CN106097837A - 一种教学实验小车电机驱动系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电机驱动系统，尤其涉及一种教学实验小车电机驱动系统。本发明要解决的技术问题是提供一种实验效果明显、驱动效率高、操作简单的教学实验小车电机驱动系统。为了解决上述技术问题，本发明提供了这样一种教学实验小车电机驱动系统，支架、第二绕线轮、第一滑轨、第二滑轨、连接杆、第二滑块、第三绕线轮、刻度绳、支撑杆、第一绕线轮、敲击棒、小车、轨道、电动推杆、铜锣、放置框、弹簧和第一滑块；地面上从左至右依次设有第二滑轨、第一滑轨、第二绕线轮、第三绕线轮和支架，第二滑轨的右侧与第一滑轨连接，第二滑轨上设置有第二滑块。本发明达到了实验效果明显、驱动效率高、操作简单的效果。

Description

一种教学实验小车电机驱动系统

技术领域

本发明涉及一种电机驱动系统，尤其涉及一种教学实验小车电机驱动系统。

背景技术

教学实验，是指学生在教师的指导下，使用一定的设备和材料，通过控制条件的操作过程，引起实验对象的某些变化，从观察这些现象的变化中获取新知识或验证知识的教学方法。在物理、化学、生物、地理和自然常识等学科的教学中，实验是一种重要的方法。一般实验是在实验室、生物或农业实验园地进行的。有的实验也可以在教室里进行。

驱动系统，是指步进电动机和步进电动机驱动器构成步进的电机驱动系统。

现有的小车电机驱动系统存在实验效果不明显、驱动效率低、操作复杂的缺点，因此亟需设计一种实验效果明显、驱动效率高、操作简单的教学实验小车电机驱动系统。

发明内容

(1)要解决的技术问题

本发明为了克服现有的小车驱动系统实验效果不明显、驱动效率低、操作复杂的缺点，本发明要解决的技术问题是提供一种实验效果明显、驱动效率高、操作简单的教学实验小车电机驱动系统。

(2)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了这样一种教学实验小车电机驱动系统，支架、第二绕线轮、第一滑轨、第二滑轨、连接杆、第二滑块、第三绕线轮、刻度绳、支撑杆、第一绕线轮、敲击棒、小车、轨道、电动推杆、铜锣、放置框、弹簧和第一滑块；地面上从左至右依次设有第二滑轨、第一滑轨、第二绕线轮、第三绕线轮和支架，第二滑轨的右侧与第一滑轨连接，第二滑轨上设置有第二滑块，第二滑块前侧铰接连接有连接杆，第二滑块上端设置有放置框，第一滑轨上设置有第一滑块，连接杆上端与第一滑块铰接连接，第一滑块顶部右侧设置有弹簧，第一滑轨上端设置有轨道，弹簧上端与轨道连接，轨道顶部右侧放置有小车，小车包括有车体、齿条、第一主动轮、传送带、第一从动轮、电机、转轴、齿轮、第二主动轮和第二从动轮，车体上设有电机，电机前方设有转轴，转轴上设有齿轮，齿轮左方设有第一主动轮，齿轮右方设有第二主动轮，第一主动轮和第二主动轮之间连接有齿条，齿轮与齿条啮合，第一主动轮后侧设置有第一从动轮，第二主动轮后侧设置有第二从动轮，第一主动轮和第一从动轮之间，且第二主动轮和第二从动轮之间均绕有传送带，小车顶部右侧设置有敲击棒，小车右侧连接有刻度绳，轨道底部右侧设置有支撑杆，支撑杆右壁上端设置有第一绕线轮，第三绕线轮位于第一绕线轮的正下方，刻度绳绕过第一绕线轮、第三绕线轮和绕过第二绕线轮，且刻度绳左端与第一滑块连接，第二绕线轮和第三绕线轮之间的刻度绳处于松弛状态，支架内顶部左侧设置有电动推杆，电动推杆下端连接有铜锣。

