[发明专利]自动检测摆长和周期的单摆实验仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种单摆实验仪器，具体的来说是一种自动检测摆长和周期的单摆实验仪。

背景技术

传统的单摆演示仪需要人工数数来计算周期，摆长也需要人工测量，误差较大，实验过程麻烦。本仪器所采用超声测试模块测量精度高、成本底，处理电路只需普通的单片机即可满足要求，显示屏用小块液晶即可将数据可视化，整个仪器造价低、制作简单。

发明内容

本发明提供一种自动检测摆长和周期的单摆实验仪，可以自动测到单摆的摆长和周期。

本发明所采用的技术方案在于：在摆球正下方放置一个超声波测距模块，可以较准确的测量到检测到摆球到超声波测距模块发射点的距离d，又因为横杆到模块发射点的距离距离D、小球的半径r是已知的，事先输入单片机处理电路即可。由此得到摆长L=D-r-d，利用处理电路中的单片机的运算功能可以很快的算出摆长。同时注意到，只有在摆球经过最低点时超声波测距模块所测得距离才为d,利用这一特点当检测到的距离为d时单片机自动计数一次，利用单片机自带定时功能，可以得出单位时间内摆球经过最低点的次数n，从而得出摆动周期T。实际过程中所测得距离很难达到完全等于d,但是可以通过程序控制单片机，设定在一定范围内接近d即可计数，利用双摆线结构可以将摆球较好的稳定在超声波测距模块正上方摆动，整个仪器所测得的数据交由显示屏显示。

本发明的有益效果在于：可以自动测到单摆的摆长和周期，而且误差小，所得的数据全部由显示屏可视化，作为实验仪演示效果很好。整个装置造价低，易于制作。

附图说明

以下结合附图和实施例对本发明作进一步详述。

图1为本发明的结构示意图。

附图说明

图1中：在底座8上有两竖直的支杆6和一个横杆9构成一个Ｎ型结构。在横杆上有两个小孔，摆线7通过小孔被夹子1夹住。两根摆线7将摆球2固定在一个竖直平面内摆动。在摆球2静止时的最下方放置一个超声波测距模块5，超声波测距模块5经单片机处理电路4进行数据处理后送给显示屏3显示。在摆球2静止时的正下方有一个超声波测距模块5。