一种测量重力加速度的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种测量重力加速度的装置，主要包括底座、竖杆、升降装置、步进电机、周期采集板、摆线收放装置和单片机主控板，所述竖杆与底座固定在一起，竖杆顶端设有摆线收放装置和升降装置，所述升降装置设有步进电机，所述单片机主控板设在底座上。其具有能自动测量摆线的精确的长度、摆线收放自如、自动累计每次实验的摆动次数、自我检测的技术优势。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种测量重力加速度的装置，具体是一种单摆实验仪器，可直接用于科研测量和教学实验。
技术介绍
目前，公知的单摆实验仪器大致有如下两种一、传统的单摆实验仪器，摆长的长度、摆球的直径及摆动的周期都要靠实验者来观察。并且摆长的测量往往使用米尺，米尺的精度低(1mm)，并且在测量时由于人眼的不同会带来视觉误差，这样仅长度测量就有很大的误差。在摆动周期次数上使用人眼观测，由于实验用累计放大法测出摆长在L时，摆动多个周期(一般50个周期)来减弱秒表启动和停止引起的及时误差。但是由于次数太多，实验者很可能会少算1/4周期甚至1/2周期的情况。所以传统的单摆实验仪器测量误差大且繁琐。二、经改进型的单摆实验仪器，摆长的长度不可改变(一般为1. 2m)，或者可改变但是还是用米尺测量。测量时还是存在误差。摆动的周期及摆动次数不再由实验者记录，改为可编程芯片计内部的定时器计时，配合外部的高速光电门或者霍尔元件，这可以提高周期测量的准确度，但是高速光电门昂贵，不适合大规模购买；用带霍尔元件的单摆实验仪器，霍尔元件离钢体摆球不能超过lcm，这就给实验操作带来了限制，一旦霍尔元件摆球的距离超过1cm，就有可能造成实验重做的结果。
技术实现思路
为了克服现有的单摆实验仪器测量摆长误差大、价格昂贵及记录摆动次数有限的不足，本技术提供一种测量重力加速度的装置(单摆实验仪器)，本单摆实验仪器能自动测量出单摆摆线的精确长度(精度0. 157mm)，并采用新型单片机对光输入信号进行数据贮存和处理，能自动记录、贮存多组实验结果数据，并且能够精确地计算出多组实验数据的平均值。内部存储全国重要城市的重力加速度，可以作为实验结果的参考。本技术采用的技术方案是一种测量重力加速度的装置，主要包括底座、竖杆、升降装置、步进电机、周期采集板、摆线收放装置和单片机主控板，所述竖杆与底座固定在一起，竖杆顶端设有摆线收放装置和升降装置，所述升降装置设有步进电机，所述单片机主控板设在底座上。所述周期采集板开有小口。所述摆线收放装置与摆线、摆球连接，摆线传过周期采集板上的小口。还设有角度尺，所述周期采集板紧挨着角度尺，但位于角度尺的上方。 所述摆线收放装置还设有夹线夹。所述步进电机转轴上固定有滑轮。所述竖杆的长度为75-90cm，所述底座长度为25-30cm、宽度为22-27cm。更加优选的，所述竖杆的长度为 80. 1cm，所述底座长度为27. 0cm、宽度为25. Ocm0前面所述的装置，优选的方案是，所述单片机主控板采用STC12C5A60S2单片机为主控芯片。所述单片机主控板、周期采集板及摆线收放装置由信号线连接。本技术有两大部分机械部分和控制部分。机械部分有底座，竖杆，摆线，摆球，角度尺。控制部分有单片机主控板，周期采集板及摆线收放装置。控制部分由信号线连接。竖杆、底座固定在一起。摆线收放装置在竖杆的顶端。角度尺在竖杆的中间位置(可调)。周期采集板紧挨着角度尺，但在角度尺的上方。单片机的主控板在底座的上方。摆线传过周期采集板上10cm*2cm的小口。由摆线收放装置收放摆线并且准确间接测量出摆线的长度。由周期采集板采集摆球摆动周期的个数，并由单片机主控板配合周期采集板采集出摆球摆动一个周期的时间。最后由单片机主控板根据 4π2Μ算出的重力加速度g。并把结果显示在液晶屏上。gzr Δ 7本技术的有益效果是1、能自动测量摆线的长度。精度可达0. 157mm，省去了实验者读数的麻烦，并能消除实验者在做实验时带来的视觉误差。