优选地，还包括有控制器，小车左侧设置有控制器，电机和电动推杆均分别与控制器连接。

优选地，还包括有声音传感器，支架内底部左侧设置有声音传感器，声音传感器位于电动推杆的右方，声音传感器与控制器相连接。

优选地，还包括有橡胶垫，放置框内底部设置有橡胶垫。

优选地，敲击棒的材质为铁质。

优选地，刻度绳为钢丝绳。

优选地，支架的材质为Q235钢。

工作原理：当人们需要进行教学实验时，启动电机正转，同时人按下秒表开始计时，带动转轴顺时针转动，转轴带动齿轮顺时针转动，由于齿轮与齿条啮合，使得第一主动轮和第二主动轮顺时针转动，带动第一从动轮和第二从动轮顺时针转动，从而带动小车向左移动，小车向左移动的同时带动刻度绳向左移动。当小车移动到位于电动推杆下方时，小车上的敲击棒敲击电动推杆下端的铜锣，铜锣发出响声，提醒人们将秒表停止计时，同时人们记录下刻度绳上的长度，人们就可以通过计算得到小车的速度，启动电动推杆缩短，带动铜锣向上移动，当铜锣向上移动到不在挡着敲击棒时，电动推杆停止工作，小车继续向前行走，此时刻度绳处于绷紧状态，小车的速度足够快，使得第一滑块向下移动，弹簧被拉伸，第一滑块带动第二滑块向左移动，第二滑块带动放置框向左移动。当小车移动到位于轨道的尽头时，放置框恰好移动到位于轨道的左方，当小车离开轨道时，小车恰好能够落入放置框，电机停止工作，弹簧恢复原状，带动第一滑块复位，人将小车上的刻度绳解开，将小车取走。

因为还包括有控制器，小车左侧设置有控制器，电机和电动推杆均分别与控制器连接，所以当人们需要进行教学实验时，控制器控制电机正转，同时人按下秒表开始计时，带动转轴顺时针转动，转轴带动齿轮顺时针转动，由于齿轮与齿条啮合，使得第一主动轮和第二主动轮顺时针转动，带动第一从动轮和第二从动轮顺时针转动，从而带动小车向左移动，小车向左移动的同时带动刻度绳向左移动。当小车移动到位于电动推杆下方时，小车上的敲击棒敲击电动推杆下端的铜锣，铜锣发出响声，提醒人们将秒表停止计时，同时人们记录下刻度绳上的长度，人们就可以通过计算得到小车的速度，控制器控制电动推杆缩短，带动铜锣向上移动，当铜锣向上移动到不在挡着敲击棒时，控制器控制电动推杆停止工作，小车继续向前行走，此时刻度绳处于绷紧状态，小车的速度足够快，使得第一滑块向下移动，弹簧被拉伸，第一滑块带动第二滑块向左移动，第二滑块带动放置框向左移动。当小车移动到位于轨道的尽头时，放置框恰好移动到位于轨道的左方，当小车离开轨道时，小车恰好能够落入放置框，控制器控制电机停止工作，弹簧恢复原状，带动第一滑块复位，人将小车上的刻度绳解开，将小车取走。

因为还包括有声音传感器，支架内底部左侧设置有声音传感器，声音传感器位于电动推杆的右方，声音传感器与控制器相连接，所以声音传感器会对铜锣发出的响声进行分析，声音传感器将分析后的指令传送到控制器，控制器控制电机和电动推杆开始工作。

因为还包括有橡胶垫，放置框内底部设置有橡胶垫，所以当小车落入放置框内时，橡胶垫能够有效防止小车损坏。

因为敲击棒的材质为铁质，所以能够延长敲击棒的使用寿命。

因为刻度绳为钢丝绳，钢丝绳不易断裂且具有延展性，所以能够延长刻度绳的使用寿命。

因为支架的材质为Q235钢，所以支架更不易锈蚀，韧性强，能够延长支架的使用寿命。

控制器选择厦门海为科技有限公司生产的海为S24S0T型PLC控制器，主机外部24VDC供电，16路输入，8路输出。输入输出端口的定义为：X0为启动开关，X1为停止开关，X2为急停开关，X3为声音传感器；Y0为电机，Y1为电动推杆。根据图8所示的电气控制原理图，所属领域的技术人员不需要创造性的劳动，通过编程即可实现控制器控制各部件按上述工作原理进行动作，编程的相关指令都为现有技术，在此不再赘述。

