专利名称：一种摇π计算器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种教学仪器，具体讲涉及一种圆周率π的计算装置，尤其涉及一种 摇η计算器。
背景技术：
圆周率，一般以π来表示，是一个在数学及物理学普遍存在的数学常数。它定义 为圆形之周长与直径之比。它也等于圆形之面积与半径平方之比。是精确计算圆周长、圆 面积、球体积等几何形状的关键值。古代著名数学家祖冲之把圆周率推算到准确到小数点后7位程度。据《隋 书·律历志》记载，祖冲之确定了圆周率的真值在两个近似值之间，即3. 1415926 < π < 3. 1415927。这在当时世界上非常先进，直到一千年以后，十五世纪阿拉伯数学家阿 尔 卡西(？ -1436)和上六世纪法国数学家韦达(1540-1603)才打破了祖冲之的记录。祖冲之提出的圆周率π = 355/113比荷兰人安托尼兹(1527-1607)早一千年，在 西方数学史上，^ = 355/113却习惯被称为“安托尼兹率”。圆周率是分子分母都在1000以 内的分数形式的圆周率最佳近似值，用它进行计算，满足一定精度的要求，并且非常简便。针对目前圆周率的测量，用皮尺逐个量大小不等的几个圆形物品，计算出周长和 直径，在利用周长和直径计算出他们的比值，就得到圆周率，不过在操作过程中比较麻烦。
发明内容
本发明提供的一种摇π计算器，采用目前市场通用的电气元器件即可制造采样、 计算、显示单元，工艺简单、成本低廉；本发明的摇η计算器也可通过手工转动，人工数数 得到圈数，有利于提高学生们的积极性，并且该摇η计算器采用模块化设计，方便学生自 己组装，为教学带来方便。为实现本发明的目的，本发明采用以下方案予以实施一种摇π计算器，其改进之处在于，所述摇π计算器包括圆柱体1、正六边体2和 传动皮带3 ；所述圆柱体1和正六边体2通过传动皮带3连接；设定所述圆柱体1的半径为 3R ；所述正六边体2中正六边形的外接圆半径为R ；将所述半径为3R的圆形柱体1作为主 动轮，外接圆半径为R的正六边形的正六边体2作为从动轮；所述摇π计算器用光电采样 设备进行自动计数、计算及显示；所述光电采样设备固定在圆柱体1和正六边体2的侧面； 所述光电采样设备包括采样器、控制器和显示器；所述摇η计算器采用模块化设计；所述 摇η计算器采用延展圆周长逼近圆周率。本发明提供的一种优选的技术方案是所述光电采样设备固定时，在圆柱体1和 正六边体2的侧面沿圆半径方向设定指示线。本发明提供的第二种优选的技术方案是所述显示器是LED数码管显示器。本发明提供的第三种优选的技术方案是所述控制器与采样器和显示器连接。本发明提供的第四种优选的技术方案是手动转动所述摇π计算器，人工数数得到圆柱体1和正六边体2的转动圈数。与现有技术相比，本发明达到的有益效果是本发明提供的一种摇π计算器采用目前市场通用的电气元器件即可制造采样、 计算、显示单元，工艺简单、成本低廉；除了用光电采样设备实现自动计数计算外，本发明的 摇η计算器也可通过手工转动，人工数数得到圈数，有利于提高学生们的积极性；通过手 工转动，展示圆周率的计算过程，直观生动并且该摇η计算器采用模块化设计，方便学生 自己组装，为教学带来方便。
图1是摇π计算器模型侧视示意图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步的详细说明。图1是摇π计算器模型侧视示意图，该摇π计算器包括圆柱体1、正六边体2和 传动皮带3 ；圆柱体1和正六边体2通过传动皮带3连接。本发明提供的摇π计算器设定圆柱体1的半径为3R，正六边体2中的正六边形的 外接圆半径为R。则由几何原理可知正六边体的周长C1 = 6R ；圆柱体的周长C2 = 6 π R ；圆柱体的周长与正六边体的周长之比即为π。由上述原理可知，制做半径为3R的圆柱体，再制做一个正六边体，正六边体中的 正六边形的外接圆的半径为R。