2、摆线收放自如。只要实验者设定了摆线的长度，本技术可以自动收放摆线， 达到实验者所设定的长度。省去摆线由实验者收放并测量其长度的麻烦。3、自动累计每次实验的摆动次数。实验者摆动摆球后，本技术的摆动计数装置自动记录摆球摆动的次数。避免了实验者数单摆摆动周期容易出错的情况。4、自我检测。本技术通电后能自动检测底座是否水平，并提示实验者调整本技术；当实验者操作失误出现圆锥摆时，能发出报警声，提示实验者本次操作有误，应当重新在操作一次。5、语音提示。每一步操作都有语音提示功能，方便初次使用该设备。附图说明图1 本技术的结构示意图；图2 本技术的正面图；图3 升降装置的结构示意图；图4 单片机主控板的电路图；图5 周期采集板电路图；图6 本技术的程序流程图。其中1 升降装置，2 竖杆，3 周期采集板，4 单片机主控板，5 :1观64液晶屏，6 按键键盘，7 电源开关，8 摆线，9 摆球，10 夹线夹，11 步进电机。Aa是一对红外对管；恥是另一对红外对管。具体实施方式下面结合实施例详细描述本技术的构成，但保护范围不受此限制。实施例一种测量重力加速度的装置，结构可以参考图1-5，主要包括底座、竖杆、升降装置、步进电机、周期采集板、摆线收放装置和单片机主控板，所述竖杆与底座固定在一起，竖杆顶端设有摆线收放装置和升降装置，所述升降装置设有步进电机，所述单片机主控板设在底座上。所述周期采集板开有小口。所述摆线收放装置与摆线、摆球连接，摆线传过周期采集板上的小口。还设有角度尺，所述周期采集板紧挨着角度尺，但位于角度尺的上方。所述摆线收放装置还设有夹线夹。所述步进电机转轴上固定有滑轮。所述竖杆的长度为80. 1cm，所述底座长度为27. 0cm、宽度为25. Ocm0所述单片机主控板采用STC12C5A60S2 单片机为主控芯片。所述单片机主控板、周期采集板及摆线收放装置由信号线连接。图6是本技术的程序流程图。起始，摆线静止是在Aa红外对管中间，摆线从 Aa摆到恥摆角为5°。当实验者按下“下降”按键时，本技术自动开始记录步进电机的步数，直到步进电机停止转动。再根据内部的算式算出摆线的长度。摆动摆线，摆线首次摆过Aa红外对管的中间位置时，本技术开始计时，并且把摆动次数置一，以后再到Aa 红外对管的中间位置时，摆动次数加一。直到达到预设的摆动次数。一旦达到预设的摆动次数，本技术停止计时。本技术会根据所测得的数据，计算出本次试验的重力加速度。周期采集板的原理如下LM358内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器。可以利用LM358构成电压比较电路。调节滑动变阻器R5，可以调节基准电压值。 R1、R3为分压电阻。调节R2、R4的值可以改变输入LM358的电压。从而达到调节灵敏度的效果。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种测量重力加速度的装置，其特征是，主要包括底座、竖杆、升降装置、步进电机、 周期采集板、摆线收放装置和单片机主控板，所述竖杆与底座固定在一起，竖杆顶端设有摆线收放装置和升降装置，所述升降装置设有步进电机，所述单片机主控板设在底座上。2.根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述周期采集板开有小口。3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征是，所述摆线收放装置与摆线、摆球连接，摆线传过周期采集板上的小口。4.根据权利要求1所述的装置，其特征是，还设有角度尺，所述周期采集板紧挨着角度尺，但位于角度尺的上方。5.根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述摆...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伯宇，刘关壮，高全喜，金文霞，
申请(专利权)人：刘关壮，李伯宇，
类型：实用新型
国别省市：