CN109272827B - 概率学习用辅助演示装置 - Google Patents

Abstract

概率学习用辅助演示装置，用于学生方便对古典概型的理解和学习。它包括箱体、端盖、弹射单元、输送单元和识别单元，端盖与箱体外壁铰接连接，在箱体内设有内板和外环，在箱体内设有驱动外环转动的第一驱动机构，第一驱动机构和外环构成了输送单元，在箱体内设有驱动内板转动的第二驱动机构，在内板上方设有挡环，挡环的下端与内板接触，在挡环的下端设有若干紧密排列的开口；在端盖上固定有滑道，滑道包括第一输送部和第二输送部，在第二输送部与端盖之间设有弹射单元，试验块由滑道落在弹射单元上后以抛物线状抛出，在箱体内设有识别试验块正反面的识别单元。本发明可方便对古典概型的理解和学习。

Description

概率学习用辅助演示装置

技术领域

本发明涉及概率学习技术领域，具体地说是一种概率学习用辅助演示装置。

背景技术

数学是一门逻辑性很强的学科，概率是数学学科中比较重要的知识点，但概率又是比较抽象的概念，在学习概率时往往需要借住实物演示以便于学生理解。古典概型是概率的一种，其随机试验所包含的单位事件是有限的，且每个单位事件发生的可能性是均等的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种概率学习用辅助演示装置，用于学生方便对古典概型的理解和学习。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：概率学习用辅助演示装置，其特征是，它包括箱体、端盖、弹射单元、输送单元和识别单元，所述端盖与箱体外壁铰接连接，在箱体内设有内外同心设置且位于同一平面内的内板和外环，在箱体内设有驱动外环转动的第一驱动机构，第一驱动机构和外环构成了输送单元，在箱体内设有驱动内板转动的第二驱动机构，在内板的上方设有锥形的挡环，挡环与箱体内壁固定连接，挡环的下端为大端且与内板接触，在挡环的下端设有若干紧密排列的开口；

在端盖上固定有滑道，滑道包括呈钝角夹角的第一输送部和第二输送部，第一输送部上远离第二输送部的一端与箱体上部的缺口衔接，在第二输送部与端盖之间设有弹射单元，试验块由滑道落在弹射单元上后以抛物线状抛出，在试验块的飞行路径上设有柔性的挡杆，且挡杆与试验块的边沿接触；

在挡环与箱体内壁之间设有颜色传感器，颜色传感器与单片机信号连接，单片机与计数器信号连接，颜色传感器构成了识别单元。

进一步地，第一驱动机构包括固定在箱体内的第一电机、固定在第一电机输出端的齿轮、固定在外环底部的驱动环，驱动环与齿轮啮合。

进一步地，驱动环包括自上而下依次设置的第一环体、第二环体和第三环体，第一环体的内径大于第三环体的外径，在第三环体的内壁上设有与齿轮啮合的齿。

进一步地，第二驱动机构包括设置在箱体内的第二电机，固定在内板底部且与第二电机输出轴固定连接的固定环。

进一步地，所述识别单元包括设置在挡环与箱体之间的颜色传感器，在试验块的正面和反面分别涂有不同的颜色，颜色传感器与单片机信号连接。

进一步地，所述弹射单元包括与端盖之间铰接连接的翘板、设置在翘板一端与端盖之间的弹簧，设置在翘板另一端与端盖之间的第三电机、固定在电机输出端的转轮、固定在转轮外壁上的拨杆；在翘板上设有直槽，在直槽下端设有压力传感器，压力传感器与单片机信号连接，单片机与第三电机信号连接。

进一步地，在端盖上固定有支耳，支耳与翘板铰接连接。

进一步地，在内板的顶部设有圆槽，在圆槽内设有缓冲垫。

进一步地，在挡环的下端设有折边，折边与内板接触。

进一步地，在端盖上固定有立杆，挡杆固定在立杆上。

本发明的有益效果是：本发明提供的概率学习用辅助演示装置，一方面可以将试验块以抛物线形式抛出，且抛出的试验块与挡杆接触后发生旋转，进而保证抛掷试验块时试验的随机性；抛出的试验块正反面朝上由颜色传感器识别并由计数器计数，可以方便较大试验次数时的计数；抛出的硬币，经过收集、输送后移动至弹射单元的翘板上，进而反复不断的进行试验。

