[发明专利]一种基于TOF激光测距的重力加速度测量装置

说明书

本发明涉及一种加速度测量的物理教学用具。该重力加速度测量装置包括支撑机构、投放机构和测量机构。包括底座以及固定在底座上的重物捕获架，重物捕获架上端固定有支架杆，支架杆上端固定有重物夹持爪，重物夹持爪上固定有单片机，单片机上搭载激光测距传感器及显示屏，通过激光测距传感器反馈4次距离，计算重力加速度g。本发明装置结构简单，便于携带组装，实验操作便捷，只需打开装置，装置会自主完成测量、数据搜集、数据计算，并将结果显示在显示屏上，方便查看结果和数据，迅速得到实验结果。

技术领域

本发明涉及一种加速度测量的物理教学用具，具体为一种基于TOF激光测距的重力加速度测量装置。

背景技术

重力加速度的测量为物理教学中一项重要的实验课程，在实际教学场景中多采用打点计时器法测量重力加速度。重物连接穿过打点计时器的纸条竖直下落，纸条上被打下一系列的点，量出相邻两计数点之间的距离，通过逐差法代入所量数值可求出g值。此实验需要较多的实验器材，且引入了纸带与打点计时器间摩擦力，并且学生需要测量计数点间的距离，容易有较大的测量误差。于是在此基础上对本实验进行了改进,改用光学传感器与电驱投放装置提升测量精准度，减小摩擦阻力对实验的影响。

发明内容

针对上述技术上的不足本发明提供一种基于TOF激光测距的重力加速度测量装置，可以有效解决上述技术问题，这种重力加速度测量装置可以简化重力加速度测量实验的步骤，一体化设计节省大量的实验材料准备时间，使得实验过程更加高效，且具有结构简单、操作方便、易收纳、所占空间小的优点。

为解决上述实验装置技术上的不足，本发明所使用的技术方案是：一种基于TOF激光测距的重力加速度测量装置，包括支撑机构、投放机构和测量机构。

所述的支撑机构包括：底座、三相连接架、支架杆、减震海绵、重物捕获架、支架；所述的投放机构包括：重物夹持爪、锥形重物；所述的测量机构包括：K210单片机、TOF10120激光测距传感器、锂电池。

所述的支架杆固定连接在三相连接架上，三相连接架固定安装在底座上，支架固定安装在支架杆上，底座上设置有定位槽，减震海绵和重物捕获架分别安装在底座的定位槽内，重物夹持爪固定安装在支架杆上，锥形重物放置于重物夹持爪内，支架水平固定在支架杆上，锂电池固定安装在支架上、支架上固定有K210单片机，TOF10120激光测距传感器固定连接在K210单片机上。

进一步的，所述的支撑机构还包括：调平螺钉、紧固螺栓、折叠卡扣、高度调节卡扣，所述的调平螺钉垂直固定于底座四角，紧固螺栓固定安装高度调节卡扣上，高度调节卡扣固定连接在支架杆上，折叠卡扣固定安装在支架杆中段。

进一步的，所述的投放机构还包括：舵机、锥形重物、电源模块，所述电源模块固定连接在支架上，舵机固定重物夹持爪左端，重物夹持爪与高度调节卡扣固定，锥形重物放置于重物夹持爪内。

进一步的，所述测量机构还包括LCD显示屏，所述K210单片机左侧固定TOF10120激光测距传感器及LCD显示屏，TOF10120激光测距传感器与锥形重物在同一铅垂线上。

进一步的，所述的锂电池和K210单片机电性连接，K210单片机和LCD显示屏电性连接，K210单片机和TOF激光测距传感器电性连接，电源模块和舵机电性连接。

进一步的，所述的底座上设置有调平矫正装置，重物回收装置和减震装置，调平矫正装置包括调平螺钉和气泡水平仪。

进一步的，所述的支架杆上设置有折叠卡扣装置，能够折叠设备，减少收纳空间。

进一步的，所述的K210单片机上设置有电源键、复位键、开始键和删除键，用于多次测量的实验结果进行数据处理与均值计算。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

（1）采用一体化折叠式设计，具有结构简单、操作方便、易收纳、所占空间小的特点；