(3)有益效果

本发明达到了实验效果明显、驱动效率高、操作简单的效果。

附图说明

图1是本发明的第一种主视结构示意图。

图2是本发明的第二种主视结构示意图。

图3是本发明的第三种主视结构示意图。

图4是本发明的第四种主视结构示意图。

图5是本发明小车的主视结构示意图。

图6是本发明小车的左视结构示意图。

图7是本发明小车的俯视结构示意图。

图8是本发明的电气控制原理图。

附图中的标记为：1-地面，2-支架，3-第二绕线轮，4-第一滑轨，5-第二滑轨，6-连接杆，7-第二滑块，8-第三绕线轮，9-刻度绳，10-支撑杆，11-第一绕线轮，12-敲击棒，13-小车，14-轨道，15-电动推杆，16-铜锣，17-放置框，18-弹簧，19-第一滑块，20-车体，21-齿条，22-第一主动轮，23-传送带，24-第一从动轮，25-电机，26-转轴，27-齿轮，28-第二主动轮，29-第二从动轮，30-控制器，31-声音传感器，32-橡胶垫。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

一种教学实验小车电机驱动系统，如图1-8所示，支架2、第二绕线轮3、第一滑轨4、第二滑轨5、连接杆6、第二滑块7、第三绕线轮8、刻度绳9、支撑杆10、第一绕线轮11、敲击棒12、小车13、轨道14、电动推杆15、铜锣16、放置框17、弹簧18和第一滑块19；地面1上从左至右依次设有第二滑轨5、第一滑轨4、第二绕线轮3、第三绕线轮8和支架2，第二滑轨5的右侧与第一滑轨4连接，第二滑轨5上设置有第二滑块7，第二滑块7前侧铰接连接有连接杆6，第二滑块7上端设置有放置框17，第一滑轨4上设置有第一滑块19，连接杆6上端与第一滑块19铰接连接，第一滑块19顶部右侧设置有弹簧18，第一滑轨4上端设置有轨道14，弹簧18上端与轨道14连接，轨道14顶部右侧放置有小车13，小车13包括有车体20、齿条21、第一主动轮22、传送带23、第一从动轮24、电机25、转轴26、齿轮27、第二主动轮28和第二从动轮29，车体20上设有电机25，电机25前方设有转轴26，转轴26上设有齿轮27，齿轮27左方设有第一主动轮22，齿轮27右方设有第二主动轮28，第一主动轮22和第二主动轮28之间连接有齿条21，齿轮27与齿条21啮合，第一主动轮22后侧设置有第一从动轮24，第二主动轮28后侧设置有第二从动轮29，第一主动轮22和第一从动轮24之间，且第二主动轮28和第二从动轮29之间均绕有传送带23，小车13顶部右侧设置有敲击棒12，小车13右侧连接有刻度绳9，轨道14底部右侧设置有支撑杆10，支撑杆10右壁上端设置有第一绕线轮11，第三绕线轮8位于第一绕线轮11的正下方，刻度绳9绕过第一绕线轮11、第三绕线轮8和绕过第二绕线轮3，且刻度绳9左端与第一滑块19连接，第二绕线轮3和第三绕线轮8之间的刻度绳9处于松弛状态，支架2内顶部左侧设置有电动推杆15，电动推杆15下端连接有铜锣16。