将半径为3R的圆柱体与外接圆半径为R的正六边体放置在 同一平面上，使圆柱体和正方体自由转动，两者之间通过传动皮带连接，将半径为3R的圆 柱体作为主动轮，外接圆半径为R的正六边体作为从动轮，进行转动，则圆柱体转过的距离 与正六边体转过的距离相等，假设此时圆柱体转了 M圈，正六边体转了 N圈，M和N均为正 整数，则 C2*M = C1*N，可知 6 π R*M = 6RN,所以 ji = Ν/Μ。由于M及N只取整数，所以M和N越小π值误差越大，M和N越大，π值误差越小， 即摇的圈数越多η值越精确，分别累加圆柱体和正六边体转过的圈数，最后把圈数相除即 可得到π。本发明提供的一种摇π计算器，用一套光电采样设备简单的实现自动计数、计算 及显示功能，其一套光电采样设备设计方案为一套光电采样设备包括两个光电采样装置， 分别在圆柱体及正六边体的侧面沿圆半径方向刻上指示线，把两个光电采样装置分别固定 在圆柱体及正六边体的侧面，把采样器连接到一个控制器中，控制器可以完成信号输入、计 算并把Μ、N随及π值显示在LED数码管显示器上，Μ、N值为正整数，根据π的值可知，显 示器为固定1位整数，小数位越多，显示的η将越精确，此装置能计算的最精确η值受显 示器的影响，显示器位数越多显示越精确；每当刻线转过采样器一次，控制器接收到信号后 立即更新Μ、N值及π的值。圆柱体侧面圆的半径为3R，正六边体侧面的正六边形的外接 圆半径为R，在刻指示线时都是沿圆半径方向。本发明提供的摇π计算器通过转动正六边体从而带动圆柱体的转动，利用它们 走过的距离相等的原理，持续不断的转动，通过正六边体和圆柱体转动圈数的比值得到越来越精确的圆周率η的值。 最后应该说明的是结合上述实施例仅说明本发明的技术方案而非对其限制。所 属领域的普通技术人员应当理解到本领域技术人员可以对本发明的具体实施方式
进行修 改或者等同替换，但这些修改或变更均在申请待批的权利要求保护范围之中。
权利要求
1.一种摇η计算器，其特征在于，所述摇η计算器包括圆柱体(1)、正六边体( 和传 动皮带(3)；所述圆柱体(1)和正六边体( 通过传动皮带C3)连接；设定所述圆柱体(1) 的半径为3R ；所述正六边体O)中正六边形的外接圆半径为R ；将所述半径为3R的圆形柱 体(1)作为主动轮，外接圆半径为R的正六边形的正六边体(2)作为从动轮；所述摇π计 算器用光电采样设备进行自动计数、计算及显示；所述光电采样设备固定在圆柱体(1)和 正六边体O)的侧面；所述光电采样设备包括采样器、控制器和显示器；所述摇η计算器 采用模块化设计；所述摇η计算器采用延展圆周长逼近圆周率。
2.如权利要求1所述的一种摇η计算器，其特征在于，所述光电采样设备固定时，在圆 柱体(1)和正六边体O)的侧面沿圆半径方向设定指示线。
3.如权利要求1所述的一种摇η计算器，其特征在于，所述显示器是LED数码管显示ο
4.如权利要求1所述的一种摇η计算器，其特征在于，所述控制器与采样器和显示器 连接。
5.如权利要求1-4任一项所述的一种摇π计算器，其特征在于，手动转动所述摇π计 算器，人工数数得到所述圆柱体(1)和正六边体O)的转动圈数。
全文摘要
本发明涉及一种摇π计算器，其特征在于，摇π计算器包括圆柱体、正六边体和传动皮带；圆柱体和正六边体通过传动皮带连接；设定圆柱体的半径为3R；正六边体中正六边形的外接圆半径为R；将半径为3R的圆形柱体作为主动轮，外接圆半径为R的正六边形的正六边体作为从动轮；摇π计算器用光电采样设备进行自动计数、计算及显示；光电采样设备固定在圆柱体和正六边体的侧面；光电采样设备包括采样器、控制器和显示器；摇π计算器采用模块化设计；摇π计算器采用延展圆周长逼近圆周率。本发明提供的摇π计算器直观生动地展示圆周率的计算过程，并且该摇π计算器采用模块化设计，方便学生自己组装，为教学带来方便。
文档编号G09B19/02GK102063819SQ20101059717
公开日2011年5月18日 申请日期2010年12月20日 优先权日2010年12月20日
发明者殷树刚 申请人:中国电力科学研究院