[实用新型]一种基于单片机的力学实验装置

说明书

本实用新型公开一种基于单片机的力学实验装置，涉及物理力学实验技术领域，解决了力学实验装置无法数字化演示，趣味性较差的技术问题。该装置包括力传感器、单片机和显示模块；力传感器均包括应变电阻片和悬臂梁，应变电阻片固定在悬臂梁两侧；受力物体受力时，悬臂梁、应变电阻片发生形变，带动力传感器输出的模拟电压信号同步变化；模拟电压信号经过放大和AD转换得到数字电压信号，并输入单片机，单片机对数字电压信号进行处理后，生成悬臂梁的受力数值；显示模块将受力数值进行显示。本实用新型不仅实现对物理实验中对力的数字化测量，也增加了趣味性。

技术领域

本实用新型涉及物理力学实验技术领域，尤其涉及一种基于单片机的力学实验装置。

背景技术

现今中学在学习物理力学的时候，都会有相应的物理实验辅助学生更快的理解和学习物理力学。在实验中，我们通常需要用到一些仪器来完成实验。一个简单有趣的实验仪器不仅能够调动起老师的教学热情，更能让学生在做实验的过程中享受到做实验的乐趣。如在压力或拉力学习中，需要通过力学实验装置对压力或拉力在各种物理状态下的变化进行直观学习，由此需要对该压力或拉力进行测量。

在现有技术中，力学实验装置主要通过弹簧拉力器来测试物体受到的受力，无法数字化演示，趣味性较差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于单片机的力学实验装置，以解决现有技术中存在的力学实验装置主要通过弹簧拉力器来测试物体受到的受力，无法数字化演示，趣味性较差的技术问题。本实用新型提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

本实用新型提供的一种基于单片机的力学实验装置，包括力传感器、单片机和显示模块；所述单片机与所述力传感器、显示模块电连接；所述力传感器包括应变电阻片和悬臂梁，所述应变电阻片固定在所述悬臂梁两侧；所述悬臂梁与受力物体连接；所述受力物体受力时，所述悬臂梁、应变电阻片发生形变，带动所述力传感器输出的模拟电压信号同步变化；所述模拟电压信号经过放大和AD转换得到数字电压信号，并输入所述单片机，所述单片机对所述数字电压信号进行处理后，生成所述悬臂梁的受力数值；所述显示模块将所述受力数值进行显示。

优选的，所述应变电阻片包括四个可变电阻，并组成惠斯通电桥电路。

优选的，所述应变电阻片中的两个所述可变电阻固定在所述悬臂梁的一侧，另两个所述可变电阻固定在所述悬臂梁的另一侧。

优选的，所述应变电阻片与所述悬臂梁胶接固定，并通过胶进行密封。

优选的，所述悬臂梁的两端分别为受力端和固定端，所述受力端悬空，所述力的方向与所述受力端垂直，所述固定端与底板固定。

优选的，所述力学实验装置还包括语音模块，所述语音模块与所述单片机电连接，能够将所述受力数值转换为语音，并通过喇叭播报。

优选的，所述力学实验装置还包括报警模块，所述报警模块与所述单片机电连接并通过蜂鸣器报警。

优选的，所述力学实验装置还包括信号放大及AD转换电路，所述信号放大及AD转换电路与所述惠斯通电桥电路的输出端连接，所述模拟电压信号经过所述信号放大及AD转换电路得到数字电压信号。

优选的，所述单片机为STM系列或51系列单片机，所述信号放大及AD转换电路采用HX711芯片、AD7190芯片、AD7714芯片中的任意一种。

优选的，所述力传感器为压力传感器和/或拉力传感器。

实施本实用新型上述技术方案中的一个技术方案，具有如下优点或有益效果：