还包括有控制器30，小车13左侧设置有控制器30，电机25和电动推杆15均分别与控制器30连接。

还包括有声音传感器31，支架2内底部左侧设置有声音传感器31，声音传感器31位于电动推杆15的右方，声音传感器31与控制器30相连接。

还包括有橡胶垫32，放置框17内底部设置有橡胶垫32。

敲击棒12的材质为铁质。

刻度绳9为钢丝绳。

支架2的材质为Q235钢。

工作原理：当人们需要进行教学实验时，启动电机25正转，同时人按下秒表开始计时，带动转轴26顺时针转动，转轴26带动齿轮27顺时针转动，由于齿轮27与齿条21啮合，使得第一主动轮22和第二主动轮28顺时针转动，带动第一从动轮24和第二从动轮29顺时针转动，从而带动小车13向左移动，小车13向左移动的同时带动刻度绳9向左移动。当小车13移动到位于电动推杆15下方时，小车13上的敲击棒12敲击电动推杆15下端的铜锣16，铜锣16发出响声，提醒人们将秒表停止计时，同时人们记录下刻度绳9上的长度，人们就可以通过计算得到小车13的速度，启动电动推杆15缩短，带动铜锣16向上移动，当铜锣16向上移动到不在挡着敲击棒12时，电动推杆15停止工作，小车13继续向前行走，此时刻度绳9处于绷紧状态，小车13的速度足够快，使得第一滑块19向下移动，弹簧18被拉伸，第一滑块19带动第二滑块7向左移动，第二滑块7带动放置框17向左移动。当小车13移动到位于轨道14的尽头时，放置框17恰好移动到位于轨道14的左方，当小车13离开轨道14时，小车13恰好能够落入放置框17，电机25停止工作，弹簧18恢复原状，带动第一滑块19复位，人将小车13上的刻度绳9解开，将小车13取走。

因为还包括有控制器30，小车13左侧设置有控制器30，电机25和电动推杆15均分别与控制器30连接，所以当人们需要进行教学实验时，控制器30控制电机25正转，同时人按下秒表开始计时，带动转轴26顺时针转动，转轴26带动齿轮27顺时针转动，由于齿轮27与齿条21啮合，使得第一主动轮22和第二主动轮28顺时针转动，带动第一从动轮24和第二从动轮29顺时针转动，从而带动小车13向左移动，小车13向左移动的同时带动刻度绳9向左移动。当小车13移动到位于电动推杆15下方时，小车13上的敲击棒12敲击电动推杆15下端的铜锣16，铜锣16发出响声，提醒人们将秒表停止计时，同时人们记录下刻度绳9上的长度，人们就可以通过计算得到小车13的速度，控制器30控制电动推杆15缩短，带动铜锣16向上移动，当铜锣16向上移动到不在挡着敲击棒12时，控制器30控制电动推杆15停止工作，小车13继续向前行走，此时刻度绳9处于绷紧状态，小车13的速度足够快，使得第一滑块19向下移动，弹簧18被拉伸，第一滑块19带动第二滑块7向左移动，第二滑块7带动放置框17向左移动。当小车13移动到位于轨道14的尽头时，放置框17恰好移动到位于轨道14的左方，当小车13离开轨道14时，小车13恰好能够落入放置框17，控制器30控制电机25停止工作，弹簧18恢复原状，带动第一滑块19复位，人将小车13上的刻度绳9解开，将小车13取走。

因为还包括有声音传感器31，支架2内底部左侧设置有声音传感器31，声音传感器31位于电动推杆15的右方，声音传感器31与控制器30相连接，所以声音传感器31会对铜锣16发出的响声进行分析，声音传感器31将分析后的指令传送到控制器30，控制器30控制电机25和电动推杆15开始工作。

因为还包括有橡胶垫32，放置框17内底部设置有橡胶垫32，所以当小车13落入放置框17内时，橡胶垫32能够有效防止小车13损坏。

因为敲击棒12的材质为铁质，所以能够延长敲击棒12的使用寿命。

因为刻度绳9为钢丝绳，钢丝绳不易断裂且具有延展性，所以能够延长刻度绳9的使用寿命。

因为支架2的材质为Q235钢，所以支架2更不易锈蚀，韧性强，能够延长支架2的使用寿命。

控制器30选择厦门海为科技有限公司生产的海为S24S0T型PLC控制器30，主机外部24VDC供电，16路输入，8路输出。输入输出端口的定义为：X0为启动开关，X1为停止开关，X2为急停开关，X3为声音传感器31；Y0为电机25，Y1为电动推杆15。根据图8所示的电气控制原理图，所属领域的技术人员不需要创造性的劳动，通过编程即可实现控制器30控制各部件按上述工作原理进行动作，编程的相关指令都为现有技术，在此不再赘述。

