[发明专利]摩擦力及摩擦系数实验与测量装置及测量方法

摘要

摩擦力及摩擦系数实验与测量装置的测量端包括摩擦承载板、超声波测速传感器、电机停止开关、底座、电路板、单片机、电阻应变式传感器、AD转换器、无线收发模块、直流电机、LED指示灯、滑轮和称重盘；电阻应变式传感器Ⅰ上设置有称重盘，电阻应变式传感器Ⅱ的一端设置有一个滑轮；在直流电机的输出轴上有一个卷线轮，无弹性线从卷线轮绕过滑轮后与被测物体连接；单片机利用PID算法调节电机驱动的PWM从而牵引被测物体匀速运动；显示控制端包括单片机、锂电池、液晶显示屏、无线收发模块、按键、蜂鸣器和LED指示灯，本发明测量快速、简单、直观、精确，既可以运用于物理实验教学，又可以用于专业的摩擦力及光滑度测定。

主权项

1.一种摩擦力及摩擦系数实验与测量装置，其特征在于，它包括测量端和显示控制端，所述测量端包括摩擦承载板、超声波测速传感器、电机停止开关、底座以及设置在所述底座上的电路板、单片机、电阻应变式传感器、AD转换器、无线收发模块、直流电机、LED指示灯、滑轮和称重盘，所述电阻应变式传感器包括用于称重的电阻应变式传感器Ⅰ和用于测量电机牵引力的电阻应变式传感器Ⅱ，电阻应变式传感器Ⅰ和电阻应变式传感器Ⅱ分别经过所述AD转换器与所述单片机连接；所述超声波测速传感器、电机停止开关、无线收发模块、LED指示灯分别与所述单片机连接，所述直流电机通过电机驱动与所述单片机连接；所述电阻应变式传感器Ⅰ上设置有称重盘，所述电阻应变式传感器Ⅱ的一端固定在所述底座上，另一端固定连接一个滑轮座，在所述滑轮座上设置有一个滑轮；在所述直流电机的输出轴上设置有一个工字型的卷线轮，一根无弹性线从所述卷线轮绕过位于卷线轮后方的所述滑轮后与所述摩擦承载板上的被测物体连接；所述单片机利用PID算法调节电机驱动的PWM从而牵引被测物体匀速运动；所述超声波测速传感器用于测量被测物体的运动速度；所述电机停止开关用于控制直流电机的停止；所述显示控制端包括单片机、锂电池以及分别与所述单片机连接的液晶显示屏、无线收发模块、按键、蜂鸣器和LED指示灯，所述按键包括确定/锁定按键、选择/结束按键、返回/退线按键、复位按键、开关按键和电机按键；所述显示控制端还包括模式选择界面，所述模式选择界面包括实验模式单元和测量模式单元，所述实验模式单元用于将接收的所述电阻应变式传感器Ⅰ测量的被测物体的数据转换成质量数值，将接收的所述电阻应变式传感器Ⅱ测量的电机牵引力数值作为拉力值，然后实验模式单元将被测物体的质量数值和拉力值显示在所述液晶显示屏上；所述测量模式单元用于将接收的所述电阻应变式传感器Ⅰ测量的被测物体的数据转换成压力数值，将接收的所述电阻应变式传感器Ⅱ测量的电机牵引力的最大值转换成最大静摩擦力，将被测物体匀速运动时的电机牵引力转换成滑动摩擦力，并计算摩擦系数，然后在所述液晶显示屏上显示被测物体的压力以及最大静摩擦力、滑动摩擦力和摩擦系数；所述确定/锁定按键兼具“确定”与“锁定”功能，在非实验模式时为“确定”功能；在实验模式时为“锁定”功能，可以在液晶显示屏上锁定拉力值。