一种实现多种数据采集的动力学实验装置的制作方法

本实用新型涉及传感器测控技术领域，具体涉及一种实现多种数据采集的动力学实验装置。

背景技术：

近年来随着国家对课堂教育的不断重视，对课堂教育方式的不断探索尤其是在物理化教学方面的改革创新，需要学生在课堂教育方面有足够的参与度和实践能力，这是在这种情况下我公司推出了一套动力学实验方案。此动力学方案的一套仪器可以操作多个实验，效率高且经济，配有尖端传感器和先进组合模式，能激发学生实践热情；相比其他的方案，本方案操作流程便捷；实验展示清晰；数据分析快捷，是一种“实践式”素质教育，紧接学科素养要求。

市场上同类产品中，并没有完全成熟的、全套的完整产品，并且涵盖的功能不够齐全，精度和细节处理也不够完善。而此动力学方案中的无线智能小车是本方案的核心部件，也是先进技术的集中体现。小车内置传感器，可以无线即时输出力、位移、速度、加速度等物理量，实现了精确测量、即时输出、无线传递、便携美观的目的。

技术实现要素：

1、 所要解决的技术问题：

本实用新型提供一种实现多种数据采集的动力学实验装置，该装置内置传感器，可以无线即时输出力、位移、速度、加速度等物理量，实现了精确测量、即时输出、无线传递、便携美观的目的。

2、 技术方案：

一种实现多种数据采集的动力学实验装置，包括箱体与位于箱体底部的车轮，其特征在于：所述箱体内部设置：控制电路、检测装置、存储电路、输出接口电路，电源电路。所述检测装置包括三轴陀螺仪传感器、三轴加速度传感器、力传感器、光电编码器；所述三轴陀螺仪传感器与三轴加速度传感器集成在运动处理传感器上；所述运动处理传感器、力传感器、光电编码器均与控制电路耦接；所述运动处理传感器、力传感器、光电编码器均与存储电路耦接；所述力传感器与位于箱体的尾部的拉环相连；所述光电编码器采集与其对应的光码盘的旋转的角度；所述光码盘固定于箱体的其中一个前轮的车轴上并与车轮同时旋转。所述输出接口电路包括USB接口电路、耳机接口电路以及无线蓝牙通讯接口电路；所述输出接口电路与存储电路耦接；所述输出接口电路与控制电路耦接；所述输出电路将监测装置监测的数据传输至外部的终端设备。所述电源电路包括充电电池，所述充电电池与USB接口电路电连接；所述充电电池通过可拆卸结构安装在箱体的顶部。

进一步地，所述运动处理传感器为MPU6050。

进一步地，所述充电电池通过卡口结构连接在箱体上。

进一步地，所述箱体内部设置减震装置。

3、 有益效果：

本实用新型是以高中物理动力学实验要求为主体依据，把准确、合理作为基础，便捷、实用作为导向，可以展示良好的课堂实验效果，从而提高学生的思考探究能力。本方案基于实验动手实践的教学模式，提升了学科素养，充分调动了学生的学习积极性与探索热情。

针对现有的高中物理动力学实验方案，首先在操作复杂度上，以往的实验中测量多种数据需要插拔多种传感器，复杂程度较高，而本方案将多种传感器内置在无线动力小车箱体内部，只需蓝牙连接就可以即时采集多种数据；其次是数据的准确性，普通方案在计算、读数、操作等过程中会存在各种各样的不确定误差，影响数据的可靠性，而本方案直接测量各个数据，最大程度排除干扰项，保证精确；再者是数据的分析以及整合，普通方案在实验完成后需要人工计算，再描点绘图，实时性不够，相比本方案，实验结束就直接得出数据和图象，可以同时显示多类数据并拟合；在展示能力方面，普通方案操作较慢，并且还要计算数据和画图，课堂上能做得次数少，时间很紧，而本方案迅速、直观，课堂上可以做多次实验，甚至多种实验。

附图说明

图1为本实用新型的外壳示意图；

图2为本实用新型的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行进一步的说明。

一种实现多种数据采集的动力学实验装置，包括箱体1与位于箱体底部的车轮2，如附图1所示。本实用新型采用箱体结构将传感器组件安装在箱体内部，不仅方便携带，而且对箱体内部元件的保护提供方便。

所述箱体内部设置：控制电路、检测装置、存储电路、输出接口电路，电源电路。所述检测装置包括三轴陀螺仪传感器、三轴加速度传感器、力传感器、光电编码器；所述三轴陀螺仪传感器与三轴加速度传感器集成在运动处理传感器上；所述运动处理传感器、力传感器、光电编码器均与控制电路耦接；所述运动处理传感器、力传感器、光电编码器均与存储电路耦接；所述力传感器与位于箱体的尾部的拉环相连；所述光电编码器采集与其对应的光码盘的旋转的角度；所述光码盘固定于箱体的其中一个前轮的车轴上并与车轮同时旋转。所述输出接口电路包括USB接口电路、耳机接口电路以及无线蓝牙通讯接口电路；所述输出接口电路与存储电路耦接；所述输出接口电路与控制电路耦接；所述输出电路将监测装置监测的数据传输至外部的终端设备。所述电源电路包括充电电池，所述充电电池与USB接口电路电连接；所述充电电池通过可拆卸结构安装在箱体的顶部。本实用新型的数据采集主要是通过传感器采集，并将传感器采集的数据通过无线蓝牙的传输方式传输至终端。这种方式避免了有线方式传输数据的缺陷，并且能够实时检测数据，实时传输的目的。在本装置中是将三轴加速度传感器和三轴陀螺仪集成在运动处理传感器MPU6050上，在本装置中它们主要用于测量角速度和加速度。其中光码盘与对应的光电编码器测量的是位移量，然后可以用位移来计算出速度。

所述充电电池通过卡口结构连接在箱体上。因为该动力学实验装置可以应用到不同的动力学实验，为了增强学生对实验与根据实验得到的规律的认识，通常在教学中会对实验进行集中式的汇总。那么就会存在该实验装置的电池电量不够。因此本实用新型采用的电源为可拆卸的结构，通过卡口的结构与箱体相连。

本实用新型外观清新简洁，一侧有一个电源总开关、一个3.5mm单声道耳机插口及一个miniUSB接口，正上方有一个红绿双色充电指示灯和一个蓝色蓝牙指示灯。所述智能小车用于采集实验过程中的力、位移、速度、加速度等物理量，再把采集到的信号通过蓝牙4.0送给上位机；所述动力学方案整体设备外型时尚美观，无线材累赘，数据传输方便，数据分析时效性更强。

在本实用新型中，设计开关、按键等容易产生振动的器件远离传感器，避免对测量产生干扰；四个传感器分布均匀，彼此保持一定的距离，在实际测量中，无论是测量一种数据还是多种数据，都不会彼此产生干扰，同时传感器的这种分布也有助于各种实验配件的辅助使用。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本发明的，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。