以上所述实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、改进及替代，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种教学实验小车电机驱动系统，其特征在于，支架(2)、第二绕线轮(3)、第一滑轨(4)、第二滑轨(5)、连接杆(6)、第二滑块(7)、第三绕线轮(8)、刻度绳(9)、支撑杆(10)、第一绕线轮(11)、敲击棒(12)、小车(13)、轨道(14)、电动推杆(15)、铜锣(16)、放置框(17)、弹簧(18)和第一滑块(19)；地面(1)上从左至右依次设有第二滑轨(5)、第一滑轨(4)、第二绕线轮(3)、第三绕线轮(8)和支架(2)，第二滑轨(5)的右侧与第一滑轨(4)连接，第二滑轨(5)上设置有第二滑块(7)，第二滑块(7)前侧铰接连接有连接杆(6)，第二滑块(7)上端设置有放置框(17)，第一滑轨(4)上设置有第一滑块(19)，连接杆(6)上端与第一滑块(19)铰接连接，第一滑块(19)顶部右侧设置有弹簧(18)，第一滑轨(4)上端设置有轨道(14)，弹簧(18)上端与轨道(14)连接，轨道(14)顶部右侧放置有小车(13)，小车(13)包括有车体(20)、齿条(21)、第一主动轮(22)、传送带(23)、第一从动轮(24)、电机(25)、转轴(26)、齿轮(27)、第二主动轮(28)和第二从动轮(29)，车体(20)上设有电机(25)，电机(25)前方设有转轴(26)，转轴(26)上设有齿轮(27)，齿轮(27)左方设有第一主动轮(22)，齿轮(27)右方设有第二主动轮(28)，第一主动轮(22)和第二主动轮(28)之间连接有齿条(21)，齿轮(27)与齿条(21)啮合，第一主动轮(22)后侧设置有第一从动轮(24)，第二主动轮(28)后侧设置有第二从动轮(29)，第一主动轮(22)和第一从动轮(24)之间，且第二主动轮(28)和第二从动轮(29)之间均绕有传送带(23)，小车(13)顶部右侧设置有敲击棒(12)，小车(13)右侧连接有刻度绳(9)，轨道(14)底部右侧设置有支撑杆(10)，支撑杆(10)右壁上端设置有第一绕线轮(11)，第三绕线轮(8)位于第一绕线轮(11)的正下方，刻度绳(9)绕过第一绕线轮(11)、第三绕线轮(8)和绕过第二绕线轮(3)，且刻度绳(9)左端与第一滑块(19)连接，第二绕线轮(3)和第三绕线轮(8)之间的刻度绳(9)处于松弛状态，支架(2)内顶部左侧设置有电动推杆(15)，电动推杆(15)下端连接有铜锣(16)。

2.根据权利要求1所述的一种教学实验小车电机驱动系统，其特征在于，还包括有控制器(30)，小车(13)左侧设置有控制器(30)，电机(25)和电动推杆(15)均分别与控制器(30)连接。

3.根据权利要求2所述的一种教学实验小车电机驱动系统，其特征在于，还包括有声音传感器(31)，支架(2)内底部左侧设置有声音传感器(31)，声音传感器(31)位于电动推杆(15)的右方，声音传感器(31)与控制器(30)相连接。

4.根据权利要求1所述的一种教学实验小车电机驱动系统，其特征在于，还包括有橡胶垫(32)，放置框(17)内底部设置有橡胶垫(32)。

5.根据权利要求1所述的一种教学实验小车电机驱动系统，其特征在于，敲击棒(12)的材质为铁质。

6.根据权利要求1所述的一种教学实验小车电机驱动系统，其特征在于，刻度绳(9)为钢丝绳。

7.根据权利要求1所述的一种教学实验小车电机驱动系统，其特征在于，支架(2)的材质为Q235钢。