数学概率演示装置的制作方法

本发明主要涉及一种数学教学使用的演示教育，具体是数学概率演示装置。

背景技术：

在数学概率课程讲解过程时，为了方便学生的理解，一般教师为准备一些演示教具。其中最常用的演示教具即为抛硬币实验，即多次随机抛出硬币，统计硬币正反面出现的次数。由于抛硬币的次数越多，对于概率事件越具有说服力，使得传统的演示教具具有如下缺点：自动化程度低，虽然部分装置解决了传统人工抛币情况改为自动抛币，但仍需要对硬币进行整理和统计，使用时不能完全脱离人力，抛币次数较多时，影响教学效率；使用硬币较多不方便控制和整理。

技术实现要素：

为解决目前技术的不足，本发明结合现有技术，从实际应用出发，提供一种数学概率演示装置，本装置结构简单，通过对一个铁币的循环抛币统计进行演示，整个过程无需人工辅助，自动化程度高，能够使教师一边授课一边进行演示作业，互不影响，可大大提高授课效率。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

数学概率演示装置，包括透明的箱体和可被磁铁吸合的铁币，所述箱体内设置导向铁币滚落的挡板，所述挡板和箱体之间设置有供铁币落下的铁币容纳腔，所述铁币容纳腔底部设置有水平输送机构，在铁币容纳腔一侧设置有与铁币厚度相适应的落币夹缝，由挡板处落下的铁币落入至水平输送机构上，经水平输送机构带动铁币进入至落币夹缝内，落币夹缝的出口一侧设置有储币箱，所述储币箱上与落币夹缝的出口对应处设置有储币夹缝，储币夹缝一侧设置有固定在储币箱上的电磁铁，铁币由落币夹缝的出口滑出后呈站立状态落入储币夹缝内并被通电产生磁力的电磁铁吸合，所述储币箱固定在升降机构上，在升降机构带动下储币箱由落币夹缝对应处上升至挡板处，此时电磁铁失电失去磁力，铁币可由储币夹缝内沿挡板处滚落，在所述铁币一侧的端面上设置有反光标识，在所述储币夹缝一侧设置与固定在储币箱内且可识别反光标识的传感器，箱体顶部设置有显示屏，显示屏、传感器、电磁铁、水平输送机构和升降机构均连接至具有计数功能的控制系统。

所述水平输送机构包括由控制系统控制的水平输送电机和输送带，所述输送带在两侧的水平传动轴带动下循环运动，其中一侧的水平传动轴连接水平输送电机，铁币经输送带输送至边缘时落入至落币夹缝内。

所述落币夹缝顶部为可导向铁币准确落入落币夹缝内的锥形口。

所述升降机构包括由控制系统控制的升降电机和升降皮带，所述升降皮带在两侧的升降传动轴带动下往复升降运动，其中一侧的升降传动轴连接升降电机，在升降皮带上安装有夹带机构，所述储币箱固定在夹带机构上。

所述夹带机构包括外夹板和内夹板，所述外夹板呈l型且设置在升降皮带外侧，所述内夹板设置在升降皮带内侧，外夹板和内夹板之间通过螺栓连接并夹紧升降皮带，所述储币箱固定在外夹板上。

所述储币夹缝底面为方便铁币滚出的斜面。

所述传感器检测到反光标识信号后传递至控制系统进行反光标识出现次数计数，并通过显示屏进行显示，同时控制系统通过电磁铁动作次数对抛币总次数进行计数，并通过显示屏进行显示。

本发明的有益效果：

1、本发明通过统计铁币抛出的次数以及具有反光标识一侧出现的次数进行数学概率的演示，整个过程仅通过一个铁币即可完成，且抛币过程和铁币复位均为自动控制，在实际使用时，只需打开电源开关，本发明即可自动循环实现抛币和统计作业，并将相应数据显示到显示屏上，自动化程度高，无需人工辅助，使得教师可以一边授课讲解一边进行概率的演示，当到达一定抛币次数时，通过观察显示屏上计数验证数学概率公式的正确性，通过该装置，可大大降低人工劳力，提高授课效率。

2、本发明结构设计合理，能够保证抛币和统计过程的长时间稳定运行。

3、本发明的水平输送机构能够保证铁币在落下后准确的落入到落币夹缝内，再通过落币夹缝滑落至储币箱内，通过电磁铁进行铁币的吸附，通过升降机构使铁币复位循环抛出，由于抛出过程铁币呈站立状态由挡板处滚落，因此随机性更强，演示更具说服力。

4、本发明整体结构简单，加工制作方便，成本低，便于推广使用。

附图说明

附图1为本发明总体结构示意图；

附图2为本发明落币夹缝结构示意图；

附图3为本发明储币箱结构示意图；

附图4为本发明升降结构的部分结构示意图。

附图中所示标号：1、显示屏；2、挡板；3、铁币容纳腔；4、箱体；5、铁币；6、输送带；7、水平输送电机；8、落币夹缝；9、反光标识；10、控制系统；11、内夹板；12、电磁铁；13、储币箱；14、外夹板；15、升降皮带；16、升降传动轴；17、轴支撑座；18、水平传动轴；19、锥形口；20、传感器；21、储币夹缝；22、升降电机；23、轴承；24、皮带轮。

