專利名稱：氣墊導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種物理實(shí)驗(yàn)裝置，主要涉及一種氣墊導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集、傳送和實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)，屬于物理實(shí)驗(yàn)儀器領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
氣墊導(dǎo)軌是一種現(xiàn)代化的力學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器，它利用小型氣源將壓縮空氣送入導(dǎo)軌內(nèi)腔，空氣再由導(dǎo)軌表面上的小孔中噴出，在導(dǎo)軌表面與滑行器內(nèi)表面之間形成很薄的氣墊層。滑行器就浮在氣墊層上，與軌面脫離接觸，因而能在軌面上做近似無(wú)阻力的直線運(yùn)動(dòng)， 極大地減小了在力學(xué)實(shí)驗(yàn)中由于摩擦引起的誤差，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果接近理論值，可以對(duì)多種力學(xué)物理量進(jìn)行測(cè)定、對(duì)多個(gè)力學(xué)定律進(jìn)行驗(yàn)證。氣墊導(dǎo)軌能夠進(jìn)行多種實(shí)驗(yàn)，包括測(cè)量速率、加速度大小、彈簧振子簡(jiǎn)諧振動(dòng)的周期，驗(yàn)證彈性碰撞和非彈性碰撞條件下的動(dòng)量守恒、彈簧振子的機(jī)械能守恒等定律，其基本原理是都是對(duì)時(shí)間的測(cè)量，氣墊導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)就是采用數(shù)字毫秒計(jì)和光電門記錄滑行器在氣墊導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。然而，現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)過(guò)程都是學(xué)生對(duì)數(shù)字毫秒計(jì)的讀數(shù)進(jìn)行手抄，抄寫的時(shí)候需要不斷的按下數(shù)字毫秒計(jì)上相應(yīng)的擋光次數(shù)按鈕，所提交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告都是以手抄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的。這樣的實(shí)驗(yàn)過(guò)程存在三個(gè)問(wèn)題，第一對(duì)于學(xué)生的實(shí)驗(yàn)掌握程度不易了解，眾所周知，學(xué)生之間的抄襲現(xiàn)象是普遍存在的，如果學(xué)生在實(shí)驗(yàn)后抄襲了他人的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并以此來(lái)提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，實(shí)驗(yàn)老師對(duì)此并不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，因?yàn)閷W(xué)生的數(shù)據(jù)記錄過(guò)程完全是獨(dú)立于老師的，這樣導(dǎo)致的后果就是老師對(duì)于學(xué)生的實(shí)驗(yàn)掌握程度不能具有一個(gè)很好的了解，進(jìn)而導(dǎo)致對(duì)于教學(xué)質(zhì)量的評(píng)估出現(xiàn)偏差；第二，學(xué)生在數(shù)據(jù)記錄過(guò)程中費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，數(shù)據(jù)彼此間分立，容易產(chǎn)生錯(cuò)誤；第三，實(shí)驗(yàn)教師對(duì)學(xué)生數(shù)據(jù)的處理多憑經(jīng)驗(yàn)，在評(píng)分過(guò)程中不可避免的出現(xiàn)偏差。本發(fā)明就是針對(duì)上述的問(wèn)題而提出的，提供一種氣墊導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集、傳送和實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)，其能夠?qū)Χ喾N力學(xué)物理量進(jìn)行測(cè)定、對(duì)力學(xué)定律進(jìn)行驗(yàn)證，而且方便讀取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、傳送實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。在教學(xué)中，可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要，隨時(shí)更改實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，簡(jiǎn)單、易行。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，提供了一種氣墊導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集、傳送和實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)，包括氣墊導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)臺(tái)、嵌有單片機(jī)的電路板、與單片機(jī)相連用于觸發(fā)的光電門、藍(lán)牙無(wú)線傳輸模塊、液晶顯示器、用于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)收集和實(shí)時(shí)處理的計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)處理程序。在做氣墊導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)時(shí)，滑行器上附有遮光片，當(dāng)遮光片通過(guò)光電門時(shí)，會(huì)形成觸發(fā)信號(hào)。