CN200962121Y - 一种模拟静电场测绘用探针的驱动装置 - Google Patents

一种模拟静电场测绘用探针的驱动装置 Download PDF

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李波
李琦
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秦玉钻
李吉光
张萌
蒋国盛
高恒强
吴来杰
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Abstract

本实用新型涉及一种模拟静电场测绘用探针的驱动装置，它包括底座(9)，底座(9)上设有X轴向导向轨(1)、Y轴向导向轨(5)、在X轴向导向轨(1)上运行的X轴平台(2)、在Y轴向导向轨(5)上运行的Y轴平台(6)；X轴平台(2)上设有用于驱动X轴平台(2)在X轴向导向轨(1)上运行的X轴步进电机(3)，Y轴平台(6)上设有用于驱动Y轴平台(6)在Y轴向导向轨(5)上运行的Y轴步进电机(4)；探针(16)设置在Y轴平台(6)上。本实用新型驱动装置能精确地为探针定位，为实现大密度的电位测量创造条件。

Description

一种模拟静电场测绘用探针的驱动装置
技术领域
本实用新型涉及模拟静电场测绘技术领域，具体涉及模拟静电场测绘中使用的探针，特别是探针的驱动装置。
背景技术
由于直接描绘静电场存在困难，而稳恒电流场的分布和静电场的分布可以用相同的数学公式来表达，所以通常用稳恒电流场来模拟静电场，通过测量电极之间的电位来测绘各种电场的等势线，进而分析静电场的分布情况。因此，模拟静电场测绘是国内外高等院校普遍开设的物理实验。
在模拟静电场测绘中，影响测绘精确度的主要原因包括：测量电位线的数量和确定电场中测绘点位置的精度。
目前的模拟静电场测绘的实验装置都为人工驱动探针的实验装置，如图4所示，实验装置包括导电纸18、电极17、探针16、记录纸19、与探针联动的记录笔20、电压表21等；电极压在导电纸上，探针与电压表连接，记录纸放置在记录笔的下方。测绘时，向电极上加载稳恒电压，人工驱动探针在两电极之间的导电纸上滑动，以测量电极之间的导电纸上的各点上的电位，记录笔在记录纸记录测量各点的位置。
人工驱动探针的实验装置存在以下缺陷：1、人工驱动探针在导电纸上滑动，无法实现大密度的电位测量，测量电位线的数量少；2、确定探针在电场中位置的精度差；3、控制探针处于电场中某点位置的精度差。因此，现有的人工驱动探针实验装置测绘精确度差。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种模拟静电场测绘用探针的驱动装置，该驱动装置能精确地为探针定位，为实现大密度的电位测量创造条件。
本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种模拟静电场测绘用探针的驱动装置，它包括底座，底座上设有X轴向导向轨、Y轴向导向轨、在X轴向导向轨上运行的X轴平台、在Y轴向导向轨上运行的Y轴平台；X轴平台上设有用于驱动X轴平台在X轴向导向轨上运行的X轴步进电机，Y轴平台上设有用于驱动Y轴平台在Y轴向导向轨上运行的Y轴步进电机；
X轴向导向轨、Y轴向导向轨的两端分别设有支撑，X轴向导向轨两端的支撑与底座固定连接；Y轴向导向轨一端的支撑与X轴平台连接；
X轴步进电机通过传动绳和绳轮驱动X轴平台，绳轮设置在X轴步进电机的输出轴上，传动绳缠绕绳轮至少一周，传动绳的两端与X轴向导向轨两端的支撑张紧连接；
Y轴步进电机通过传动绳和绳轮驱动Y轴平台，绳轮设置在Y轴步进电机的输出轴上，传动绳缠绕绳轮至少一周，传动绳的两端与Y轴向导向轨两端的支撑张紧连接；
探针设置在Y轴平台上。
上述方案中，Y轴向导向轨的另一端的支撑下部设有轮子，轮子在底座上滚动。
上述方案中，X轴向导向轨为矩形轴拉杆，X轴向导向轨上、下分别设有两对中部具有限位凹槽的X轴导向轮，X轴导向轮的轴与X轴平台连接。
上述方案中，Y轴向导向轨包括两根圆形轴拉杆、两根矩形轴拉杆，矩形轴拉杆位于圆形轴拉杆的上方；
Y轴平台位于矩形轴拉杆的上方；Y轴平台的下部设有轮子，轮子在矩形轴拉杆上滚动；
Y轴平台的下方固定设有平板，平板位于圆形轴拉杆的下方；
两根圆形轴拉杆之间设有两对在两根圆形轴拉杆上滚动的Y轴导向轮，Y轴导向轮具有半弧面限位槽；Y轴导向轮的轴与平板连接。
用本实用新型驱动装置驱动探针与现有的人工驱动探针相比，具有以下优点：
1、本实用新型驱动装置驱动探针在导电纸上滑动，其控制精度高(可达0.1mm/步)，完全能实现大密度的电位测量，测量电位线的数量可大大增加；
2、可通过单片机控制步进电机，可精确设定探针需到达的位置；
3、探针处于电场中某点位置坐标也可精确地由单片机自动检测出来；
4、可通过单片机上进行设定，以控制探针在导电纸上自动扫描滑动。
5、步进电机通过传动绳和绳轮驱动平台，精度高，结构简单，成本低。
6、X轴导向轮采用中部凹槽限位，Y轴导向轮采用半弧面槽限位，提高了驱动装置的稳定性。
附图说明
图1、2、3为本实用新型实施例的结构示意图
图4为现有模拟静电场测绘实验装置的结构示意图
具体实施方式
如图1所示的本实用新型实施例，它包括底座9，底座9上设有X轴向导向轨1、Y轴向导向轨5、在X轴向导向轨1上运行的X轴平台2、在Y轴向导向轨5上运行的Y轴平台6；X轴平台2上设有用于驱动X轴平台2在X轴向导向轨1上运行的X轴步进电机3，Y轴平台6上设有用于驱动Y轴平台6在Y轴向导向轨5上运行的Y轴步进电机4。
X轴向导向轨1、Y轴向导向轨5的两端分别设有支撑11，X轴向导向轨1两端的支撑11与底座9固定连接。Y轴向导向轨5一端的支撑11与X轴平台2连接，Y轴向导向轨5的另一端的支撑11下部设有轮子10，轮子10在底座9上滚动。
探针16设置在Y轴平台6上。
如图2所示，X轴步进电机3通过传动绳8和绳轮7驱动X轴平台2，绳轮7设置在X轴步进电机3的输出轴上，传动绳8缠绕绳轮7至少一周，传动绳8的两端与X轴向导向轨1两端的支撑11张紧连接。
X轴向导向轨1为矩形轴拉杆，X轴向导向轨1上、下分别设有两对中部具有限位凹槽的X轴导向轮12，X轴导向轮12的轴与X轴平台2连接。
如图3所示，Y轴步进电机4通过传动绳8和绳轮7驱动Y轴平台6，绳轮7设置在Y轴步进电机4的输出轴上，传动绳8缠绕绳轮7至少一周，传动绳8的两端与Y轴向导向轨5两端的支撑11张紧连接。
Y轴向导向轨5包括两根圆形轴拉杆501、两根矩形轴拉杆502，矩形轴拉杆502位于圆形轴拉杆501的上方。
Y轴平台6位于矩形轴拉杆502的上方；Y轴平台6的下部设有轮子13，轮子13在矩形轴拉杆502上滚动。
Y轴平台6的下方固定设有平板14，平板14位于圆形轴拉杆501的下方。
两根圆形轴拉杆501之间设有两对在两根圆形轴拉杆501上滚动的Y轴导向轮15，Y轴导向轮15具有半弧面限位槽；Y轴导向轮15的轴与平板14连接。