具体实施方式

结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。

数学概率演示装置，包括透明的箱体4和可被磁铁吸合的铁币5，所述箱体4内设置导向铁币5滚落的挡板2，所述挡板2和箱体1之间设置有供铁币5落下的铁币容纳腔3，所述铁币容纳腔3底部设置有水平输送机构，在铁币容纳腔3一侧设置有与铁币5厚度相适应的落币夹缝8，由挡板2处落下的铁币5落入至水平输送机构上，经水平输送机构带动铁币5进入至落币夹缝8内，落币夹缝8的出口一侧设置有储币箱13，所述储币箱13上与落币夹缝8的出口对应处设置有储币夹缝21，储币夹缝21一侧设置有固定在储币箱13上的电磁铁12，铁币5由落币夹缝8的出口滑出后呈站立状态落入储币夹缝21内并被通电产生磁力的电磁铁12吸合，所述储币箱13固定在升降机构上，在升降机构带动下储币箱13由落币夹缝8对应处上升至挡板2处，此时电磁铁12失电失去磁力，铁币5可由储币夹缝21内沿挡板2处滚落，在所述铁币5一侧的端面上设置有反光标识9，在所述储币夹缝21一侧设置与固定在储币箱13内且可识别反光标识9的传感器20，箱体4顶部设置有显示屏1，显示屏1、传感器20、电磁铁12、水平输送机构和升降机构均连接至具有计数功能的控制系统10。

如附图1～4所示，本发明的箱体4为矩形箱体透明结构，方便使用者观察到箱体内部情况，挡板2如附图1所示，其上部呈倾斜设置，方便铁币5的滚落，其一侧与箱体4之间的空间为铁币容纳腔3，另一侧与箱体4的空间用于安装升降机构，铁币容纳腔3底部为水平输送机构，其中水平输送机构包括由控制系统10控制的水平输送电机7和输送带6，所述输送带6在两侧的水平传动轴18带动下循环运动，其中一侧的水平传动轴18连接水平输送电机7，铁币5滚落后会呈水平状态停止在输送带6上，如附图2所述，铁币5随输送带6运输至落币夹缝8内并通过落币夹缝8滑落至储币箱13内。落币夹缝8其厚度略大于铁币5厚度，铁币5落入落币夹缝8后呈站立状态滚落至一侧的储币箱13内，为了保证铁币5从运输带6上准确的落入到落币夹缝8内，本发明在所述落币夹缝8顶部设置锥形口19。在本发明中，储币箱13上设置的储币夹缝21与落币夹缝8的出口相对应，储币夹缝21宽度略大于一个铁币5厚度，铁币5滚落至储币夹缝21时为站立状态，并通过一侧的电磁铁12吸附，同时为了电磁铁12磁力消失时，铁币能够快速的从储币夹缝21内滚出，本发明将储币夹缝21底面为设置为斜面。储币箱13固定在升降机构上，升降机构可控制储币箱13运动的上下两个工位，上工位位置恰好使储币夹缝21对应在挡板2处，下工位位置恰好使储币夹缝21对应在落币夹缝8的出口处。

本发明的升降机构包括由控制系统10控制的升降电机22和升降皮带15，所述升降皮带15在两侧的升降传动轴16带动下往复升降运动，其中一侧的升降传动轴16连接升降电机22，如附图4所示，两侧的传动轴16上均安装有与升降皮带15配合的皮带轮24，传动轴16安装在轴支撑座17上，且与轴支撑座17之间设置有轴承23，轴支撑座17固定在箱体4上；在升降皮带15上安装有夹带机构，所述储币箱13固定在夹带机构上，夹带机构包括外夹板14和内夹板11，所述外夹板14呈l型且设置在升降皮带15外侧，所述内夹板14设置在升降皮带15内侧，外夹板14和内夹板11之间通过螺栓连接并夹紧升降皮带15，所述储币箱13固定在外夹板14上。升降电机22带动升降皮带15升降，升降皮带15升降过程中可带动相应的储币箱升降，该结构简单方便，便于拆装，且能够实现储币箱13的准确定位。

为了能够实现铁币5正发面的统计，本发明在铁币5的一侧设置有反光标识9，反光标识9可选择黑色涂料涂在铁币5上，或黑色粘贴粘在铁币5上，传感器20可采用光电传感器，当铁币5没有反光标识9的一侧对应传感器20时，传感器20并不能识别光线变化，因此不产生电信号，当带有反光标识9的一侧对应传感器20时，传感器20感应到光线变化，产生电信号至控制系统10处，使控制系统10处的计数加1，控制系统10同时还可对铁币5抛出总次数进行计数，该计数可通过电磁铁12通断次数或升降电机22动作次数或水平输送电机7动作次数进行统计。

本发明的工作原理如下：初始位置，电磁铁12通电，铁币5被吸附在储币箱13内，储币箱13位于挡板2处，电磁铁12断电后，铁币5自动沿挡板2滚落至运输带6上，水平输送电机7在电磁铁12断电后延迟一段时间开始带动运输带6运动，该时间段应当保证铁币5能够落至运输带6上，电磁铁12断电后同时，升降电机22动作，带动储币箱13向下运动至落币夹缝8处电磁铁12上电等待铁币5滚落，当铁币5滚落后会由通过电磁铁12吸附，吸附后升降电机22动作，带动储币箱13向上运动至初始位置，整个过程显示屏上的总计数计1，而如果传感器20有电信号则显示屏上的反光标识出现次数计1，如果没有电信号不计，为了确保升降电机22带动储币箱13向上运动时，铁币5已经落在储币箱13内，可在储币箱13内增加检测铁币5位置的传感器，也可通过延时的方法控制升降电机22动作。整个演示过程，可通过控制系统10设定总抛币次数，到达次数后装置停止动作，此时可从显示屏上直接观察出总抛币次数和反光标识出现次数，用于演示概率事件。由于本装置可通电后自动循环往复动作，因此在教学使用时，无需人工辅助，可节约讲师的时间，提高授课效率，同时便于学生对概率知识的直观理解。