CN107067895A - 一种高等数学教学用概率演示教具 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高等数学教学用概率演示教具，包括抛币筒和位于抛币筒左侧的喂币筒，还包括位于抛币筒的右侧上传送带,和位于喂币筒左侧的送币筒；一下传送带位于所述上传送带的下方，上传送带和下传送带具有相反的传送方向，下传送带的左侧靠近送币筒的下端,下传送带的右侧设有用于将从上传送带上掉落下来的硬币导入下传送带的导币板；硬币内置有永磁体，永磁体的S极和N极分别朝向所述硬币的上表面和下表面；导币板与一旋转气缸连接，且导币板为通电即具有磁性的电磁体，所述演示教具还包括一PLC控制芯片，PLC控制芯片与抛币筒、喂币筒、运币筒和导币板以及旋转气缸通信连接；本发明的有益效果：能够自动抛币、自动收币、省时省力。

Description

一种高等数学教学用概率演示教具

技术领域

本发明涉及教学用具技术领域，尤其涉及一种高等数学教学用概率演示教具。

背景技术

概率是人们根据随机事件发生的规律定义的概念，在大学高等数学中，授课老师为使学生更直观的学习到概率方面的知识，往往通过一些实际的概率演示实验，其中最常做的是抛硬币实验，即经过多次抛硬币，统计出得到硬币正反面向上的概率是二分之一。目前在实验过程中，一般是需要老师多次抛出硬币，每次都需要把抛出的硬币捡起来再扔出，费时费力。现在也有一些抛币器来代替人工抛币，但是抛完币后，仍然需要人工捡起硬币然后再将硬币放入该抛币器中，使用起来及其不方便，仍然会耗费大量时间和人力。

发明内容

有鉴于此，本发明的实施例提供了一种能够自动抛币、自动收币、省时省力的高等数学教学用概率演示教具。

本发明的实施例提供一种高等数学教学用概率演示教具，包括抛币筒和位于所述抛币筒左侧的用于向所述抛币筒喂送硬币的喂币筒，其特征在于：还包括位于所述抛币筒的右侧的用于承接硬币的上传送带,和位于所述喂币筒左侧的用于向所述喂币筒输送硬币的送币筒；一下传送带位于所述上传送带的下方，所述上传送带和所述下传送带具有相反的传送方向，所述下传送带的左侧靠近所述送币筒的下端,所述下传送带的右侧设有用于将从所述上传送带上掉落下来的硬币导入所述下传送带的导币板；所述硬币内置有永磁体，所述永磁体的S极和N极分别朝向所述硬币的上表面和下表面；所述导币板与一旋转气缸连接，且所述导币板为通电即具有磁性的电磁体，所述高等数学教学用概率演示教具还包括一PLC控制芯片，所述PLC控制芯片与所述抛币筒、所述喂币筒、所述运币筒和所述导币板以及所述旋转气缸通信连接。

进一步地，所述运币筒内具有竖直设置的无杆气缸，所述无杆气缸的外接滑板水平设置以承接从所述下传送带传送来的硬币，所述外接滑块可沿所述无杆气缸的缸体上下运动；所述运币筒左侧壁的上端区域设有一水平伸缩气缸，所述运币筒右侧壁的上端区域设有连通所述运币筒与所述喂币筒的运币通孔，所述水平伸缩气缸的缸杆指向所述运币通孔。

进一步地，所述无杆气缸的下端部的上表面安装有第一距离传感器，所述第一距离传感器对准所述外接滑板用于监测所述外接滑板所处的位置，所述第一传感器、所述无杆气缸和所述水平伸缩气缸均与所述PLC控制芯片通信连接。

进一步地，所述喂币筒内具有一第二竖直伸缩气缸，所述第二竖直伸缩气缸的缸杆的上端设有用于收容硬币的硬币托架，若干硬币堆摞于所述硬币托架，所述喂币筒的右侧壁上设有连通所述喂币筒和所述抛币筒的喂币通孔，所述硬币托架和所述喂币通孔均向右倾斜设置，且倾斜角度相同。

