CN109215451B - 一种概率事件快速统计装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种概率事件快速统计装置，包括壳体，壳体上经曲柄连接有转盘，曲柄的一端与壳体转动连接，曲柄的另一端与转盘转动连接，壳体上有沿曲柄与壳体的转动轴线径向滑动的滑杆，滑杆与转盘经连杆连接，连杆的一端与转盘连接，连杆的另一端与滑杆铰接；壳体上有转子，所述转子由套筒和沿套筒的轴线圆周均布于套筒外围的多个端部连接构成，壳体上有红外计数器，所述红外计数器包括红外感应器、计数器和显示器，红外感应器用于发射红外信号并反馈任一时刻所述端部对红外信号的实时阻挡状态，所述壳体上有用于控制红外感应器的接触开关，所述的滑杆上有与接触开关对应的凸缘。

Description

一种概率事件快速统计装置
技术领域
本发明涉及教学用具，特别是一种概率事件快速统计装置。
背景技术
在概率教学过程中，为了让同学们直观理解概率的分布与统计情况，通常要用到各种演示装置，既可以生动形象地表达概率事件，也可以提高同学们的学习兴趣；但是，目前常见的概率演示装置仍然局限于硬币投掷、小球掉落这种繁琐枯燥的模拟方法，不利于概率事件的连续演示和大量统计，同时还会使同学们局限于这种固有模式中，极大地限制了同学们的思维发散能力。
此外，现有装置由于依赖于硬币或小球等，因此其体积较为庞大，搬运和保存较为麻烦，不便于课堂教学使用，每次使用完毕还需将硬币或小球复位，操作极为不便，占用过多课堂时间。
发明内容
针对上述情况，为弥补现有技术所存在的技术不足，本发明提供一种概率事件快速统计装置，旨在解决现有技术中存在的操作繁琐、统计次数受限、模拟演示方法传统单一的问题。
其解决的技术方案是：包括壳体，所述的壳体上经曲柄连接有转盘，曲柄的一端与壳体转动连接，曲柄的另一端与转盘转动连接，壳体上有沿曲柄与壳体的转动轴线径向滑动的滑杆，滑杆与转盘经连杆连接，连杆的一端与转盘连接，连杆的另一端与滑杆铰接；壳体上有转子，所述转子由套筒和沿套筒的轴线圆周均布于套筒外围的多个端部连接构成，壳体上有红外计数器，所述红外计数器包括红外感应器、计数器和显示器，红外感应器用于发射红外信号并反馈任一时刻所述端部对红外信号的实时阻挡状态，所述壳体上有用于控制红外感应器的接触开关，所述的滑杆上有凸缘，当滑杆向圆周外侧滑动至该方向上的行程末端时，凸缘压紧接触开关使接触开关闭合。
本发明操作便捷，真实反映了随机事件的发生过程，极大简化了随机事件演示和统计的步骤，缩短了演示和统计的时间，且统计次数不受外在条件制约，可进行随机事件的实时采样以实现连续演示和大样本的快速统计；同时，本发明演示和统计的效率高，便携性好，方便随时取用和保存。
附图说明
图1为本发明的主视图。
图2为本发明的A-A剖面示意图。
图3为本发明的图2中B部分的放大图。
图4为本发明的轴测剖视图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
由图1至图4给出，本发明包括壳体1，所述的壳体1上经水平设置的曲柄2连接有轴线竖向设置的转盘3，曲柄2的一端与壳体1沿竖向设置的中心轴线转动连接，曲柄2的另一端与转盘3沿转盘3的竖向轴线也即偏心轴线转动连接，壳体1上有沿所述中心轴线径向滑动的滑杆4，滑杆4与转盘3经连杆5连接，连杆5的一端与转盘3连接，连杆5的另一端与滑杆4铰接，当曲柄2沿所述中心轴线转动时，转盘3随曲柄2的运动而产生偏心运动并经连杆5拉动滑杆4做径向往复滑动；壳体1上有与滑杆4对应的转子6，所述转子6由套筒61和沿套筒61的轴线圆周均布于套筒61外围的多个端部62连接构成，壳体1上有与转子6对应的红外计数器7，所述红外计数器7包括红外感应器71、计数器72和显示器73，红外感应器71用于发射红外信号并反馈任一时刻所述端部62对红外信号的实时阻挡状态，所述壳体1上有用于控制红外感应器71的接触开关8，所述的滑杆4上有与接触开关8对应的凸缘9，当滑杆4向圆周外侧离心滑动至该方向上的行程末端时，凸缘9压紧接触开关8使接触开关8闭合，红外感应器7启动并向所述端部62的转动路径发射红外线以检测此刻是否有端部62对红外线形成阻挡，同时将结果反馈至计数器72进行一次统计计数，而后将统计计数结果发送至显示器73进行显示。
作为优选，所述的曲柄2的与壳体1转动连接的一端经摇柄10驱动，所述的转子6由电机11驱动。
作为优选，所述的滑杆4、连杆5、转子6、红外计数器7、接触开关8和凸缘9分别有多个并一一对应，所述的多个滑杆4、多个转子6、多个接触开关8和多个凸缘9分别沿所述中心轴线圆周分布，所述的多个连杆5沿所述偏心轴线圆周分布，任一所述连杆5与转盘3连接，其余连杆5与转盘3铰接。
作为优选，所述的所述端部62为球体，相邻的两个所述端部62之间的距离与所述端部62的大小匹配，红外计数器7的红外线发射方向与所述套筒61的轴线平行并经过所述端部62的球心的圆周转动路径；该设定可确保转子6转动过程中，端部62和相邻端部62之间的间隔出现在所述端部62的球心的圆周转动路径上的任一点的概率相同，从而保证随机事件的准确性。
作为优选，所述的壳体1上有与转子6匹配的透明罩12，所述透明罩12既可保证转子6运行时的安全，也可对转子6的运行状态进行实时观察以及时发现运行中出现的异常，避免影响使用效果。
本发明使用时，启动电机11使转子6持续转动，转动摇柄10使曲柄2转动，转盘3随曲柄2的转动而产生偏心运动并经连杆5拉动滑杆4做径向往复滑动；在滑杆4径向往复滑动过程中，滑杆4每次滑动至其离心滑动的行程末端，红外感应器71进行一次红外线阻挡检测并发射一个结果信号脉冲给计数器72，以红外线受到端部62阻挡的结果为1，红外线未受端部62阻挡的结果为0，计数器72将结果进行一次统计计数，并将不同的结果发送至显示器73进行分别显示。
由于电机11的转速稳定并不受其他部件的影响，因此通过目测无法明确知晓或推算出转子6的转速及端部62的实时位置，且由于手动转动摇柄10时的速度无法明确且无法达到转速的稳定，故每次红外计数器7的介入时间也具有不确定性；同时，手动转动摇柄10与电机驱动转子6为彼此独立的操作，故二者间不存在确定的速度对应关系，相应的滑杆4与端部62之间的相对位置也不存在对应关系；因此，上述操作过程中每次统计计数的结果是完全随机的，从而真实反映了随机事件的产生过程，使得统计计数的结果真实准确。
此外，根据滑杆4、转子6、红外计数器7、接触开关8和凸缘9的对应关系，设置多组上述技术特征可使摇柄10每转动一周即可获得多组试验数据，既提高了试验效率，也可将多组结果进行对比分析，从而使随机事件的结果更加准确可信。
利用本发明还可对多结果的随机事件进行试验统计，只需将多个结果设置在转子6上并进行区分即可，如：a）将多个端部62进行颜色区分标记并利用色标传感器代替红外感应器71；b）将多个端部62沿套筒61的轴向进行距离区分并利用距离传感器代替红外感应器71；c）将多个端部62进行透光率区分并利用光电传感器代替红外感应器71；无论哪种设置方式，均可获得理想的试验结果，但是应当特别说明的是，上述例举的设置方式中，相邻端部62之间的间隙并非随机事件的结果，故应确保相邻的端部62之间不存在圆周方向的间隙，使试验结果更加准确。
本发明结构巧妙，操作便捷，不仅真实反映了随机事件的发生过程，同时也简化了随机事件演示和统计的步骤，缩短了演示和统计的时间，且统计次数不受外在条件制约，理论上可进行随机事件的连续演示和大样本的快速统计。
同时，本发明摒弃了传统的硬币投掷、小球掉落等试验方式，使得随机事件的演示不必依赖于硬币或小球等，极大地减小了试验装置的体积，既提高了演示和统计效率，又具备良好的便携性，方便随时取用和保存；此外，本发明所采用的随机事件的演示方式不同于传统的演示方式，有助于帮助同学们深刻理解随机事件并非局限于课本所载和课堂所学，而是广泛存在于日常生活中，有利于培养同学们的发散性思维和提高同学们的学习兴趣。

