[实用新型]一种基于自动控制的简易多普勒效应演示仪

说明书

本实用新型公开了一种基于自动控制的简易多普勒效应演示仪，包括水槽、振子、控制电路板、木架、调节电位器和步进滑台；控制电路板包括继电器控制电路板、电机控制板和频闪控制电路板；步进滑台包括导轨、滑台和步进电机；木架包括上台板、下台板和四条支撑腿；四条支撑腿的顶部垂直设置于上台板的底部，四条支撑腿的底部垂直设置于下台板的顶部，步进滑台设置于木架的顶部，振子滑动设置于步进滑台上，控制电路板设置于木架的下台板的顶面，调节电位器设置于木架上台板的侧面，水槽设置于步进滑台的侧部，相互分离.解决了现有多普勒效应演示中存在的装置复杂、庞大或者现象不直观不明显的缺陷。

技术领域

本实用新型涉及演示仪领域，特别是涉及一种基于自动控制的简易多普勒效应演示仪。

背景技术

多普勒效应广泛应用于军工、工程检测等领域，为了更好地理解多普勒效应，直观演示变得非常重要。目前，多普勒效应的演示，主要采用声波、光波等办法。声学演示是最常用的办法，但声学演示依靠人耳辨识不直观且存在个体差异。

姜洪喜，任郭亮设计的声波多普勒效应实验装置，依靠电机带动蜂鸣器做旋转运动，将声音信号转变为电信号，驱动发光二极管发光，观察二极管明暗变化演示声波的多普勒效应。存在的缺陷是仪器复杂庞大,悬空快速转动危险，同时依靠人眼辨别明暗变化的快慢，客观性不足。

梁佩莹等人设计了一种基于多普勒效应的水波特性实验装置，由探头、光电门计时器、软件程序和FD-WPB型水波实验仪(主要包括波源、观察屏、频闪仪、波源频率显示仪)组成。波源以某一频率通过气嘴吹动水面振动产生水波波纹，沿水波传播方向用手在导轨上平稳的推动气嘴在水平方向前进或后退，运用LabVIEW编程显示水波速度、波源速度，既可以利用水波展现多普勒效应，又可以研究多普勒效应的水波特性。优点是仪器精密，直观量化，但装置复杂笨重，不便于课堂演示。

实用新型内容

为解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种基于自动控制的简易多普勒效应演示仪，解决了现有多普勒效应演示中存在的装置复杂、庞大或者现象不直观不明显的缺陷。

本实用新型采用的技术方案是：一种基于自动控制的简易多普勒效应演示仪，包括水槽、振子、控制电路板、木架、调节电位器和步进滑台；控制电路板包括继电器控制电路板、电机控制板和频闪控制电路板；步进滑台包括导轨、滑台和步进电机；木架包括上台板、下台板和四条支撑腿；四条支撑腿的顶部垂直设置于上台板的底部，四条支撑腿的底部垂直设置于下台板的顶部，水槽设置于步进滑台的侧面，相互分离。步进滑台设置于木架的顶部，振子滑动设置于步进滑台上，控制电路板设置于木架的下台板的顶面，调节电位器设置于木架上台板的侧面。

优选地，继电器控制电路板包括单片机U1、三极管、稳压芯片 U4、晶振、二极管、电源输入接口、电解电容、程序下载端口、12V 电源、机械振动线圈和滑动变阻器；单片机U1的型号为 STC15W408AS-16，稳压芯片U4的型号为7805，单片机U1的第8 引脚分别连接电解电容C5的负极和地，单片机U1的第14引脚连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接三极管Q1的基极，三极管 Q1的集电极分别连接二极管D1的正极和机械振动线圈的一端，二极管D1的负极分别连接12V电源和机械振动线圈的另一端，单片机 U1的第9引脚连接程序下载端口JP1的第2引脚，单片机U1的第10引脚连接程序下载端口JP1的第3引脚，程序下载端口JP1的第4 引脚连接地，单片机U1的第15引脚分别连接电解电容C1的正极和滑动变阻器Q3的滑动端，滑动变阻器Q3的一端连接地，电解电容 C1的负极连接地，12V电源连接稳压芯片U4的第1引脚，稳压芯片 U4的第2引脚连接地，稳压芯片U4的第3引脚分别连接程序下载口JP1的第1引脚、电解电容C5的正极、单片机U1的第6引脚和滑动变阻器Q3的另一端，12V电源连接电源输入接口J1的第1引脚，电源输入接口J1的第2引脚连接地。