置连接，所述复位传动装置带动所述发送装置沿支撑杆移动。5.根据权利要求3所述的重力加速度物理实验系统，其特征在于，所述收集装置与所述复位传动装置连接，所述复位传动装置带动所述收集装置沿支撑杆移动。6.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑浩斌，欧阳建明，彭刚，罗剑，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：