CN206040026U - 一种桌面式电机控制及陀螺仪原理展示实验台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种桌面式电机控制及陀螺仪原理展示实验台，包括上框架、下框架、陀螺仪、陀螺仪电机、飞轮电机以及电机驱动器；在上框架的中部水平设有两安装杆，所述陀螺仪电机安装于两安装杆上方，所述陀螺仪包括倒U型框架和飞轮，该陀螺仪的倒U型框架的顶部与陀螺仪电机的电机轴相连；所述飞轮电机安装于倒U型框架的一侧，其电机轴与飞轮轴相连；所述电机驱动器为两个，分别与陀螺仪电机和飞轮电机相连；在安装横杆上方还安装有一角度传感器和电机控制器，在上框架的两竖杆的下端分别竖直设有一板状结构的支撑脚，上框架通过两支撑脚设于下框架上。本实用新型结构简单，制作方便，体积小，重量轻，携带方便，安全性高，并富有趣味性。

Description

一种桌面式电机控制及陀螺仪原理展示实验台

技术领域

本实用新型涉及一种桌面式实验台，尤其涉及一种桌面式电机控制及陀螺仪原理展示实验台。

背景技术

随着科技的发展，陀螺仪在航空航天、弹道导弹、通信等各领域的应用越来越广，而且电机控制在当今社会各行业也越来越重要。但在教授陀螺仪相关原理时所采用的教学试验仪器，十分笨重且危险（譬如麻省理工大学的陀螺仪教学仪器），且市场上鲜有有趣的无刷直流电机控制方法教学实验台。这给社会各界对相关科学技术知识的学习带来了麻烦。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述不足，本实用新型的目的在于提供一种桌面式电机控制及陀螺仪原理展示实验台，结构简单，制作方便，体积小，重量轻，携带方便，安全性高，并富有趣味性。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是这样的：一种桌面式电机控制及陀螺仪原理展示实验台，其特征在于：包括上框架、下框架、陀螺仪、陀螺仪电机、飞轮电机以及电机驱动器；所述上框架包括两竖杆和与两竖杆上端相连的横杆；在上框架的中部水平设有两安装杆，两安装杆分别位于上框架的两侧，并位于同一水平面；所述陀螺仪电机通过安装板安装于两安装杆上方，其电机轴从两安装杆之间竖直穿过；所述陀螺仪包括倒U型框架和飞轮，所述飞轮通过飞轮轴与倒U型框架的两侧转动连接，该陀螺仪位于两安装杆下方，其倒U型框架的顶部与陀螺仪电机的电机轴相连；所述飞轮电机安装于倒U型框架的一侧，其电机轴与飞轮轴相连；所述电机驱动器为两个，分别安装于两安装杆的两端，两电机驱动器分别与陀螺仪电机和飞轮电机相连；在安装横杆上方还安装有一角度传感器和电机控制器，所述角度传感器与电机控制器相连，该电机控制器同时与两电机驱动器相连；

所述下框架为一由四根水平设置的连杆相连形成的矩形框架，在上框架的两竖杆的下端分别竖直设有一板状结构的支撑脚，所述支撑脚的下端呈弧形，上框架通过两支撑脚设于下框架相对两侧的连杆上。

进一步地，在下框架的四角处分别设有一保护支杆，所述保护支杆的一端与下框架相连，另一端朝上框架方向倾斜。

进一步地，所述上框架、下框架、安装杆以及保护支杆均采用铝合金型材。

进一步地，所述陀螺仪电机、飞轮电机皆为减速电机。

进一步地，上框架和下框架配合形成的整体沿X轴的宽度为560mm，沿Y轴的长度为600mm，沿Z轴的高度为674mm。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：结构简单，制作方便；并且，体积小，重量轻，安全性高，趣味性好，可以大大提高学习者对陀螺仪相关知识的理解，且有利于提高学习者对电机控制学习的兴趣。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中：1—上框架，2—下框架，31—倒U型框架，32—飞轮，4—陀螺仪电机，5—飞轮电机，6—电机驱动器，7—安装杆，8—支撑脚，9—保护支杆。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例：参见图1，一种桌面式电机控制及陀螺仪原理展示实验台，包括上框架1、下框架2、陀螺仪、陀螺仪电机4、飞轮电机5以及电机驱动器6。所述上框架1包括两竖杆和与两竖杆上端相连的横杆；在上框架1的中部水平设有两安装杆7，两安装杆7分别位于上框架1的两侧，并位于同一水平面。所述陀螺仪电机4通过安装板安装于两安装杆7上方，并位于两安装杆7中部，其电机轴（从上至下）从两安装杆7之间竖直穿过。

