外接收板52的接口 P67、P65相对接；而传感器主控板盒48的接口 P3、P4则与规格为38的红外发射板49的接口 P67、P68相对接。规格为28红外接收板52的接口P68是与规格为38的红外接收板51的接口 P65相对接；规格为38的红外发射板49的接口 P66是与规格为28的红外发射板50的接口 P67相对接。
[0106]规格为28的发射板50上有40个红外发射管，5片74HC595级联芯片，4片74HC14
-H-* I I
心/T O
[0107]规格为28的接收板52上主要有40个红外接收管，5片74HC595芯片，3片74HC14
-H-* I I
心/T O
[0108]规格为38的发射板49上主要有54个红外发射管，7片74HC595芯片，4片74HC14-H-* I I
心/T ο
[0109]规格为38的接收板51上主要有54个红外接收管，7片74HC595芯片，3片74HC14
-H-* I I
心/T O
[0110]本发明实施例的电路中各电路之间的接插口包含有以下一些:
[0111]标号是15的红外发射管左侧入口 P3，标号是16的红外发射管上侧入口 P4，
[0112]标号是17的红外接收管右侧入口 Pl，标号是18的红外接收管下侧入口 P2 ；
[0113]标号是19的红外发射管左侧入口 P67,标号是20的红外发射管上侧入口 P68,
[0114]标号是29的红外发射管左侧级联接口 P65，标号是30的红外发射管上侧级联接口P66 ；
[0115]标号是31的红外接收管下侧入口 P65，标号是32的红外接收管右侧入口 P67 ；
[0116]标号是45的红外接收管下侧级联接口 P66，标号是46的红外接收管右侧级联接口P68。
[0117]本发明的机械结构如下:
[0118]图21所示的是电子单摆演示装置的正面立体图，它包括有一个直立的摆架53、一个悬挂在摆架53上的摆球55、一根做实验时不会伸长的摆线56和一个作为摆线悬挂固定装置的摆线控制器57，所述的摆线控制器57是一个供摆线穿过垂下的定位构件，它的内部有一个横向孔和一个竖直的中心孔，此两孔互通(未显示)，供摆线56穿过。所述的摆架53包含有上红外发射直条框架50、下红外接收直条框架52、左红外发射直条框架49和右红外接收直条框架51，并由这四条电子直条框架围拢固定形成，所述的电子围框的上直条框架50上设有一个调节摆线56长短的滑轮机构。在所述围框下部的下直条框架52上设有一个用以确定摆线摆角的弧线刻度盘54。摆架53是一个由上、下、左、右四条成为电子围框的直条框架通过四个角件63、64装配固定而成，它是一个四方直立的由红外线形成的二维红外坐标平面，所述的用于连接固定四根直条框架形成一个直立四方二维红外坐标平面的四个角件中位于底下的两个64比位于上面的两个63要来得大而重。
[0119]在所述的摆架的上直条框架50上固定有摆线滑轮机构，所述的摆线滑轮机构又包含有位于上直条框架中央位置的一个摆线控制器57，在位于上直条框架50边上的位置上固定有一个绕线滑轮58。在上直条框架50中空内腔的里侧壁面上设有一块向内凸起的厚肉平台(未显示)，该平台供绕线滑轮的螺杆轴60固定之用。在所说的上直条框架50的一个侧立面上固定有与立面相互垂直的一根螺杆轴60，在安装滑轮时，在此螺杆轴60上先套入所述的绕线滑轮58，然后再同轴套入一个紧固弹簧61，最后再套入一个调节螺母62。
[0120]图22是本实施例的正面立体剖视图，显示上下左右四条直条框架内部的红外发射管和红外接收管的排列状况，竖直的两条直条框架49、51内布置有54个红外发射管65或红外接收管66 ;而水平横向布置的两条直条框架50、52内布置有40个红外发射管59或红外接收管67。
[0121]图23是本实施例的后视立体图，它显示了一个调节摆线长短的滑轮机构和确定摆线摆角的弧线刻度盘54的布置状态。
【主权项】
1.一种电子单摆演示装置，它包括有一个直立的摆架、一个悬挂在摆架(53)上的摆球(55)、一根做实验时不会伸长的摆线(56)和一个摆线悬挂固定装置，其特征是:所述的摆架(53)包含有上红外发射直条框架(50)、下红外接收直条框架(52)、左红外发射直条框架(49)和右红外接收直条框架(51)，并由这四条电子直条框架围拢固定形成，所述的电子围框的上直条框架(50)上设有一个调节摆线(56)长短的滑轮机构；在所述围框下部的下直条框架(52)上设有一个用以确定摆线摆角的弧线刻度盘(54)，所述的电子电路部分包括主控板上的单片机(4)、其周边的外接电源(I)、电源电路(2)、横向红外接收模块(5)、纵向红外接收模块(7)、纵向红外发射模块(9)、横向红外发射模块(8)、储存模块(6)、以及电脑软件(3)和各电路接插口。