进一步地，所述第二竖直伸缩气缸的缸杆的上端设有收容框，所述收容框的右侧面敞开，而其左侧面的上端区域开设有贯孔，所述贯孔对准所述运币通孔，所述硬币托架固定于所述收容框。

进一步地，所述喂币筒上端的筒口被堵块封堵，所述堵快的下表面安装有第二距离传感器，所述第二距离传感器对准所述收容框的顶端用于监测所述收容框所处的位置，所述第二传感器和所述第二竖直伸缩气缸均与所述PLC控制芯片通信连接。

进一步地，所述抛币筒内具有一第一竖直伸缩气缸，所述第一竖直伸缩气缸的缸杆的上端设有托举硬币的硬币托盘，所述硬币托盘的下端通过弹簧与所述抛币筒的底壁连接。

进一步地，所述弹簧套设于所述第一竖直伸缩气缸的外围。

进一步地，所述硬币托盘内设有压力传感器，所述压力传感器与所述PLC控制芯片通信连接，所述第一传感器和所述第二竖直缩气缸均与所述PLC控制芯片通信连接。

本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明的高等数学教学用概率演示教具，(1)利用所述上传送带将被所述抛币筒抛出的硬币传送至所述下传送带，再利用所述下传送带将所述硬币传送至所述运币筒，通过所述运币筒给所述喂币筒加满硬币，再通过所述喂币筒向所述抛币筒喂送硬币使所述抛币筒有币可抛，如此循环，全自动化过程，节省了人工捡硬币和向所述抛币筒添加硬币的时间，减少了工作量、解放了劳动力，还增加了上课的趣味性。(2)所述硬币内设有永磁体，所述导币板为电磁体，利用同性相斥、异性相吸的原理，可以翻转硬币，使被抛的所有硬币的同一表面朝上，增加了统计结果的精确性和可信性。(3)结构简单，操作方便。

附图说明

图1是本发明高等数学教学用概率演示教具中的抛币筒抛硬币的示意图；

图2是本发明高等数学教学用概率演示教具中的运币筒向喂币筒运送硬币的示意图；

图3是本发明高等数学教学用概率演示教具中的喂币筒向抛币筒喂硬币的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。

请参考图1，本发明的实施例提供了一种高等数学教学用概率演示教具，包括抛币筒1、位于所述抛币筒1左侧的用于向所述抛币筒1喂送硬币8的喂币筒2，以及位于所述喂币筒2左侧的用于向所述喂币筒2运送硬币8的运币筒3，所述高等数学教学用概率演示教具还包括PLC控制芯片，以实现自动化控制。

一上传送带4位于所述抛币筒1的右侧，所述上传送4带一方面用于承接被所述抛币筒1抛出的硬币8,另一方面将其所述承接的硬币8向右运送。

一下传送5带位于所述上传送带4、所述抛币筒1和所述喂币筒2的下方，所述下传送带的右侧设有导币板6，所述导币板6位于一支撑台7的倾斜面上，所述支撑台7的倾斜面朝向所述上传送4带所在的方向。所述导币板6顺着所述倾斜面倾斜设置，用于将从所述上传送带4上掉落下来的硬币导入所述下传送带5。所述导币板6的下端与所述支撑台7枢接，从而所述导币板6可以相对所述支撑台7转动。所述导币板6与一旋转气缸连接，在所述旋转气缸的驱动下，所述导币板6相对所述支撑台7逆时针转动，当所述导币板6转到最大角度时，所述导币板6位于所述下传送带5的上方，且与所述下传送带5平行。所述导币板6为继电器的一部分，属于电磁体，对所述导币板6通电，所述导币板6即可化为具有磁性和磁极的磁体。

本实施例所述的硬币8为特制的实验体，为薄圆柱结构，其上表面和其下表面具有不同的纹路，通过直接观察所述纹路，可以直接辨别出上表面和下表面。所述硬币8的外层为塑料或者橡胶，其内层中置有永磁体，所述永磁体的S极和N极分别朝向所述硬币的上表面和下表面，所述硬币8的外层起保护所述永磁体的作用，防止在抛硬币8的时候所述永磁体被摔坏。