所述陀螺仪包括倒U型框架31和飞轮32，所述飞轮32通过飞轮32轴与倒U型框架31的两侧转动连接，该陀螺仪位于两安装杆7下方，其倒U型框架31的顶部（的中部）与陀螺仪电机4的电机轴相连；通过陀螺仪电机4能够带动陀螺仪绕陀螺仪电机4的电机轴的轴心线转动。所述飞轮电机5安装于倒U型框架31的一侧，其电机轴与飞轮32轴相连；通过飞轮电机5能够带动飞轮32绕飞轮32轴的轴心线转动。具体实施时，陀螺仪电机4的电机轴与陀螺仪通过轴直连，以有效避免响应滞后，从而极大地发挥电机性能；飞轮电机5则通过花键轴与飞轮32轴直连，以有效保证飞轮32转速稳定。所述陀螺仪电机4、飞轮电机5皆为减速电机。从而使输出扭矩更大，使得陀螺仪能够快速达到设定转速。

所述电机驱动器6为两个，分别安装于两安装杆7的两端，两电机驱动器6分别与陀螺仪电机4和飞轮电机5相连；具体实施时，两电机驱动器6均为直流无刷电机驱动器6，驱动更快，并且稳定性更好。在安装横杆上方还安装有一角度传感器和电机控制器，所述角度传感器与电机控制器相连，该电机控制器同时与两电机驱动器6相连；通过角度传感器能够实时采集上框架1偏离竖直面的角度，并将采集到的角度信号传输给电机控制器，电机控制器根据采集到的角度信号分别向两电机驱动器6发送控制信号，通过两电机驱动器6驱动陀螺仪电机4和飞轮电机5的转速和旋转方向，从而使得上框架1时钟保持于竖直面附近。为提高角度检测的准确度，所述角度传感器采用六轴传感器，其安装完成后的轴系与实验台轴系一致。

所述下框架2为一由四根水平设置的连杆相连形成的矩形框架，在上框架1的两竖杆的下端分别竖直设有一板状结构的支撑脚8，所述支撑脚8的下端呈弧形，上框架1通过两支撑脚8设于下框架2相对两侧的连杆上。在下框架2的四角处分别设有一保护支杆9，所述保护支杆9的一端与下框架2相连，另一端朝上框架1方向倾斜；从而在上框架1倾斜到一定角度后对上框架1进行支撑，避免因上框架1倾倒对整个装置造成损伤；具体实施时，保护支杆9的上端具有25度切角、底端具有45度切角。

所述上框架1、下框架2、安装杆7以及保护支杆9均采用铝合金型材，从而能够有效提高承载能力，并且减轻整体重量；为进一步减轻重量，所述铝合金型材可采用30*30mm的矩形管材。

在实际制作过程中，上框架1和下框架2配合形成的整体沿X轴的宽度为560mm，沿Y轴的长度为600mm，沿Z轴的高度为674mm；使实验台整体小巧轻便，能放置于讲台、课桌等表面，易于展示和操作，且安全系数高。

工作过程中，各电气元件由24V直流电池供电。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种桌面式电机控制及陀螺仪原理展示实验台，其特征在于：包括上框架、下框架、陀螺仪、陀螺仪电机、飞轮电机以及电机驱动器；所述上框架包括两竖杆和与两竖杆上端相连的横杆；在上框架的中部水平设有两安装杆，两安装杆分别位于上框架的两侧，并位于同一水平面；所述陀螺仪电机通过安装板安装于两安装杆上方，其电机轴从两安装杆之间竖直穿过；所述陀螺仪包括倒U型框架和飞轮，所述飞轮通过飞轮轴与倒U型框架的两侧转动连接，该陀螺仪位于两安装杆下方，其倒U型框架的顶部与陀螺仪电机的电机轴相连；所述飞轮电机安装于倒U型框架的一侧，其电机轴与飞轮轴相连；所述电机驱动器为两个，分别安装于两安装杆的两端，两电机驱动器分别与陀螺仪电机和飞轮电机相连；在安装横杆上方还安装有一角度传感器和电机控制器，所述角度传感器与电机控制器相连，该电机控制器同时与两电机驱动器相连；

所述下框架为一由四根水平设置的连杆相连形成的矩形框架，在上框架的两竖杆的下端分别竖直设有一板状结构的支撑脚，所述支撑脚的下端呈弧形，上框架通过两支撑脚设于下框架相对两侧的连杆上。

2.根据权利要求1所述的一种桌面式电机控制及陀螺仪原理展示实验台，其特征在于：在下框架的四角处分别设有一保护支杆，所述保护支杆的一端与下框架相连，另一端朝上框架方向倾斜。

3.根据权利要求1所述的一种桌面式电机控制及陀螺仪原理展示实验台，其特征在于：所述上框架、下框架、安装杆以及保护支杆均采用铝合金型材。

4.根据权利要求1所述的一种桌面式电机控制及陀螺仪原理展示实验台，其特征在于：所述陀螺仪电机、飞轮电机皆为减速电机。

5.根据权利要求1所述的一种桌面式电机控制及陀螺仪原理展示实验台，其特征在于：上框架和下框架配合形成的整体沿X轴的宽度为560mm，沿Y轴的长度为600mm，沿Z轴的高度为674mm。