一种多参数测量运动装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种多参数测量运动装置。多参数测量运动装置具有小车、轨道、弹射装置、无线接收器和软件模块。通过外力使小车沿轨道运动，在运动过程中通过小车内置传感器测量时间和位移、姿态以及受到的力，可以将测量的各种数据，通过有线和/或无线方式，实时传输到上位机，进行数据分析。进行数据分析。进行数据分析。

【技术实现步骤摘要】
一种多参数测量运动装置


[0001]本技术涉及智能器材
，具体涉及一种可测量多种参数的运动装置。

技术介绍

[0002]在科学探究活动中，普遍使用“轨道+小车”组合模式采集位移和时间量，但对于力和加速度等参数的测量，需要外接传感器配合小车进行，结构复杂，操作繁琐，效率低。如在专利文献1中，通过在轨道车辆上设置传感器装置，将生成信号传输至信号处理装置，对信号进行分析处理确定绝对速度。因此本领域需要一种运动装置，在实现采集位移和时间量的同时，其自身能够实现对力、加速度等参数的测量。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1：CN 106537155 A

技术实现思路

[0006]本技术提供一种多参数测量运动装置，包括：
[0007]小车、轨道、弹射装置、无线接收器和软件模块。
[0008]在一些实施例中，小车包括：车体、测钩、前轮、后轮、盘式挡光栅、车轮护板、配重块、内置配重块、内置磁铁、数据测量系统、控制电路、通信电路、电源电路，各个电路均内置在车体中，内置配重块、内置磁铁固定于车体内部。
[0009]车体包含上壳和下壳，上壳顶部有凹槽和铜螺母，通过紧固螺栓安装固定配重块，下壳安装有车轮护板(可旋转)用于保护车轮并防止小车离开轨道后任意滑动，车体下方安装前轮和后轮，前轮同轴安装盘式挡光栅，位移测量电路的编码器采用光电测量原理，用于获取小车运动的位移。
[0010]车体前端内部安装有应变计，应变计测量端安装有测钩(测钩可拆卸，安装其它配件)，测钩位于车体前端中央位置，可测量小车受到的推力或拉力。
[0011]车体底部两侧各设有一个轨道识别窗口，轨道识别电路的红外发光管通过窗口检测轨道上粘贴的刻度尺黑白条纹来确定小车是否放置在轨道上。
[0012]在一些实施例中，弹射装置固定在轨道上，为小车提供一个初始速度，且初始速度采用三档可调方式，弹射装置通过按压释放按键，通过压缩后的弹簧带动弹杆移动。
[0013]在一些实施例中，小车放在轨道上，可通过外力(手动或弹射装置)使小车沿轨道运动，在运动过程中通过小车内置传感器测量时间和位移、姿态(如小车放置角度、运动方向)以及受到的力，可以将测量的各种数据，通过有线和/或无线方式，实时传输到上位机，进行数据分析。
[0014]在一些实施例中，车轮护板15为带横截面的圆形不可拆卸件。
[0015]在一些实施例中，小车上设有调零模块，用于对力、位移等数据进行一键调零。
[0016]本技术让小车本身成为具有计时、测距、测力、测自身姿态、自动识别在轨状
Type
‑
C接口5、调零按键6、扩展接口7、电源键8、测钩9、轨道识别窗10。调零按键6用于对力、位移等数据进行一键调零。
[0037]图3示出了图1中轨道2的轨道图，轨道的一边粘贴刻度尺。图4示出了小车爆炸图，小车包括：车体、测钩9、前轮16、盘式挡光栅17、后轮18、车轮护板15、配重块14、内置配重块23、内置磁铁24、数据测量系统、控制电路、通信电路、电源电路，各个电路均内置在车体中。车体包含上壳11和下壳12，上壳11顶部有凹槽和铜螺母，通过紧固螺栓13安装固定配重块14，下壳安装有车轮护板15(可旋转)用于保护车轮并防止小车离开轨道后任意滑动，车体下方安装前轮16和后轮18，前轮同轴安装盘式挡光栅17，位移测量电路的编码器采用光电测量原理，用于获取小车运动的位移。车体前端内部安装有应变计19，应变计测量端安装有测钩9(测钩9可拆卸，安装其它配件)，测钩9位于车体前端中央位置，可测量小车受到的推力或拉力。车体底部两侧各设有一个轨道识别窗口，轨道识别电路的红外发光管20通过窗口检测轨道上粘贴的刻度尺黑白条纹来确定小车是否放置在轨道上。车体内部安装有电路板21、电池22、内置配重块23、内置磁铁24。车轮护板15为带横截面的圆形不可拆卸件。