所述上传送带4和所述下传送带5具有相反的传送方向：所述上传带4向右传送所述硬币8，所述下传送带5向左传送从所述上传送4上掉落下来的硬币8。所述下传送带6的左侧靠近所述送币筒3的下端，所述运币筒3内具有竖直设置的无杆气缸31，所述无杆气缸31的外接滑板312水平设置，以承接从所述下传送带5左端传送过来的硬币8。由于所述无杆气缸31竖直设置，所以所述外接滑板312能够沿着所述无杆气缸31的缸体311在上下方向上运动，以实现将硬币8从所述运币筒3的下端运送到所述运币筒3上端区域的指定位置。所述运币筒3左侧壁的上端区域设有一水平伸缩气缸33，所述运币筒3右侧壁的上端区域设有连通所述运币筒3与所述喂币筒2的运币通孔34，所述水平伸缩气缸33的缸杆331指向所述运币通孔34。所述无杆气缸31的下端部的上表面安装有第一距离传感器32，所述第一距离传感器32对准所述外接滑板312，当所述第一距离传感器32监测到所述外接滑板312运动到指定位置时，所述硬币8也被所述外接滑板312运送到指定位置，即被运送到与所述运币通孔34和所述水平伸缩气缸33的缸杆331等高的位置时：一方面，所述第一距离传感器32向所述PLC控制芯片发出反馈信号，所述PLC控制芯片接收到该反馈信号时迅速响应，关停所述无杆气缸33使所述外接滑板312在所述指定位置停留，停留时间为T1；另一方面，所述PLC控制芯片向所述水平伸缩气缸33的控制模块发出命令信号，所述控制模块响应并立即启动所述水平伸缩气缸33使其缸杆331伸出将所述硬币8推入所述运币通孔34，进而将所述硬币8推入所述喂币筒2。时间T1到了后，所述PLC控制芯片控制所述外接滑块312和所述水平伸缩气缸33复位，等待运送下一个硬币8。

请参照图1和图2，所述喂币筒2内具有一第二竖直伸缩气缸21，所述第二竖直伸缩气缸21的缸杆的上端设有收容框22，所述收容框22只有右侧面敞开，而其左侧面的上端区域开设有贯孔221，所述贯孔221对准所述运币通孔34，在所述水平伸缩气缸33的作用下，硬币8依次穿过所述运币通孔34和所述贯孔221后落入所述收容框22。所述收容框22内固设有硬币托架23，所述硬币托架23用于支撑落入所述收容框22内的硬币8，使若干所述硬币8从下至上一个一个堆摞于所述硬币托架23。所述喂币筒2的右侧壁上设有连通所述喂币筒2和所述抛币筒1的喂币通孔25，所述硬币托架23和所述喂币通孔25均向右倾斜设置，且倾斜角度相同，落入所述收容框22内的硬币8均倾斜堆摞。

请参照图3，所述喂币筒2上端的筒口被堵块26封堵，所述堵快26的下表面安装有第二距离传感器24，所述第二距离传感器24对准所述收容框22的顶端用于监测所述收容框22所处的位置。当所述收容框22被所述第二竖直伸缩气缸21推向第一指定位置(调整系统，使所述第一指定位置为所收容框22的初始位置)，即所述贯孔221与所述运币通孔34对准的位置时，所述第二距离传感器24向所述PLC控制芯片发出反馈信号，所述PLC控制芯片接收到该反馈信号时迅速响应，关停所述第二竖直伸缩气缸21使所述收容框22在所述第一指定位置停留，停留时间为T2，待所述收容框22被加满硬币时，时间T2结束。所述第二竖直伸缩气缸21继续推动所述收容框22向第二指定位置运动，当到达所述第二指定位置时，即所述收容框22内最上面的硬币8与所述喂币通孔25对准时，所述第二距离传感器24向所述PLC控制芯片发出反馈信号，所述PLC控制芯片接收到该反馈信号时迅速响应，关停所述第二竖直伸缩气缸21使所述收容框22在所述第二指定位置停留，停留时间为T3，待硬币8从所述喂币通孔25滑进所述抛币筒1，并被所述抛币筒1抛出后，然后所述PLC控制芯片发出反馈信号控制启动所述第二竖直伸缩气缸21，使所述收容框22再向上运动一个硬币8的厚度的距离，再控制关停所述第二竖直伸缩气缸21，关停时间为T3，以此类推，直到所述收容框22内的硬币全部被喂入所述抛币筒1，并被所述抛币筒1抛出，所述第二竖直伸缩气缸21复位，使所述收容框22处于所述第一指定位置。

