[实用新型]一种单摆实验的自动读取装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种实验控制装置，特别是一种单摆实验的自动读取装置。

背景技术

单摆实验是高中物理课程的一个非常重要实验，该实验通过单摆测定当地重力加速度，以巩固和加深对单摆周期公式的理解。其实验原理是当单摆发生机械振动时，若摆角小于5⁰，这时的振动可以看成是简谐运动，由简谐运动知识可以导出单摆的振动周期：                                                ，式中T是周期，L是摆长，g是当地的重力加速度。因此，只要能测定出单摆的摆长和对应的振动周期，就可计算出重力加速度g。传统的单摆实验中采用人工计时、计数的方法，操作不方便，而且在精度上存在很大的误差，不能满足现在测量和教学的需要。

发明内容

为了改变传统单摆实验存在的问题，提高实验精度，本实用新型引入一种单摆实验的自动读取装置，具体技术方案如下：一种单摆实验的自动读取装置，包括操作模块、检测模块、延时模块、计时模块、计数模块和电源模块；其中，操作模块用于为检测模块、计时模块、计数模块提供操作控制信号；检测模块用于为计时模块和计数模块提供时钟脉冲信号；计时模块用于记录一次实验的时间；所述计数模块包括计数器1和计数器2，计数器1用于记录一次实验的单摆摆动次数，计数器2用于设定一次实验的单摆摆动次数；延时模块用于控制单摆的小球第一次经过传感器时，计数模块不纳入计数；电源模块用于给各模块提供工作电能；上述操作模块、检测模块、延时模块、计数模块、计时模块和电源模块依次电连接。

进一步地，所述自动读取装置安装在单摆实验装置的底座上。

与传统单摆实验装置相比，本实用新型能自动的读取实验数据，操作方便，实验精度高。

附图说明

图1为单摆实验的自动读取装置功能模块图。

图2是单摆实验的自动读取装置原理图。

图3是单摆实验装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施实例对本实用新型作进一步描述。

图1是单摆实验自动读取装置的功能模块图，包括电源模块、操作模块、检测模块、延时模块、计时模块和计数模块，其中操作模块由按钮开关SB1、K1组成，主要给检测模块、计时模块、计数模块提供工作信号，并在工作开始的瞬间给计时器、计数器提供复位信号。检测模块由PNP型接近开关、K2、K3组成，主要给计时器、计数器提供脉冲信号。计时模块由计时器组成，负责记录一次实验的时间。计数模块由计数器1和计数器2组成，计数器1负责记录一次实验的次数，计数器2负责设定一次实验的次数。延时模块由BG1、C1、R1、R2及K4组成，功能是在单摆的小球第一次经过传感器时，计数器不纳入计数。电源模块负责给各模块提供工作电能。

图2是单摆实验自动读取装置原理图。在工作时，接通12V电源，按一下按钮开关SB1，按钮开关SB1-2给计数器JS2复位，K1经按钮开关SB1-1得电，K1吸合并通过JS2-1、闭合的K1-1触头自锁。与此同时，闭合的K1-2触头经常闭触头K2-1给计数器JS1和计时器复位，整个电路处于准备状态。当单摆的铁球第一次经过PNP型接近开关上方接近开关接通时，K3得电吸合，K3-1闭合，使K2吸合并通过K2-2闭合自锁，K2-1常闭头断开常开头闭合，计时器开始计时。同时K3-2闭合，由于BG1组成的延时电路作用使K4暂时不能闭合。当单摆的铁球离开接近开关上方时接近开关断开，K3失电，K3-1、K3-2断开，因K2已自锁一直吸合，计时器继续计时。当单摆的铁球第二次经过接近开关上方接近开关再次接通时，K3吸合， K3-2闭合，此时的BG1已导通，K4得电吸合，K4-1、K4-2闭合分别使计数器JS1、JS2计数端接地计数一次。单摆的铁球再次离开接近开关上方时接近开关断开，因K4无自锁则失电，K4-1、K4-2断开，一次计数结束。单摆的铁球重行回到接近开关上方时接近开关又一次接通，K3、 K4吸合计数器JS1、JS2计数增加一次，当单摆的摆动次数达到计数器JS2设定的次数时，JS2-1断开，K1失电，接近开关也失电而失去作用。K2失电而不能吸合，计时器和计数器均保持此时数值等待实验员的读取。要重复一次实验，只要按一下按钮开关SB1即可。

图3为单摆实验装置结构示意图，包括底座、抽拉摆杆、固定螺帽、细绳、滑槽和悬挂的小球，单摆实验的自动读取装置安装在底座上。

实验操作时，利用计数器2设定小球摆动次数，调节合适的摆长，然后让小球先摆动起来，此时按一下按钮SB1整个装置就会开始运行。当摆动的次数达到设定值时，计时器停止计时，计数器停止计数。实验者就可从计时器、计数器中读到实验的数据。