专利名称：微电脑单摆实验仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及教学或演示用具领域，具体地说是一种能精确计数、计时，操作简便的单摆实验仪。
背景技术：
目前，所使用的单摆实验仪①采用人工计数、秒表计时方式计数、计时存在着测量数据误差大；②单摆摆长测量不准确(测量时一般先用直尺测量摆线长度，后用游标卡尺测摆球直径，然后将单摆系在铁架台横杆上，不能保证摆线“起点”与横杆重合。)；③在验证单摆振动周期与摆长平方根成正比实验时，不便改变摆长长度。由于以上原因造成实验时操作不便，测量数据不准确。
发明内容
为了克服现有单摆实验仪计数、计时误差大，摆长测量不准确以及不便改变摆长的弊端，本实用新型①用微电脑技术记录单摆实验计数、计时数据，且带有计算机接口，可与计算机通信；②用摆长长度调节器调节摆长长度；③用摆线起点定位器来定位摆线起点；④用摆长测量尺直接测量摆长数据。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是微电脑单摆实验仪由两部分构成。一部分为微电脑计数、计时器，另一部分为单摆组件，两者通过单摆组件上光电门插头与微电脑计数、计时器输入插座联系成为一个整体。
微电脑计数、计时器采用单片机芯片为主控芯片，外触发中断、数码显示，汇编语言编程来完成自动计数、计时显示功能，且具有预置振动次数及工作完毕后有声响提示功能，且带有计算机接口，可与计算机通信。微电脑计时、计数器前面板有预置键、复位键、电源指示灯、电源开关、2只LED计数数码管、3只LED计时数码管，后面板有光电门输入插座，计算机智能接口。
单摆组件由底座、水准仪、支架、横杆、摆角指示器、光电门、摆长长度调节器、摆线起点定位器、摆长测量尺、摆线、摆球构成。带有水准仪的圆盘底座底面有三只调节水平的螺钉；底座上立一支架；支架正面装一摆长测量尺；带有光电门的摆长长度调节器安装在支架上，它可通过旋钮自由调节；支架顶端有一横杆；横杆内装一摆线起点定位器，它由一夹子、钢绳、摆线起点定位器开关构成；摆线一端系在摆长长度调节器上，另一端通过定滑轮，摆线起点定位器夹子后系一摆球自由垂下；横杆下端有一摆角指示器。
从单摆组件光电门上引出一三芯连线插头，此插头须插入微电脑计数、计时器的输入插座，使两部分联系成为一个整体。
本实用新型的有益效果是，用微电脑计数、计时器进行计数、计时，提高了测量数据的精度且能与计算机通信；用摆长起点定位器可准确定位摆线起点；通过水准仪判断，水平调节螺钉调节，可在摆长测量尺上直接准确地读取摆长长度；可通过摆长长度调节器方便地改变摆长。
以下结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明
图1是本实用新型的电路原理图图2是本实用新型实施例结构组成图图3是图2的横杆、支架内部结构图图中1、三只计时数码管，2、复位键，3、2只计数数码管，4、预置键，5、水准仪，6、水平调节螺钉，7、圆盘底座，8、摆长测量尺，9、光电门，10、摆球，11、摆线，12、摆角指示器13、横杆，14、支架，15、摆长长度调节器，16、摆线起点定位器开关，17、钢绳，18、摆线起点定位器夹子，19、定滑轮1，20、定滑轮2，21、定滑轮3。
具体实施方式
在
图1所示实施例中，AT89C51和5只LED数码管组成微电脑计数、计时控制系统。(1)为3只计数数码管，(2)为复位键，(3)为2只计数数码管，(4)为预置键。检测部分采用红外光电转换器作测量；用时基NE555作反相器整形；声响提示采用9V蜂鸣器。软件采用模块化设计，分主程序、中断服务程序，主程序在上电初始化后调用LED动态扫描子模块、键扫描子模块，中断服务程序则处理计数、计时，与计算机通信功能；自动计数采用外中断计数方式，设外中断为优先中断。
