一种基于直流有刷电机的波浪模拟装置

本发明涉及波浪模拟领域，具体涉及一种基于直流有刷电机的波浪模拟装置。

背景技术：

随着科学技术的发展，人类的世界能源消耗不断提高，我国是世界能源消耗的大国，其中，石油、煤炭的消耗占据极大比例，随着生产力的迅猛发展，能源消耗在不断增加，传统的化石能源面临日渐枯竭的情况，环境污染、全球气候变暖的问题变得更加明显，新型的可再生、无污染的能源开发显得极为迫切。海洋中蕴含着丰富的波浪能，地球上75%的面积都是海洋，海浪总是昼夜不停的拍打着海岸，其中所蕴含的波浪能是一种取之不尽的可再生能源，人类向大海索取资源已成为必然的趋势。

因此很多研究学者提出了波浪模拟装置。如专利：201120553555.0，提出一种模拟波浪的控制装置，包括模拟水域场、驱动器、推波挡板、波浪能检测装置和计算机，利用计算机将设定的波浪能进行指数量化转移，变成驱动装置能识别的信号，在这个信号给定后，变频驱动器控制变频电机旋转，电机旋转带动推动盘旋转，推动盘旋转后带动推波挡板的前后位置移动，产生了波浪能。尽管上诉装置能够控制模拟波浪的强度，但是并不能模拟不同方向的波浪，因此实践中需要一种解决上述问题的新的波浪模拟装置。

本发明公开了一种基于直流有刷电机的波浪模拟装置，包括金属直杆、底架、玻璃平台、球形云台、塑料外壳、控制台、激光传感器和黑色挡板、两个电动推杆和万向联轴器。所述万向联轴器由十字轴承和两个法兰叉组成，联轴器一端连接玻璃平台，另一端连接电动推杆，联轴器上嵌入的黑色挡板固定在激光测距传感上方。所述控制台固定于底架，包括按键开关、显示屏、控制电路。所述电动推杆包括直流有刷电机、推杆、铝合金外壳、电机底座，直流有刷电机与铝合金外壳安装在电机底座上，推杆安装在铝合金外壳内部，直流有刷电机顶部安装激光传感器，通过控制固定于x轴、y轴方向的直流有刷电机转动，带动玻璃平台全方位摆动以模拟波浪，该装置可以实现江、河、湖、海等水面波浪的模拟。

技术实现要素：

本发明的目的：提出一种基于直流有刷电机的波浪模拟装置，利用控制台来输出大小、正负不同的电压，从而控制直流有刷电机的转动速度和方向，直流有刷电机转动带动玻璃平台，玻璃平台全方位摆动以模拟波浪，为海浪能源俘获装置提供标准化的实验平台。

为实现本发明，采用的技术方案是：一种基于直流有刷电机的波浪模拟装置，包括金属直杆、底架、玻璃平台、球形云台、塑料外壳、控制台、激光传感器和黑色挡板、两个电动推杆和万向联轴器。所述万向联轴器由十字轴承和两个法兰叉组成，万向联轴器一端连接玻璃平台，另一端连接电动推杆，万向联轴器上嵌入的黑色挡板固定在激光测距传感上方。所述控制台固定于底架，包括按键开关、显示屏、控制电路。所述电动推杆包括直流有刷电机、推杆、铝合金外壳、电机底座，直流有刷电机与铝合金外壳安装在电机底座上，推杆安装在铝合金外壳内部，直流有刷电机顶部安装激光传感器，直流有刷电机与激光传感器通过导线连接至控制台，通过控制台输出控制信号来控制电动推杆的伸缩状态和速度，带动万向联轴器在三维空间中运动，使得与万向联轴器相连的玻璃平台全方位摆动。该装置可以实现江、河、湖、海等水面波浪的模拟。

本发明的有益效果：

1.本发明采用按键开关来控制电动推杆的伸缩状态和速度，改变控制台输出的电压大小和方向可以模拟大小、方向不同的水面波浪。

2.采用液晶显示屏幕显示当前的波浪摆动频率和幅度，对当前模拟的大小、方向不同的水面波浪实时显示。

3.引入激光传感器实时测量万向联轴器上黑色挡板和直流有刷电机顶部的距离，可以有效掌握当前推杆运行的状态，提高波浪模拟的准确性。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明结构去除玻璃平台示意图；

图3为本发明电动推杆示意图；

图4为本发明万向联轴器结构示意图；

图5为本发明控制台内部示意图；

其中：1：金属直杆；2：底架；3：电动推杆；4：万向联轴器；5：玻璃平台；6：球形云台；7：塑料外壳；8：控制台；9：激光传感器；10：黑色挡板；11：直流有刷电机12：推杆；13：铝合金外壳；14：电机底座；15：法兰叉；16：十字轴承；17：按键开关；18：显示屏；19：控制电路。

具体实施方式

一种基于直流有刷电机的波浪模拟装置，包括金属直杆(1)、底架(2)、两个电动推杆(3)、两个万向联轴器(4)、玻璃平台(5)、球形云台(6)、塑料外壳(7)、控制台(8)、激光传感器(9)和黑色挡板(10)。所述万向联轴器(4)由十字轴承(16)和两个法兰叉(15)组成，万向联轴器(4)一端与玻璃平台相连，另一端连接电动推杆(3)，万向联轴器（4）上嵌入的黑色挡板(10)放置在激光测距传感(9)上方、控制台(8)固定于底架，所述电动推杆(3)包括直流有刷电机(11)、推杆(12)、铝合金外壳(13)、电机底座(14)，直流有刷电机(11)与铝合金外壳(13)固定在电机底座(14)上，推杆(12)安装在铝合金外壳(13)内部，直流有刷电机(11)外壳顶部安装有激光传感器(9)，激光传感器(9)与直流有刷电机(11)顶部平面保持重合状态。

