專利名稱：氣墊導軌實驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
氣墊導軌實驗裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及一種物理實驗裝置，主要涉及一種氣墊導軌實驗數(shù)據(jù)的采集、傳送和實時處理系統(tǒng)，屬于物理實驗儀器領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
[0002]氣墊導軌是一種現(xiàn)代化的力學實驗儀器，它利用小型氣源將壓縮空氣送入導軌內(nèi)腔，空氣再由導軌表面上的小孔中噴出，在導軌表面與滑行器內(nèi)表面之間形成很薄的氣墊層?；衅骶透≡跉鈮|層上，與軌面脫離接觸，因而能在軌面上做近似無阻力的直線運動， 極大地減小了在力學實驗中由于摩擦引起的誤差，使實驗結(jié)果接近理論值，可以對多種力學物理量進行測定、對多個力學定律進行驗證。[0003]氣墊導軌能夠進行多種實驗，包括測量速率、加速度大小、彈簧振子簡諧振動的周期，驗證彈性碰撞和非彈性碰撞條件下的動量守恒、彈簧振子的機械能守恒等定律，其基本原理是都是對時間的測量，氣墊導軌實驗就是采用數(shù)字毫秒計和光電門記錄滑行器在氣墊導軌上運動的時間。[0004]然而，現(xiàn)有的實驗過程都是學生對數(shù)字毫秒計的讀數(shù)進行手抄，抄寫的時候需要不斷的按下數(shù)字毫秒計上相應的擋光次數(shù)按鈕，所提交的實驗報告都是以手抄的實驗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的。[0005]這樣的實驗過程存在三個問題，第一對于學生的實驗掌握程度不易了解，眾所周知，學生之間的抄襲現(xiàn)象是普遍存在的，如果學生在實驗后抄襲了他人的實驗數(shù)據(jù)，并以此來提交實驗報告，實驗老師對此并不能及時發(fā)現(xiàn)，因為學生的數(shù)據(jù)記錄過程完全是獨立于老師的，這樣導致的后果就是老師對于學生的實驗掌握程度不能具有一個很好的了解，進而導致對于教學質(zhì)量的評估出現(xiàn)偏差；第二，學生在數(shù)據(jù)記錄過程中費時、費力，數(shù)據(jù)彼此間分立，容易產(chǎn)生錯誤；第三，實驗教師對學生數(shù)據(jù)的處理多憑經(jīng)驗，在評分過程中不可避免的出現(xiàn)偏差。[0006]本實用新型就是針對上述的問題而提出的，提供一種氣墊導軌實驗數(shù)據(jù)的采集、 傳送和實時處理系統(tǒng)，其能夠?qū)Χ喾N力學物理量進行測定、對力學定律進行驗證，而且方便讀取實驗數(shù)據(jù)、傳送實驗數(shù)據(jù)、實時處理實驗數(shù)據(jù)。在教學中，可以根據(jù)實驗需要，隨時更改實驗內(nèi)容，簡單、易行。發(fā)明內(nèi)容[0007]根據(jù)本實用新型的一實施例，提供了一種氣墊導軌實驗數(shù)據(jù)的采集、傳送和實時處理系統(tǒng)，包括氣墊導軌實驗臺、嵌有單片機的電路板、與單片機相連用于觸發(fā)的光電門、 藍牙無線傳輸模塊、液晶顯示器、用于實驗數(shù)據(jù)收集和實時處理的計算機和數(shù)據(jù)處理程序。[0008]在做氣墊導軌實驗時，滑行器上附有遮光片，當遮光片通過光電門時，會形成觸發(fā)信號。上述內(nèi)容均是現(xiàn)有技術(shù)，在此不再進行贅述。本實用新型的特征在于將數(shù)字毫秒計改換為一嵌有單片機的電路板，使用該電路板上的單片機進行計時。單片機與光電門連接，光電門會將遮光片通過光電門的時間信號傳給單片機，然后單片機將這些信號實時傳送并顯示在與其相連接的液晶顯示器上。學生全部測量所需數(shù)據(jù)后，按嵌有單片機的電路板上的“發(fā)送”按鈕，包含上述數(shù)據(jù)和學生編號和姓名的數(shù)據(jù)包經(jīng)藍牙發(fā)射模塊發(fā)送到老師的計算機上，再由計算機接收后對數(shù)據(jù)進行后續(xù)處理。[0009]通過上述裝置，就解決前述的問題，每進行一次實驗之后，學生都能實時的在顯示器上看到該次的實驗數(shù)據(jù)，也即遮光片通過光電門所需的時間，如果對于實驗結(jié)果不滿意， 可直接將數(shù)據(jù)刪除，重新進行實驗，其最后看到的是一個整體的全部的實驗數(shù)據(jù)；再者，學生每次實驗完畢后，都需要將包含有個人信息的實驗數(shù)據(jù)發(fā)送到老師的計算機上，能夠保證老師看到每個學生原始的實驗數(shù)據(jù)，有效的防止了學生之間抄襲現(xiàn)象的發(fā)生；第三，采用此系統(tǒng)，計算機程序?qū)嶒灁?shù)據(jù)處理并存儲后，可隨時調(diào)用，作為教師在給定實驗報告分數(shù)時的客觀依據(jù)，從而進行方便、公正的實驗評價。