Claims (4)

1.一种概率事件快速统计装置，包括壳体（1），其特征在于，所述的壳体（1）上经曲柄（2）连接有转盘（3），曲柄（2）的一端与壳体（1）转动连接，曲柄（2）的另一端与转盘（3）转动连接，壳体（1）上有沿曲柄（2）与壳体（1）的转动轴线径向滑动的滑杆（4），滑杆（4）与转盘（3）经连杆（5）连接，连杆（5）的一端与转盘（3）连接，连杆（5）的另一端与滑杆（4）铰接；壳体（1）上有转子（6），所述转子（6）由套筒（61）和沿套筒（61）的轴线圆周均布于套筒（61）外围的多个端部（62）连接构成；壳体（1）上有红外计数器（7），所述红外计数器（7）包括红外感应器（71）、计数器（72）和显示器（73），红外感应器（71）用于发射红外信号并反馈任一时刻所述端部（62）对红外信号的实时阻挡状态，所述壳体（1）上有用于控制红外感应器（71）的接触开关（8），所述的滑杆（4）上有凸缘（9），当滑杆（4）向圆周外侧滑动至该径向方向上的行程末端时，凸缘（9）压紧接触开关（8）使接触开关（8）闭合；所述端部（62）为球体，相邻的两个所述端部（62）之间的距离与所述端部（62）的大小匹配，红外计数器（7）的红外线发射方向与所述套筒（61）的轴线平行并经过所述端部（62）的球心的转动路径。
2.根据权利要求1所述的一种概率事件快速统计装置，其特征在于，曲柄（2）的与壳体（1）转动连接的一端经摇柄（10）驱动，所述的转子（6）由电机（11）驱动。
3.根据权利要求1所述的一种概率事件快速统计装置，其特征在于，滑杆（4）、连杆（5）、转子（6）、红外计数器（7）、接触开关（8）和凸缘（9）分别有多个并一一对应，所述的多个滑杆（4）、多个转子（6）、多个接触开关（8）和多个凸缘（9）分别沿曲柄（2）与壳体（1）的转动轴线圆周分布，所述的多个连杆（5）沿转盘（3）与曲柄（2）的转动轴线圆周分布，任一所述连杆（5）与转盘（3）连接，其余连杆（5）与转盘（3）铰接。
4.根据权利要求1所述的一种概率事件快速统计装置，其特征在于，壳体（1）上有与转子（6）匹配的透明罩（12）。
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