在图2所示实施例中，支架(14)为宽3.5cm、厚4cm、长120cm的空心带槽铝合金，带光电门(9)的摆长长度测量器(15)安装在支架(14)上；横杆(13)为长20cm、宽3.5cm、高4cm的空心带槽铝合金，横杆(13)与支架(14)应垂直；支架(14)正面有一摆长测量尺(8)，它为一宽3.5cm、长105cm的不锈钢直尺，此直尺“0”刻度应与横杆(13)底面保持一致；横杆(13)下挂一摆角指示器(12)，用以指示单摆振动时的偏角；带圆形水准仪(5)的圆盘底座(7)底面上装有三只可调水平的螺钉(6)，调节三只水平螺钉(6)，当圆形水准仪(5)的气泡位于圆形的中央时，底座(7)即为水平；光电门三芯连线插头插入微电脑计数、计时器的输入插座上，使单摆组件与微电脑计数计时器联系成为一个整体。如图3所示的摆线(11)一端系摆球(10)，另一端穿过摆线起点定位器夹子(18)在横杆(13)槽内绕过定滑轮(19)，定滑轮(20)，通过支架(14)槽内定滑轮(21)后系在摆长长度调节器(15)上；横杆(13)的空腔内装一摆线起点定位器夹子(18)，它通过钢绳(17)连至支架底部的摆线起点定位器开关(16)上组成摆线起点定位器，夹子(18)夹力大小应适当，开关(16)转动应灵活，保证定位方便可靠。
操作步骤1、调节圆盘底座底面的三只螺钉，使水准仪的气泡位于水准仪圆形中央；2、将摆线起点定位器开关拨至“开”位置；3、在支架上调节摆长长度调节器至所需摆长(摆长长度调节器上端面与摆长测量尺交接处的刻度即为单摆摆长)；
4、将摆线起点定位器开关拨至“关”位置，移开摆球至所需角度(此角度可从摆角指示器上读出)；5、给微电脑计数、计时器通电，电源指示灯亮，按复位键，按预置键，选好单摆振动次数，松开摆球；6、实验完毕，记录数据。
权利要求1.微电脑单摆实验仪其特征是它由微电脑计数、计时器，单摆组件构成，单摆组件与微电脑计数、计时器通过导线连接。
2.根据权利要求1所述的微电脑单摆实验仪其特征是选用单片机芯片为主控芯片，采用外触发中断技术、数码显示技术，汇编语言编程来完成计数、计时功能，且具有预置振动次数及工作完毕后有提示功能。
3.根据权利要求1所述的微电脑单摆实验仪其特征是微电脑计数、计时器带有计算机接口，可与计算机通信。
4.根据权利要求1所述的微电脑单摆实验仪其特征是单摆组件由底座、水准仪、支架、横杆、摆角指示器、光电门、摆长长度调节器、摆线起点定位器、摆长测量尺、摆线、摆球构成。
5.根据权利要求1所述的微电脑单摆实验仪其特征是带有水准仪的单摆组件底座底面有调节水平的螺钉底座上立一可测摆长的支架；带有光电门的摆长长度调节器安装在支架上；支架顶端有一横杆；横杆内装一摆线起点定位器；摆线一端系在摆长长度调节器上，另一端通过换向后穿过定位器系一摆球自由垂下横杆下端有一摆角指示器。
专利摘要微电脑单摆实验仪主要用于物理教学演示，它可以定量进行下列实验1.研究单摆振动偏角不超过10°时，其振动周期T与振幅无关；2.研究T跟摆球质量无关；3.研究T跟摆长L的平方根成正比；4.测定重力加速度g值。它由微电脑计数、计时器，单摆组件构成。微电脑计数、计时器采用单片机芯片为主控芯片，采用外触发中断、数码显示，汇编语言编程来完成自动计数、计时显示功能，且具有预置振动次数及工作完毕后有声响提示，并带有计算机智能接口，可与计算机通信；单摆组件由底座、支架、摆线、摆球、摆角指示器、光电门、摆长长度调节器、摆线起点定位器、摆长测量尺构成。采用微电脑计数、计时器进行计数、计时，提高了测量数据的精度；采用摆长起点定位器可准确定位摆线起点；通过水准仪判断，水平调节螺钉调节，可在摆长测量尺上直接准确地读取摆长长度；可通过摆长长度调节器方便地改变摆长。
文档编号G09B23/10GK2622794SQ0324352
公开日2004年6月30日 申请日期2003年3月25日 优先权日2003年3月25日
发明者王喜云 申请人:王喜云