[发明专利]电磁定位装置

说明书

技术领域

本发明涉及教学用具，是一种电磁定位装置。

背景技术

在中学物理教学中，需要对平抛运动、斜抛运动、运动合成等描绘出二维运动轨迹，直观的教学中需要实验完成。已有的二维平面内的运动物体实验教具有较多种结构，传统实验分为：频闪摄影和电火花描迹，这两种方法在目前的较多学校仍在使用。这些方法的不足较为明显，测量方式是间接的，实验设备较难操作，无法直接读取抛体位置的坐标值，需要人员绘图、描点；一次性实验成功率不高，需要多次操作、演示才能获得较为理想的轨迹。为了解决上述问题，本领域近几年提供了超声波、铁粉吸附、磁性写字板、磁性分散液、磁铁球吸附等技术方案，这些结构虽比传统的方法具有结构简单、显示直观的优点，但是，它仍具有一次实验的成功率低，数据准确率低，性能不稳定，对使用环境温度、湿度有较高要求，特别是高寒、高热地区无法使用，实验误差大等不足。

发明内容

本发明的目的是，提供一种电磁定位装置，它能解决现有技术存在的不足。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：电磁定位装置，包括感应定位板，感应定位板一侧外边沿安装固定板，在感应定位板正面的固定板上安装支撑座，支撑座下部安装轨道，轨道上放置抛体，支撑座上安装滑动杆，滑动杆上安装第一弹簧，滑动杆长度方向一端位于抛体一侧，滑动杆另一端位于固定板的外侧，感应定位板的背面布置水平和垂直排列的线圈阵列电路，感应定位板上设置USB接口，USB接口通过线路与计算机连接，抛体有上壳体和下壳体，上壳体和下壳体闭合后形成空腔，空腔内安装电池，电池通过导线与电路板连接，电路板通过导线与磁芯线圈连接。支撑座上开设第一通孔，第一通孔上壁开设第二通孔，第一通孔下壁开设第三通孔，第二通孔和第三通孔内安装连杆，连杆中部开设卡槽，滑动杆上设置限位齿，连杆底端连接固定杆，固定杆上安装第二弹簧。

所述第三通孔下方开设第一行程孔，第一行程孔下方开设第二行程孔，第一行程孔直径大于第二行程孔的直径。所述线圈阵列电路有第一环线圈，第一环线圈的1/3处和2/3处分别设置第二环线圈和第三环线圈，第一环线圈、第二环线圈和第三环线圈依次重叠排列。感应定位板上设置线圈阵列电路、放大和检波电路、控制电路及接口电路，线圈阵列电路接收抛体内的磁芯线圈产生的交变磁场信号产生感应电动势，控制电路通过放大和检波电路检测出感应电动势生成的抛体的位置信号，通过接口电路传输至计算机。

所述线圈阵列电路中采用U₁、U₂、U₃、U₄、U₅、U₆和U₇7个模拟开关芯片，7个模拟开关芯片的型号均为74H4067。抛体9的电路有供电电路，供电电路为锂电池供电，锂电池为振荡电路供电，振荡电路产生的交变信号驱动磁芯线圈产生交变磁场。所述供电电路为电源基准电路和稳压电路构成，基准电路由ADR391AUTZ芯片U12第4脚输出2.5V基准电压，稳压电路采用XC6219芯片U8第5脚为控制电路及放大和检波电路提供3.3V电源。

所述控制电路采用STM32F103T8U6单片机U9, STM32F103T8U6单片机U9的第7脚被配置为adc输入管脚，连接着放大和检波电路的输出信号，对每个线圈生成的信号进行adc转换后，STM32F103T8U6单片机U9的程序对数据进行处理得到二维位置信息，同时STM32F103T8U6单片机U9将计算出的数据通过USB接口电路传输至计算机，采用频率为8MHz的石英晶体振荡器(Y1)，为STM32F103T8单片机U6提供系统时钟，J3为程序下载接口，STM32F103T8U6单片机U9的内部程序通过此接口下载，电阻R7和发光二极管D2指示感应定位板已连接至计算机，电容C12连接至单片机的复位引脚，去耦电容C13-C16分别连接在STM32F103T8U6单片机U9的第1、第6、第19、第27电源脚， STM32F103T8U6单片机U9的第16、15、14、13、12、20、21引脚分别连接至模拟开关芯片U1-U7的第15脚，STM32F103T8U6单片机U9的8-11引脚连接至模拟开关芯片U1-U7的10-14脚。