一种摩擦力实验演示装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109671339A(43)申请公布日2019.04.23(21)申请号201910142100.0(22)申请日2019.02.26(71)申请人马子羿地址271100山东省莱芜市莱城区长勺北路266号16号楼1单元102室(72)发明人马子羿(74)专利代理机构南昌贤达专利代理事务所(普通合伙)36136代理人金一娴(51)Int.Cl.G09B23/10(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图3页(54)发明名称一种摩擦力实验演示装置(57)摘要本发明提供了一种摩擦力实验演示装置，包括：底座、实验台、摩擦块、拉力传感器、电机驱动装置、盘线轮、控制装置、显示屏、图像采集装置。使用本装置可同时测定最大静摩擦力、滑动摩擦力与滚动摩擦力及其影响因素，还可考察摩擦块在斜坡上运动时的摩擦力；各种摩擦力以及摩擦系数可在显示屏上直接显示，读数方便，测得的数据准确可靠。CN109671339ACN109671339A权利要求书1/2页1.一种摩擦力实验演示装置，其特征在于，包括：底座、实验台、摩擦块、拉力传感器、电机驱动装置、盘线轮、控制装置、显示屏、图像采集装置；所述底座上设有立柱，所述立柱顶端焊接有铰接块，所述底座与实验台通过所述铰接块铰接；所述实验台上设有刻度，其顶端一侧表面下设有压力称，所述摩擦块起始置于压力称上，所述底座与实验台之间还设有用于调节实验台坡度的升降调节装置；所述摩擦块与细绳连接面相邻的四个表面面积相同，其中三个表面具有不同的粗糙度，另一个表面的四个角设有滚轮，与细绳连接面相对的表面比前述四个表面的面积小；所述摩擦块上设有驱动所述摩擦块返回至起始位置的第三电机；所述拉力传感器一端通过细绳与摩擦块连接、另一端通过细绳与盘线轮连接；连接所述摩擦块、拉力传感器、盘线轮的细绳与所述实验台平行；所述电机驱动装置包括第一电机、主动齿轮、从动齿轮、转轴；所述第一电机驱动主动齿轮转动，从而带动从动齿轮转动，所述盘线轮通过转轴与从动齿轮连接；所述实验台设有滑轨，所述图像采集装置可在所述滑轨上移动，所述图像采集装置包括摄像头与支撑杆，所述摄像头固定在所述支撑杆上，所述支撑杆上设有驱动所述图像采集装置移动的第二电机；所述控制装置与显示屏设于所述底座上，所述控制装置包括集成电路板、插接于集成电路板上的单片机、无线信息发送器、无线信息接收器和USB接口；所述压力称、拉力传感器、第一电机、第二电机、第三电机、图像采集装置与所述控制装置连接，所述控制装置将所述压力称、拉力传感器、摄像头所采集图像的信息通过无线信息发送器发出，然后通过无线信息接收器接收信号在所述显示屏上显示；所述显示屏显示摩擦块的重量、摩擦力、摩擦系数数据以及摄像头所采集到的图像。2.如权利要求1所述的摩擦力实验演示装置，其特征在于，还包括超声波传感器，与所述控制装置连接，用于获取摩擦块位置。3.如权利要求1所述的摩擦力实验演示装置，其特征在于，所述控制装置采用PID控制。4.如权利要求1所述的摩擦力实验演示装置，其特征在于，所述升降装置包括伸缩杆与高度调节旋钮，和/或所述摩擦块为长方体形状，与细绳连接面相邻的四个表面形状为长方形，与细绳连接面相对的表面形状为正方形。5.如权利要求1所述的摩擦力实验演示装置，其特征在于，所述控制装置上设有控制按钮，所述控制按钮包括电源按钮、匀速按钮、变速按钮、重置按钮，所述电源按钮用于控制所述控制装置的开启与停止，所述匀速按钮用于调节所述第一电机拉动所述摩擦块匀速运动的速度，所述变速按钮用于调节所述第一电机拉动所述摩擦块变速运动的速度，所述重置按钮控制第三电机驱动所述摩擦块返回至起始位置。6.如权利要求5所述的摩擦力实验演示装置，其特征在于，向所述控制装置输入匀速算法公式或变速算法公式控制摩擦块匀速运动或变速运动；所述变速算法公式包括PWM变速算法公式、加速算法公式、减速算法公式中的一种或多种。7.如权利要求1所述的摩擦力实验演示装置，其特征在于，所述摩擦块内设有置物槽。8.如权利要求1至7中任一项所述的摩擦力实验演示装置，其特征在于，所述置物槽为磁性置物槽；和/或所述滑轨截面呈T字型结构，所述支撑杆的底端具有与所述滑轨相匹配的限位块。2CN109671339A权利要求书2/2页9.如权利要求8所述的摩擦力实验演示装置，其特征在于，所述摩擦块与细绳连接面相邻的三个表面材料分别为：木材、铁、橡胶，其中橡胶面为橡胶毛刷，所述摩擦块与细绳连接面相对的表面材料为木材。10.如权利要求9所述的摩擦力实验演示装置，其特征在于，所述第一电机、和/或第二电机为低速电机。3CN109671339A说明书1/7页一种摩擦力实验演示装置技术领域[0001]本发明涉及教学设备领域，尤其涉及