工作原理：该装置由万向联轴器(4)将玻璃平台(5)和金属电动推杆(3)连接，当装置启动时，所述玻璃平台(5)在三维空间的运动由x轴和y轴的电动推杆(3)控制，通过控制台（8）输出不同大小、正负不同的电压，驱动两个电动推杆(3)运动，引起推杆（12）的高度差变化，带动万向联轴器（4）在三维空间转动使得与万向联轴器(4)相连的玻璃板平台(5)的倾斜角度和方向发生改变，该装置通过控制推杆(12)的高度差，来使得玻璃平台（5）往不同的方向倾斜，模拟不同方向和大小的海浪。同时使用激光传感器(9)的发射端发射激光，接收端来接收黑色挡板(10)反射回来的激光，控制台通过计算激光传感器(9)发射与接收的时间差来推算电动推杆伸缩距离，并在显示屏上显示。

优选的，所述的黑色挡板（10）作为激光束反射装置，可以是不透明的黑色纸板，也可以是其它不透明材质。

优选的，所述的玻璃平台（5）作为本装置的载物平台，可以采用玻璃材质也可以采用金属材质。

需要说明的是，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；并且，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

技术特征：

1.一种基于直流有刷电机的波浪模拟装置，包括金属直杆(1)、底架(2)、电动推杆(3)、万向联轴器(4)、玻璃平台(5)、球形云台(6)、塑料外壳(7)、控制台(8)、激光传感器(9)和黑色挡板(10),所述万向联轴器(4)由十字轴承(15)和两个法兰叉(16)组成，万向联轴器(4)一端与玻璃平台(5)相连，另一端连接电动推杆(3)，万向联轴器(4)上嵌入的黑色挡板(10)放置在激光测距传感(9)上方,所述控制台(8)固定于底架(2)，包括按键开关(17)、显示屏(18)、控制电路(19)，所述电动推杆(3)包括直流有刷电机(11)、推杆(12)、铝合金外壳(13)、电机底座(14)，直流有刷电机(11)与铝合金外壳(13)安装在电机底座(14)上，推杆(12)安装在铝合金外壳(13)内部，直流有刷电机(11)顶部安装有激光传感器(9)，所述玻璃平台(5)在三维方向的转动由推杆(12)控制，推杆(12)之间的高度差变化，会改变玻璃板平台(5)的倾斜角度和方向，从而实现对不同大小、方向的水面波浪模拟，该装置可以实现江、河、湖、海等水面波浪的模拟。

2.根据权利要求书1所述的一种基于直流有刷电机的波浪模拟装置，其特征在于，所述电动推杆(3)的上下运动，带动与之相连的万向联轴器(4)在三维方向运动，使得与万向联轴器(4)相连的玻璃平台(5)往不同的方向倾斜，实现波浪的模拟。

3.根据权利要求书1所述的一种基于直流有刷电机的波浪模拟装置，其特征在于，所述激光传感器(9)发射端发射激光，接收端接收被黑色挡板(10)反射回的激光，使用控制台(8)来计算发射激光与接收激光的时间差得出推杆(12)的位置变化，激光传感器（9）可以安装在直流有刷电机（11）外壳上方，也可以安装在底架（2）上。

4.根据权利要求书1所述的一种基于直流有刷电机的波浪模拟装置，其特征在于，所述电动推杆(3)分别固定在x轴和y轴方向，x轴与y轴方向的电动推杆(3)分别控制玻璃平台(5)在x轴、y轴方向上的运动状态，两个电动推杆(3)同时作用，控制玻璃平台(5)在三维空间的运动。

5.根据权利要求书1所述的一种基于直流有刷电机的波浪模拟装置，其特征在于，所述玻璃平台(5)通过球形云台(6)、万向联轴器(4)固定，球形云台（6）安装在玻璃平台（5）的中心用来减小玻璃平台（5）转动时的摩擦力，可以是塑料材质也可以是金属材质。

6.根据权利要求书1所述的一种基于直流有刷电机的波浪模拟装置，其特征在于，所诉显示屏（18）固定于控制台（8），用于显示摆动频率、推杆（3）运动位置变化，显示屏（18）可以采用液晶显示屏、也可以采用墨水屏。

技术总结
本发明公开了一种基于直流有刷电机的波浪模拟装置，包括金属直杆、底架、玻璃平台、球形云台、塑料外壳、控制台、激光传感器、黑色挡板、两个电动推杆和万向联轴器。所述万向联轴器由十字轴承和两个法兰叉组成，万向联轴器一端与玻璃平台连接，另一端连接电动推杆，万向联轴器上嵌入的黑色挡板固定在激光测距传感上方。所述控制台固定于底架，包括按键开关、显示屏、控制电路。所述电动推杆包括直流有刷电机、推杆、铝合金外壳、电机底座，直流有刷电机与铝合金外壳安装在电机底座上，推杆安装在铝合金外壳内部，直流有刷电机安装激光传感器，该装置通过控制直流有刷电机转动带动玻璃平台全方位摆动以实现江、河、湖、海等水面波浪的模拟。

技术研发人员：施阁;曾文涛;童迪科;徐苴邴;黄文杰;王晨宇;胡项展
受保护的技术使用者：中国计量大学
技术研发日：2021.03.29
技术公布日：2021.05.28