2.如权利要求1所述的电子单摆演示装置，其特征是:所述的红外发射模块包含有红外发射直条框架共两块，这两块直条框架上的电路布置形态是一样的，第一块是竖直布置的红外发射管直条框架(49)，其上有7块级联芯片74HC595芯片和54个红外发射管电路和4块74HC14数字信号整形芯片；而第二块是水平布置的红外发射管直条框架(50)，其上共有5块级联芯片74HC595芯片和4块74HC14数字信号整形芯片，以及还有40个红外发射管电路。
3.如权利要求1所述的电子单摆演示装置，其特征是:所述的红外接收模块包含有红外接收直条框架共两块，这两块上直条框架上的电路布置形态是一样的，第一块是竖直布置的红外接收管直条框架(51)，其上有7块级联芯片74HC595和54个红外接收管电路和3块74HC14数字信号整形芯片；而第二块是横向水平布置的红外接收管直条框架(52)，其上共有5块级联芯片74HC595和3块74HC14数字信号整形芯片，以及还有40个红外接收管电路。
4.如权利要求1所述的电子单摆演示装置，其特征是:所述的电气连接的盒体它是一个外挂的方形的盒体(48)，其内包含有控制整个系统运行的主控板上的单片机芯片(4)，电源输入接口(10)，电源电路芯片(11)，存储模块(14)，与电脑通讯用的USB接口(47)，与两块红外发射管直条框架通讯用的两个接口(15)和(16)，与两块红外接收管直条框架通讯用的两个接口 (17)和(18)。
5.如权利要求1所述的电子单摆演示装置，其特征是:所说的电源电路(2)是直流电压转换电路，Dl芯片是DC-DC转换芯片(11)，它是把5v的直流电压转换为3.3v的直流电压的DC-DC转换芯片，型号是ASl117-3.3v。
6.如权利要求1所述的电子单摆演示装置，其特征是:所说的单片机(4)的型号是C8051F380 芯片。
7.如权利要求1或2或3或4或5或6所述的电子单摆演示装置，其特征是:所述的各电路之间的接插口包含有以下一些: 标号是(15)的红外发射管左侧入口 P3，标号是(16)的红外发射管上侧入口 P4， 标号是(17)的红外接收管右侧入口 Pl，标号是(18)的红外接收管下侧入口 P2 ； 标号是(19)的红外发射管左侧入口 P67，标号是(20)的红外发射管上侧入口 P68， 标号是(29)的红外发射管左侧级联接口 P65，标号是(30)的红外发射管上侧级联接口P66 ； 标号是(31)的红外接收管下侧入口 P65，标号是(32)的红外接收管右侧入口 P67 ； 标号是(45)的红外接收管下侧级联接口 P66，标号是(46)的红外接收管右侧级联接口P68。
8.如权利要求1所述的电子单摆演示装置，其特征是:摆架(53)是一个由上、下、左、右四条成为电子围框的直条框架通过四个角件出3)、(64)装配固定而成，它是一个四方直立的由红外线形成的二维红外坐标平面。
9.如权利要求1或8所述的电子单摆演示装置，其特征是:所述的电子围框的上直条框架(50)上设有一个调节摆线(56)长短的摆线滑轮机构，它包含有摆线滑轮(58)、螺杆轴(60)、紧固弹簧(61)、调节螺母(62)、位于上直条框架中央位置的一个摆线控制器(57)和用于固定螺杆轴(60)的厚肉凸台。
10.如权利要求1或8所述的电子单摆演示装置，其特征是:所述的用于连接固定四根直条框架形成一个直立四方二维红外坐标平面的四个角件中位于底下的两个￠4)比位于上面的两个￠3)要来得大而重。
【专利摘要】现有的单摆演示装置，无法记录摆球运动的曲线轨迹，也无法把实验中产生的运动曲线记录、保存下来，并在必要的时候被打印出来。本发明的目的在于推出一种配有新式二维红外传感系统的二维单摆演示装置，它包括有一个四方直立的布有红外传感二维坐标的摆架、摆球、摆线和滑轮机构，其电子电路部分包括有单片机、其周边的外接电源、电源电路、横向红外接收模块、纵向红外接收模块、纵向红外发射模块、横向红外发射模块、储存模块、以及电脑软件和各电路接插口。本发明的优点是它在实验时能够把单摆摆球的运动特性曲线即时地显示在其直立的电子传感平板上，让学生直接看到这条单摆运动曲线，并且，保存下来，通过计算机的辅助计算，可以向学生证明，这条曲线符合对单摆运动所规定的数学、物理定义。
【IPC分类】G09B23-10
【公开号】CN104751703
【申请号】CN201310750307
【发明人】陈强, 周彬, 李仙海, 杨磊
【申请人】上海数好数字信息科技有限公司
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2013年12月31日