附图说明

图1为本发明的俯视示意图；

图2为本发明的正面示意图；

图3为箱体的内部结构示意图；

图4为弹射单元的示意图；

图5为弹射单元的翘板摆动时的示意图；

图6为试验块被弹射出的示意图；

图7为试验块落在箱体内的俯视示意图；

图8为内板转动时将试验块甩到箱体边沿时的示意图；

图9为外板转动输送试验块的示意图；

图10为驱动环的示意图；

图11为挡环的剖视图；

图中：1箱体，10隔板，11外环，12驱动环，121第一环体，122第二环体，123第三环体，13轴承，14齿轮，15第一电机，16内板，161缓冲垫，162固定环，17第二电机，18连接杆，19缺口，2端盖，21滑道，211第一输送部，212第二输送部，213通孔，22支撑杆，23翘板，231直槽，24支耳，25第三电机，26转轮，261拨杆，27立杆，271挡杆，28弹簧，3颜色传感器，4斜板，5试验块，6挡环，61折边。

具体实施方式

如图1至图11所示，本发明主要包括箱体1、输送单元、端盖2、弹射单元和识别单元，下面结合附图对本发明进行详细描述。

如图1、图2所示，箱体1为圆形的中空结构，在箱体的内腔中设有隔板10，隔板围成一个圆形。如图3所示，在隔板的上方设有圆形的内板16，在内板的顶部设有圆槽，在圆槽内设有缓冲垫161。在内板的外侧设有圆环形的外环11，外环的内壁与内板的外壁接触且两者之间相对转动。在外环的底部固定有驱动环12，如图11所示，驱动环整体呈圆环形，且包括自上而下依次设置的第一环体121、第二环体122和第三环体123，且第一环体的内径大于第三环体的外径。在第三环体与箱体的内壁之间设有轴承13，通过轴承的设置实现驱动环与箱体之间的转动连接。在第三环体的内壁上设有齿，在箱体内壁与隔板之间设有与箱体固定连接的第一电机15，在第一电机的输出轴上固定有齿轮14，齿轮与第三环体上的齿啮合，进而通过第一电机驱动外环的转动。第一电机、齿轮和驱动环构成了驱动外环转动的第一驱动机构，第一驱动机构、外环构成了输送单元。

在内板的底部固定有固定环162，在隔板的内侧设有与箱体固定连接的第二电机17，第二电机的输出端与固定环固定连接，通过第二电机驱动内板在水平面内的转动，第二电机和固定环构成了第二驱动机构。内板与外环之间相对运动，且互不干扰。

在内板的上方设有挡环6，如图11所示，挡环为锥形的橡胶件，挡环的大端朝下并与内板接触，挡环的大端设有若干紧密排列的开口，这样试验块可以穿过挡环下端由挡环内侧向挡环外侧移动，挡环的大端设有折边61，折边的设置可以实现对外环上试验块的限位，防止试验块穿过挡环后进入内板上。在挡环的上部与箱体的内壁之间设有连接杆18，通过连接杆实现对挡环的固定安装。在箱体的上部设有缺口19，缺口的设置可以方便试验块经缺口移出箱体。如图7所示，试验块落在内板上的缓冲垫上，缓冲垫的设置既能满足试验块在内板上的翻滚需要，又能避免试验块与内板之间的撞击力过大使得试验块从箱体内蹦出。如图8所示，内板转动时缓冲垫上的试验块可以穿过挡环后被甩到外环上。如图9所示，此时外环转动，可以带动试验块的同步转动。

在箱体内壁与挡环之间设有斜板4，斜板的一端与箱体固定连接，斜板的另一端与挡环连接，斜板与缺口相对设置；随着外环的转动，试验块随之同步转动，且当斜板与试验块接触后，试验块会沿斜板并穿过缺口后从箱体内移开。

在箱体上铰接有端盖2，端盖的设置用于实现对箱体的封闭。如图4至图6所示，在端盖上设有滑道21，滑道与端盖之间通过支撑杆22固定连接，当端盖盖在箱体上时，滑道位于端盖与箱体之间。将端盖打开后，滑道位于箱盖的上方。滑道包括第一输送部211和第二输送部212，当端盖打开且位于水平面内时，第一输送部倾斜设置，第二输送部水平设置，当端盖打开后，第一输送部的上端与缺口衔接，外环上的试验块随外环旋转直至与斜板接触后，经缺口移出箱体随后落入滑道的第一输送部上，在自重的作用下试验块下滑至第二输送部上，随后在第二输送部末端的通孔213处落下。在第二输送部与端盖之间设有翘板23，翘板与端盖之间设有支耳24，支耳与端盖固定连接，支耳与翘板铰接连接，在翘板的一端与端盖之间设有弹簧28，在翘板的另一端与端盖之间设有与端盖固定连接的第三电机25，在第三电机的输出端设有转轮26，在转轮的外壁上固定有拨杆261，第三电机转动时可以驱动拨杆的旋转，拨杆与翘板碰撞后，可以驱动翘板的摆动。第二输送部上落下的试验块，落在翘板顶部的直槽231内，并沿直槽由上而下滑动至翘板的下端。如图6所示，拨杆与翘板下端碰撞后，便可以将翘板下端的试验块抛出，抛出的试验块以抛物线状飞行并飞向箱体所在的一侧。为使得抛出的试验块在空中旋转，如图4、图5所示，在端盖上固定有立杆27，在立杆上垂直固定有挡杆271，挡杆为橡胶件或海绵件，试验块被抛出后，试验块的上侧与挡杆接触后发生旋转。翘板、转轮、第三电机、弹簧和拨杆构成了弹射单元。