[0010]圖1為遮光片示意圖；[0011]圖2為氣墊導軌實驗裝置數(shù)據(jù)的采集、傳送和接收模塊示意圖；[0012]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，7表示顯示器，8表示藍牙發(fā)射模塊，9表示配有藍牙接收模塊的計算機。具體實施例[0013]圖1示出了本實用新型中遮光片部分，該遮光片與現(xiàn)有技術(shù)中的氣墊導軌裝置是一致的。[0014]附帶有遮光片的滑行器在氣墊導軌上滑行，代表一個做直線運動的物體。當滑行器經(jīng)過設在某位置上的光電門時，遮光片對光電門進行遮光。當?shù)谝粋€邊1擋住光時，計時器開始計時，第二個邊2通過時繼續(xù)計時，當?shù)谌齻€邊3再擋光時，停止計時。測出遮光片第一個邊1和第三個邊3之間的寬度ΔΧ和遮光時間At，就可以算出滑塊通過光電門的平 Ar均速率。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)過光電門時的瞬時速率。[0015]本實用新型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，該單片機用于接收從光電門傳送過來的遮光片經(jīng)過光電門的時間數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)實時傳送并顯示在與單片機相連的顯示器上，并且，嵌有單片機的電路板上還設置有“發(fā)送”按鈕和藍牙發(fā)射模塊，通過按下所述按鈕，所述藍牙發(fā)射模塊會將包含有學生信息和上述數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)包傳送到老師計算機上的藍牙接收模塊，接收后在該計算機上存儲和處理。[0016]顯示器單片機芯片采集過來的數(shù)據(jù)，由一個8時TFT液晶顯示器將實驗內(nèi)容和數(shù)據(jù)全部顯示出來。學生通過液晶屏觀察的實驗數(shù)據(jù)具有整體感，可以通過對比不同測量組的數(shù)據(jù)，判斷實驗中可能存在的操作錯誤。對于錯誤數(shù)據(jù)，可由嵌有單片機的電路板上的 “刪除”鍵直接刪除。使用者還可以根據(jù)實驗中數(shù)據(jù)多少的不同，選擇不同的、合適尺寸的液晶顯不器。[0017]數(shù)據(jù)傳送實驗數(shù)據(jù)臨時存儲在單片機中，嵌有單片機的電路板上設置有“發(fā)送” 按鈕，按一下該按鈕，則數(shù)據(jù)經(jīng)藍牙模塊通過藍牙無線信號發(fā)送出去。[0018]數(shù)據(jù)接收計算機上插有藍牙適配器做為藍牙接收模塊，可以接收藍牙信號。[0019]數(shù)據(jù)實時處理計算機上有編寫好的程序，讀取藍牙適配器接收到的數(shù)據(jù)，存儲實驗數(shù)據(jù)到以學生學號和姓名為文件名的文件中，作為數(shù)據(jù)備份。同時，計算機程序還可對實驗數(shù)據(jù)進行處理，處理后的結(jié)果實時顯示在計算機屏幕上，以方便教學的老師實時判斷學生做的實驗好壞，以及為批改實驗報告提供客觀依據(jù)，方便教師甄別學生數(shù)據(jù)的準確度。
權(quán)利要求1.一種氣墊導軌實驗裝置，包括氣墊導軌實驗臺、嵌有單片機的電路板、與單片機相連用于觸發(fā)的光電門、藍牙發(fā)射模塊、顯示器、用于實驗數(shù)據(jù)收集和實時處理的配置藍牙接收模塊的計算機和數(shù)據(jù)處理程序，在做氣墊導軌實驗時，其特征在于使用該電路板上的單片機進行計時，單片機與光電門連接，光電門會將遮光片通過光電門的時間信號傳給單片機，然后單片機將這些信號實時傳送并顯示在連接在單片機上的顯示器上，學生全部測量所需數(shù)據(jù)后，按嵌有單片機的電路板上的“發(fā)送”按鈕，包含上述數(shù)據(jù)和學生編號和姓名的數(shù)據(jù)包經(jīng)藍牙發(fā)射模塊發(fā)送到所述計算機上，再由計算機接收后對數(shù)據(jù)進行存儲和后續(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，所述嵌有單片機的電路板上還設置有的“刪除”鍵，用于在實驗過程中刪除操作錯誤的實驗數(shù)據(jù)。
專利摘要一種氣墊導軌實驗裝置，包括氣墊導軌實驗臺、嵌有單片機的電路板、與單片機相連用于觸發(fā)的光電門、藍牙發(fā)射模塊、顯示器、用于實驗數(shù)據(jù)收集和實時處理的配置藍牙接收模塊的計算機和數(shù)據(jù)處理程序，在做氣墊導軌實驗時，其特征在于使用該電路板上的單片機進行計時，單片機與光電門連接，光電門會將遮光片通過光電門的時間信號傳給單片機，然后單片機將這些信號實時傳送并顯示在連接在單片機上的顯示器上，學生全部測量所需數(shù)據(jù)后，按嵌有單片機的電路板上的“發(fā)送”按鈕，包含上述數(shù)據(jù)和學生編號和姓名的數(shù)據(jù)包經(jīng)藍牙發(fā)射模塊發(fā)送到所述計算機上，再由計算機接收后對數(shù)據(jù)進行存儲和后續(xù)處理。
文檔編號G09B23/10GK202258043SQ201120397460
公開日2012年5月30日 申請日期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 申請人:華北電力大學(保定)