[0038]图5示出了图1中弹射装置3的弹射装置外观结构图，弹射装置固定在轨道上，为小车提供一个初始速度，且初始速度采用三档可调方式，弹射装置通过按压释放按键25，通过压缩后的弹簧带动弹杆26移动。
[0039]更具体地，小车电路部分包含数据测量系统、控制电路、通信电路、电源电路、充电锂电池。数据测量系统与控制电路连接，通信电路与控制电路连接，电源电路分别与控制电路、通信电路、数据测量系统连接。数据测量系统包含力测量电路、姿态测量电路、位移测量电路、轨道识别电路中的一种或多种；数据测量系统的功能是采集力、小车姿态、位移、在轨状态数据。控制电路中的单片机的接口连接力测量电路、姿态测量电路、位移测量电路、轨道识别电路，功能是获取力、小车姿态、位移、在轨状态的原始数据并采用算法处理成实际值，通过有线和/或无线接口，将数据实时上传至上位机。通信电路包含有线通信电路和无线通信电路，功能是将力、小车姿态、位移、在轨状态数据实时上传给上位机。电源电路包含充电电池和电源管理电路，功能是将电池电压通过电源管理芯片进行稳压，给数据测量系统、主控电路、通信电路提供电源。
[0040]图6示出了多参数测量运动装置的电路框图。包含数据测量系统、控制电路、通信电路、电源电路。数据测量系统与控制电路连接，通信电路与控制电路连接，电源电路分别与控制电路、通信电路、数据测量系统连接。
[0041]图7示出了主控电路的电路图，主控电路采用32位单片机，单片机U3的第5引脚连接晶振XT1，用于提供时钟信号。单片机U3的第14～17引脚，与力测量电路的模数转换芯片芯片U2进行数据通讯。单片机U3的第45、46引脚，作为I2C接口1的总线，与加速度芯片U6进行数据通讯。单片机U3的第10、11、29、30引脚，与位移测量电路连接，作为编码器信号输入，获取位移原始数据。单片机U3的第10、11、29、30引脚，与位移测量电路连接，作为编码器信号输入。单片机U3的第25、26引脚与轨道识别电路连接，对在轨状态进行判断、识别。单片机U3的第12、13引脚，作为串口2，与无线通信电路连接，进行无线数据通讯。J1为单片机U3的程序下载接口，单片机U3的内部程序通过此接口下载，电容C9连接至单片机的复位引脚，去耦电容C3、C4、C5、C8分别连接在单片机U3的电源引脚。
[0042]图8示出了力测量电路的电路图，力测量敏感元件采用应变计，应变计信号通过J3
插座接入电路，芯片U2为专为高精度称重传感器而设计的24未A/D转换芯片，芯片U2的4V电源由电源电路提供。单片机可以通过I/O接口14、17管脚，选择芯片的采样频率，通过I/O接口15、16实时读取芯片转换的力数值并进行处理，并通过有线和/或无线方式，上传给上位机。
[0043]图9示出了位移测量电路的电路图，反射式编码器U1固定在车体上，获取与前轮同轴安装盘式挡光栅的信号，从而获得小车的运动信息，并通过单片机数据处理，转换为位移数据。
[0044]图10示出了姿态本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多参数测量运动装置，其特征在于，包括：移动装置，其内部设有测力传感器；轨道，所述移动装置沿所述轨道进行移动；所述移动装置包括盘式挡光栅，用于获取所述移动装置位移。2.根据权利要求1所述的多参数测量运动装置，其特征在于，所述移动装置底部两侧各设有一个轨道识别窗口，所述移动装置内部设有红外发光管。3.根据权利要求2所述的多参数测量运动装置，其特征在于，所述轨道上粘贴有刻度尺黑白条纹，所述红外发光管通过所述轨道识别窗口检测所述刻度尺黑白条纹确定所述移动装置是否放置在所述轨道上。4.根据权利要求1所述的多参数测量运动装置，其特征在于，所述移动装置还包括数据测量系统、控制电路、通信电路、电源电路、电池中的一个或多个。5.根据权利要求4所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鼎，赵进，李霞，李进，
申请(专利权)人：山东远大朗威教育科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：