上述內(nèi)容均是現(xiàn)有技術(shù)，在此不再進(jìn)行贅述。本發(fā)明的特征在于將數(shù)字毫秒計(jì)改換為一嵌有單片機(jī)的電路板，使用該電路板上的單片機(jī)進(jìn)行計(jì)時(shí)。單片機(jī)與光電門連接，光電門會(huì)將遮光片通過(guò)光電門的時(shí)間信號(hào)傳給單片機(jī)，然后單片機(jī)將這些信號(hào)實(shí)時(shí)傳送并顯示在與其相連接的液晶顯示器上。學(xué)生全部測(cè)量所需數(shù)據(jù)后，按嵌有單片機(jī)的電路板上的 “發(fā)送”按鈕，包含上述數(shù)據(jù)和學(xué)生編號(hào)和姓名的數(shù)據(jù)包經(jīng)藍(lán)牙發(fā)射模塊發(fā)送到老師的計(jì)算機(jī)上，再由計(jì)算機(jī)接收后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行后續(xù)處理。通過(guò)上述裝置，就解決前述的問(wèn)題，每進(jìn)行一次實(shí)驗(yàn)之后，學(xué)生都能實(shí)時(shí)的在顯示器上看到該次的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，也即遮光片通過(guò)光電門所需的時(shí)間，如果對(duì)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果不滿意， 可直接將數(shù)據(jù)刪除，重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其最后看到的是一個(gè)整體的全部的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；再者，學(xué)生每次實(shí)驗(yàn)完畢后，都需要將包含有個(gè)人信息的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)送到老師的計(jì)算機(jī)上，能夠保證老師看到每個(gè)學(xué)生原始的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，有效的防止了學(xué)生之間抄襲現(xiàn)象的發(fā)生；第三，采用此系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)程序?qū)?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理并存儲(chǔ)后，可隨時(shí)調(diào)用，作為教師在給定實(shí)驗(yàn)報(bào)告分?jǐn)?shù)時(shí)的客觀依據(jù)，從而進(jìn)行方便、公正的實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)。


圖1為遮光片示意圖；圖2為氣墊導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)裝置數(shù)據(jù)的采集、傳送和接收模塊示意圖；在上述圖中，1 4表示遮光片的四條邊，5表示光電門，6表示單片機(jī)，7表示顯示器，8表示藍(lán)牙發(fā)射模塊，9表示配有藍(lán)牙接收模塊的計(jì)算機(jī)。
具體實(shí)施例圖1示出了本發(fā)明中遮光片部分，該遮光片與現(xiàn)有技術(shù)中的氣墊導(dǎo)軌裝置是一致的。附帶有遮光片的滑行器在氣墊導(dǎo)軌上滑行，代表一個(gè)做直線運(yùn)動(dòng)的物體。當(dāng)滑行器經(jīng)過(guò)設(shè)在某位置上的光電門時(shí)，遮光片對(duì)光電門進(jìn)行遮光。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)邊1擋住光時(shí)，計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，第二個(gè)邊2通過(guò)時(shí)繼續(xù)計(jì)時(shí)，當(dāng)?shù)谌齻€(gè)邊3再擋光時(shí)，停止計(jì)時(shí)。測(cè)出遮光片第一個(gè)邊1和第三個(gè)邊3之間的寬度ΔΧ和遮光時(shí)間At，就可以算出滑塊通過(guò)光電門的平
Ax
均速率7 = 7。由于ΔΧ比較小，且在ΔΧ范圍內(nèi)滑塊的速率變化也很小，故可以把上述平 At
均速率看成是滑行器經(jīng)過(guò)光電門時(shí)的瞬時(shí)速率。本發(fā)明的特征在于其還包括數(shù)據(jù)的采集、傳送和接收模塊，該模塊包括與光電門連接的單片機(jī)，該單片機(jī)用于接收從光電門傳送過(guò)來(lái)的遮光片經(jīng)過(guò)光電門的時(shí)間數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送并顯示在與單片機(jī)相連的顯示器上，并且，嵌有單片機(jī)的電路板上還設(shè)置有“發(fā)送”按鈕和藍(lán)牙發(fā)射模塊，通過(guò)按下所述按鈕，所述藍(lán)牙發(fā)射模塊會(huì)將包含有學(xué)生信息和上述數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)包傳送到老師計(jì)算機(jī)上的藍(lán)牙接收模塊，接收后在該計(jì)算機(jī)上存儲(chǔ)和處理。顯示器單片機(jī)芯片采集過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)，由一個(gè)8時(shí)TFT液晶顯示器將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和數(shù)據(jù)全部顯示出來(lái)。學(xué)生通過(guò)液晶屏觀察的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)具有整體感，可以通過(guò)對(duì)比不同測(cè)量組的數(shù)據(jù)，判斷實(shí)驗(yàn)中可能存在的操作錯(cuò)誤。對(duì)于錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，可由嵌有單片機(jī)的電路板上的 “刪除”鍵直接刪除。使用者還可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)中數(shù)據(jù)多少的不同，選擇不同的、合適尺寸的液晶顯不器。