所述抛币筒1内具有一第一竖直伸缩气缸11，所述第一竖直伸缩气缸11的缸杆的上端设有托举硬币的硬币托盘13，所述硬币托盘13的下端通过弹簧12与所述抛币筒1的底壁连接，所述弹簧12套设于所述第一竖直伸缩气缸11的外围。所述硬币托盘13内安装有压力传感器14，当有硬币8进入时，所述压力传感器14感应，并向所述PLC控制芯片发出反馈信号，所述PLC控制芯片接收到该反馈信号时迅速响应，启动所述第一竖直伸缩气缸11，所述第一竖直伸缩气缸11的缸杆向下运动压缩所述弹簧12，向下运动时间T4后，所述PLC控制芯片控制所述第一竖直伸缩气缸11使其缸杆处于自由的放空状态，即使所述第一竖直伸缩气缸11的缸杆与所述第一竖直伸缩气缸11的缸体之间只剩下竖直方向上的摩擦力，且该摩擦力较小。此时，在所述弹簧8的弹性恢复力的作用下，所述第一竖直伸缩气缸11的缸杆带动所述硬币托盘13向上运动将位于所述硬币托盘13上的硬币8弹起以将其抛出。然后所述硬币托盘13在所述第一竖直伸缩气缸11的作用下又处于所述喂币通孔25的斜下方附近等待下一个进入的硬币8。

请参照图2和图3，被抛出的硬币8在空中经过多次翻转之后落入所述上传送带4，在其朝上的表面被实验者记录的同时，所述上传送带4带着所述硬币8向右运动，直到所述硬币8从所述上传送带脱落掉在处于通电状态中的所述导币板6上，由于所述导币6板为带有磁极的电磁铁，本实施例以所述导币板6的上表面为S极为例，若硬币8的上表面(硬币8的S极所指的一面)落在所述导币板6上时，由于同性相斥，所述硬币8直接从所述导币板6上滑入所述下传送带5，这时所述硬币8的下表面朝上被所述下传送带5运输；若硬币8的下表面(硬币的N极所指的一面)落在所述导币板6上时，由于异性相吸，所述硬币8吸附在所述导币板6上，这时所述旋转气缸启动，带动所述导币板6逆时针旋转直至所述导币板6与所述下传送带5平行，然后所述PLC控制芯片控制所述导币板6断电使所述导币板6失去磁性，然后吸附在所述导币板6上的硬币8脱落，掉入所述下传送带5，这时所述硬币6的下表面朝上被所述下传送带5运输。所以最终，所述下传送带5上的硬币都是下表面朝上，所述下传送带5向左传送所述硬币8，将所述硬币8传送至所述运币筒3。

由于被上抛的硬8的最初状态都是硬币8的下表面朝上，所以硬币8被抛的初始状态都是其下表面在上，如此，使抛币概率演示实验的准确性和可信性更高。

本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明的高等数学教学用概率演示教具，(1)利用所述上传送带4将被所述抛币筒1抛出的硬币8传送至所述下传送带5，再利用所述下传送带5将所述硬币8传送至所述运币筒3，通过所述运币筒3给所述喂币筒2加满硬币8，再通过所述喂币筒2向所述抛币筒1喂送硬币8使所述抛币筒1有币可抛，如此循环，全自动化过程，节省了人工捡硬币8和向所述抛币筒添加硬币的时间，减少了工作量、解放了劳动力，还增加了上课的趣味性。(2)所述硬币8内设有永磁体，所述导币板6为电磁体，利用同性相斥、异性相吸的原理，可以翻转硬币，使被抛的所有硬币8的同一表面朝上，增加了统计结果的精确性和可信性。(3)结构简单，操作方便。