Claims (4)

1、一种模拟静电场测绘用探针的驱动装置，其特征在于：它包括底座(9)，底座(9)上设有X轴向导向轨(1)、Y轴向导向轨(5)、在X轴向导向轨(1)上运行的X轴平台(2)、在Y轴向导向轨(5)上运行的Y轴平台(6)；X轴平台(2)上设有用于驱动X轴平台(2)在X轴向导向轨(1)上运行的X轴步进电机(3)，Y轴平台(6)上设有用于驱动Y轴平台(6)在Y轴向导向轨(5)上运行的Y轴步进电机(4)；
X轴向导向轨(1)、Y轴向导向轨(5)的两端分别设有支撑(11)，X轴向导向轨(1)两端的支撑(11)与底座(9)固定连接；Y轴向导向轨(5)一端的支撑(11)与X轴平台(2)连接；
X轴步进电机(3)通过传动绳(8)和绳轮(7)驱动X轴平台(2)，绳轮(7)设置在X轴步进电机(3)的输出轴上，传动绳(8)缠绕绳轮(7)至少一周，传动绳(8)的两端与X轴向导向轨(1)两端的支撑(11)张紧连接；
Y轴步进电机(4)通过传动绳(8)和绳轮(7)驱动Y轴平台(6)，绳轮(7)设置在Y轴步进电机(4)的输出轴上，传动绳(8)缠绕绳轮(7)至少一周，传动绳(8)的两端与Y轴向导向轨(5)两端的支撑(11)张紧连接；
探针(16)设置在Y轴平台(6)上。
2、如权利要求1所述的驱动装置，其特征在于：Y轴向导向轨(5)的另一端的支撑(11)下部设有轮子(10)，轮子(10)在底座(9)上滚动。
3、如权利要求1所述的驱动装置，其特征在于：X轴向导向轨(1)为矩形轴拉杆，X轴向导向轨(1)上、下分别设有两对中部具有限位凹槽的X轴导向轮(12)，X轴导向轮(12)的轴与X轴平台(2)连接。
4、如权利要求1所述的驱动装置，其特征在于：Y轴向导向轨(5)包括两根圆形轴拉杆(501)、两根矩形轴拉杆(502)，矩形轴拉杆(502)位于圆形轴拉杆(501)的上方；
Y轴平台(6)位于矩形轴拉杆(502)的上方；Y轴平台(6)的下部设有轮子(13)，轮子(13)在矩形轴拉杆(502)上滚动；
Y轴平台(6)的下方固定设有平板(14)，平板(14)位于圆形轴拉杆(501)的下方；
两根圆形轴拉杆(501)之间设有两对在两根圆形轴拉杆(501)上滚动的Y轴导向轮(15)，Y轴导向轮(15)具有半弧面限位槽；Y轴导向轮(15)的轴与平板(14)连接。
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