为方便对试验块正反面的区分，在试验块的正面涂有红色，在试验块的反面涂有绿色。颜色传感器可以感知试验块上的颜色，颜色传感器与单片机信号连接，单片机与计数器信号连接，计数器的作用是实现对红色和绿色出现次数的计数，这是现有技术，此处不再赘述。颜色传感器构成了识别单元。

下面对本发明的使用方法进行描述：

(1)在翘板上放入试验块，然后驱动第三电机动作，将试验块抛出；第三电机每动作一次，转轮转动360度，拨杆与翘板分离后，在弹簧的作用下翘板复位；

(2)重复步骤(1)4-8次，试验块不断的落在内板上，每当有试验块落在内板上后，第二电机动作一次，使得内板高速旋转，在离心力的作用下试验块穿过挡环置于外环上；

(3)第一电机持续旋转，带动外环的转动，外环转动时带动试验块的旋转，旋转的试验块与斜板接触后进入滑道，最后落在翘板上；

(4)第三电机再次动作，驱动转轮转动，进而将翘板上的试验块抛出。

为实现试验块落在翘板上后第三电机便开始动作，在直槽的下端设有压力传感器，压力传感器与单片机信号连接，试验块位于直槽下端后，压力传感器感知到压力后，单片机向第三电机发送信号，使其工作。

Claims (10)

1.概率学习用辅助演示装置，其特征是，它包括箱体、端盖、弹射单元、输送单元和识别单元，所述端盖与箱体外壁铰接连接，在箱体内设有内外同心设置且位于同一平面内的内板和外环，在箱体内设有驱动外环转动的第一驱动机构，第一驱动机构和外环构成了输送单元，在箱体内设有驱动内板转动的第二驱动机构，在内板的上方设有锥形的挡环，挡环与箱体内壁固定连接，挡环的下端为大端且与内板接触，在挡环的下端设有若干紧密排列的开口；

在端盖上固定有滑道，滑道包括呈钝角夹角的第一输送部和第二输送部，第一输送部上远离第二输送部的一端与箱体上部的缺口衔接，在第二输送部与端盖之间设有弹射单元，试验块由滑道落在弹射单元上后以抛物线状抛出，在试验块的飞行路径上设有柔性的挡杆，且挡杆与试验块的边沿接触；

在挡环与箱体内壁之间设有颜色传感器，颜色传感器与单片机信号连接，单片机与计数器信号连接，颜色传感器构成了识别单元。

2.根据权利要求1所述的概率学习用辅助演示装置，其特征是，第一驱动机构包括固定在箱体内的第一电机、固定在第一电机输出端的齿轮、固定在外环底部的驱动环，驱动环与齿轮啮合。

3.根据权利要求2所述的概率学习用辅助演示装置，其特征是，驱动环包括自上而下依次设置的第一环体、第二环体和第三环体，第一环体的内径大于第三环体的外径，在第三环体的内壁上设有与齿轮啮合的齿。

4.根据权利要求1所述的概率学习用辅助演示装置，其特征是，第二驱动机构包括设置在箱体内的第二电机，固定在内板底部且与第二电机输出轴固定连接的固定环。

5.根据权利要求1所述的概率学习用辅助演示装置，其特征是，所述识别单元包括设置在挡环与箱体之间的颜色传感器，在试验块的正面和反面分别涂有不同的颜色，颜色传感器与单片机信号连接。

6.根据权利要求1所述的概率学习用辅助演示装置，其特征是，所述弹射单元包括与端盖之间铰接连接的翘板、设置在翘板一端与端盖之间的弹簧，设置在翘板另一端与端盖之间的第三电机、固定在第三电机输出端的转轮、固定在转轮外壁上的拨杆；在翘板上设有直槽，在直槽下端设有压力传感器，压力传感器与单片机信号连接，单片机与第三电机信号连接；在第三电机的驱动下转轮每旋转一周，拨杆便与翘板碰撞一次使得翘板摆动。

7.根据权利要求6所述的概率学习用辅助演示装置，其特征是，在端盖上固定有支耳，支耳与翘板铰接连接。

8.根据权利要求1所述的概率学习用辅助演示装置，其特征是，在内板的顶部设有圆槽，在圆槽内设有缓冲垫。

9.根据权利要求1所述的概率学习用辅助演示装置，其特征是，在挡环的下端设有折边，折边与内板接触。

10.根据权利要求1所述的概率学习用辅助演示装置，其特征是，在端盖上固定有立杆，挡杆固定在立杆上。

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