在本文中，所涉及的左、右、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高等数学教学用概率演示教具，包括抛币筒和位于所述抛币筒左侧的用于向所述抛币筒喂送硬币的喂币筒，其特征在于：还包括位于所述抛币筒的右侧的用于承接硬币的上传送带,和位于所述喂币筒左侧的用于向所述喂币筒输送硬币的送币筒；一下传送带位于所述上传送带的下方，所述上传送带和所述下传送带具有相反的传送方向，所述下传送带的左侧靠近所述送币筒的下端,所述下传送带的右侧设有用于将从所述上传送带上掉落下来的硬币导入所述下传送带的导币板；所述硬币内置有永磁体，所述永磁体的S极和N极分别朝向所述硬币的上表面和下表面；所述导币板与一旋转气缸连接，且所述导币板为通电即具有磁性的电磁体，所述高等数学教学用概率演示教具还包括一PLC控制芯片，所述PLC控制芯片与所述抛币筒、所述喂币筒、所述运币筒和所述导币板以及所述旋转气缸通信连接。

2.如权利要求1所述的高等数学教学用概率演示教具，其特征在于：所述运币筒内具有竖直设置的无杆气缸，所述无杆气缸的外接滑板水平设置以承接从所述下传送带传送来的硬币，所述外接滑块可沿所述无杆气缸的缸体上下运动；所述运币筒左侧壁的上端区域设有一水平伸缩气缸，所述运币筒右侧壁的上端区域设有连通所述运币筒与所述喂币筒的运币通孔，所述水平伸缩气缸的缸杆指向所述运币通孔。

3.如权利要求2所述的高等数学教学用概率演示教具，其特征在于：所述无杆气缸的下端部的上表面安装有第一距离传感器，所述第一距离传感器对准所述外接滑板用于监测所述外接滑板所处的位置，所述第一传感器、所述无杆气缸和所述水平伸缩气缸均与所述PLC控制芯片通信连接。

4.如权利要求1所述的高等数学教学用概率演示教具，其特征在于：所述喂币筒内具有一第二竖直伸缩气缸，所述第二竖直伸缩气缸的缸杆的上端设有用于收容硬币的硬币托架，若干硬币堆摞于所述硬币托架，所述喂币筒的右侧壁上设有连通所述喂币筒和所述抛币筒的喂币通孔，所述硬币托架和所述喂币通孔均向右倾斜设置，且倾斜角度相同。

5.如权利要求4所述的高等数学教学用概率演示教具，其特征在于：所述第二竖直伸缩气缸的缸杆的上端设有收容框，所述收容框的右侧面敞开，而其左侧面的上端区域开设有贯孔，所述贯孔对准所述运币通孔，所述硬币托架固定于所述收容框。

6.如权利要求5所述的高等数学教学用概率演示教具，其特征在于：所述喂币筒上端的筒口被堵块封堵，所述堵快的下表面安装有第二距离传感器，所述第二距离传感器对准所述收容框的顶端用于监测所述收容框所处的位置，所述第二传感器和所述第二竖直伸缩气缸均与所述PLC控制芯片通信连接。

7.如权利要求1所述的高等数学教学用概率演示教具，其特征在于：所述抛币筒内具有一第一竖直伸缩气缸，所述第一竖直伸缩气缸的缸杆的上端设有托举硬币的硬币托盘，所述硬币托盘的下端通过弹簧与所述抛币筒的底壁连接。

8.如权利要求7所述的高等数学教学用概率演示教具，其特征在于：所述弹簧套设于所述第一竖直伸缩气缸的外围。

9.如权利要求7所述的高等数学教学用概率演示教具，其特征在于：所述硬币托盘内设有压力传感器，所述压力传感器与所述PLC控制芯片通信连接，所述第一传感器和所述第二竖直缩气缸均与所述PLC控制芯片通信连接。