數(shù)據(jù)傳送實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)臨時(shí)存儲(chǔ)在單片機(jī)中，嵌有單片機(jī)的電路板上設(shè)置有“發(fā)送” 按鈕，按一下該按鈕，則數(shù)據(jù)經(jīng)藍(lán)牙模塊通過(guò)藍(lán)牙無(wú)線信號(hào)發(fā)送出去。數(shù)據(jù)接收計(jì)算機(jī)上插有藍(lán)牙適配器做為藍(lán)牙接收模塊，可以接收藍(lán)牙信號(hào)。數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理計(jì)算機(jī)上有編寫好的程序，讀取藍(lán)牙適配器接收到的數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)到以學(xué)生學(xué)號(hào)和姓名為文件名的文件中，作為數(shù)據(jù)備份。同時(shí)，計(jì)算機(jī)程序還可對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，處理后的結(jié)果實(shí)時(shí)顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上，以方便教學(xué)的老師實(shí)時(shí)判斷學(xué)生做的實(shí)驗(yàn)好壞，以及為批改實(shí)驗(yàn)報(bào)告提供客觀依據(jù)，方便教師甄別學(xué)生數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。
權(quán)利要求
1.一種氣墊導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集、傳送和實(shí)時(shí)處理裝置，包括氣墊導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)臺(tái)、嵌有單片機(jī)的電路板、與單片機(jī)相連用于觸發(fā)的光電門、藍(lán)牙發(fā)射模塊、顯示器、用于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)收集和實(shí)時(shí)處理的配置藍(lán)牙接收模塊的計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)處理程序，在做氣墊導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)時(shí)，其特征在于使用該電路板上的單片機(jī)進(jìn)行計(jì)時(shí)，單片機(jī)與光電門連接，光電門會(huì)將遮光片通過(guò)光電門的時(shí)間信號(hào)傳給單片機(jī)，然后單片機(jī)將這些信號(hào)實(shí)時(shí)傳送并顯示在連接在單片機(jī)上的顯示器上，學(xué)生全部測(cè)量所需數(shù)據(jù)后，按嵌有單片機(jī)的電路板上的“發(fā)送”按鈕，包含上述數(shù)據(jù)和學(xué)生編號(hào)和姓名的數(shù)據(jù)包經(jīng)藍(lán)牙發(fā)射模塊發(fā)送到所述計(jì)算機(jī)上，再由計(jì)算機(jī)接收后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和后續(xù)處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，所述顯示器為液晶顯示器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，所述嵌有單片機(jī)的電路板上還設(shè)置有的“刪除”鍵，用于在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中刪除操作錯(cuò)誤的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
全文摘要
一種氣墊導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集、傳送和實(shí)時(shí)處理裝置，包括氣墊導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)臺(tái)、嵌有單片機(jī)的電路板、與單片機(jī)相連用于觸發(fā)的光電門、藍(lán)牙發(fā)射模塊、顯示器、用于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)收集和實(shí)時(shí)處理的配置藍(lán)牙接收模塊的計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)處理程序，在做氣墊導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)時(shí)，其特征在于使用該電路板上的單片機(jī)進(jìn)行計(jì)時(shí)，單片機(jī)與光電門連接，光電門會(huì)將遮光片通過(guò)光電門的時(shí)間信號(hào)傳給單片機(jī)，然后單片機(jī)將這些信號(hào)實(shí)時(shí)傳送并顯示在連接在單片機(jī)上的顯示器上，學(xué)生全部測(cè)量所需數(shù)據(jù)后，按嵌有單片機(jī)的電路板上的“發(fā)送”按鈕，包含上述數(shù)據(jù)和學(xué)生編號(hào)和姓名的數(shù)據(jù)包經(jīng)藍(lán)牙發(fā)射模塊發(fā)送到所述計(jì)算機(jī)上，再由計(jì)算機(jī)接收后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和后續(xù)處理。
文檔編號(hào)G09B23/10GK102354466SQ20111031755
公開(kāi)日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2011年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月14日
發(fā)明者任芝, 李松濤, 楊越, 王蘭謨 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué)(保定)