CN208737733U - 一种机械式李萨如图形演示仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机械式李萨如图形演示仪，它包括有底座支架，所述底座支架上设有两个圆盘和LED点阵荧光屏，所述圆盘的一侧设有红外传感器，所述红外传感器安装在底座支架上，所述圆盘中心处设有步进电机，所述圆盘的转轴与摆臂的一端相连，所述摆臂的另一端设有磁铁，所述摆臂上的磁铁在圆盘旋转一周的痕迹上安装有干簧管，所述干簧管设置在含有LED点阵荧光屏的电路中，所述底座支架上设有控制台。本实用新型可以对复杂振动的合成原理进行了放大和直观展示，演示效果良好，增进了实验者对原理的理解，可对实验起辅助教学作用，亦可用于物理演示实验，值得推广。

Description

一种机械式李萨如图形演示仪

技术领域

本实用新型属于物理电子学领域，具体涉及一种机械式李萨如图形演示仪。

背景技术

目前，高校普通物理教学实验进行李萨如图演示的主要仪器为示波器。当相互垂直的两个方向上的运动合成时，若频率比满足整数比条件时，可以形成稳定的曲线，这些曲线称为李萨如图形。

在大学物理和实验教学中，李萨如图像的原理和实验是重要的内容，通过示波器虽能演示李萨如图形，但对复杂振动的合成原理不能进行放大及直观展示，演示效果较差，使学生在理解李萨如图形的形成过程比较抽象，不适于大学课堂教学。

中国专利公开号CN 202534227 U中公开了一种李萨如图形演示仪，由底座，2根支架，3根表面光滑的铝合金导轨，3个完全相同的滑块和5根完全相同的弹簧组合而成，其特征是：导轨6串有弹簧一和弹簧二，导轨7串有弹簧三和弹簧四，四弹簧两端分别固定在支架和滑块（4和9）上，滑块可在导轨（6和7）上稳定滑动。导轨13两端分别固定的滑块（4和9）上，并串有弹簧五，弹簧上端固定在滑块4上，下端固定在滑块14上，在滑块14上固有纽扣电池和彩色高亮发光二极管11。但是该演示仪中的弹簧有一定的弹性阻力，导致最后的演示结果产生误差。

中国专利公开号CN 2313258 U中公开了一种李萨如图形教学演示仪，它是由齿轮上的支柱传动竖直振动梁沿水平方向做筒谐振动。齿轮上的支柱传动水平振动梁沿竖直方向作简谐振动，在其交点处合成李萨如图形。振动梁和它上层的补架梁与振动梁和它上层的补架梁，沿其直向都有一条槽轨，四层槽轨交叉安装，交点处，装置中空圆柱体笔杆座，构成四层槽轨交叉描绘机构，笔自动把图形描绘在纸上。但是该装置无法进行放大和直观展示，使学生在理解李萨如图形的形成过程比较抽象。

发明内容

本实用新型的目的就是针对上述现有技术的不足，在物理电子学领域，该实用新型可以方便的实现具有任意频率比、相位差的李萨如图形。

本实用新型采用的技术方案如下：一种机械式李萨如图形演示仪，它包括有底座支架，所述底座支架上设有两个圆盘和LED点阵荧光屏，所述圆盘的一侧设有红外传感器，所述红外传感器安装在底座支架上，所述圆盘中心处设有步进电机，所述圆盘的转轴与摆臂的一端相连，所述摆臂的另一端设有磁铁，所述摆臂上的磁铁在圆盘旋转一周的痕迹上安装有干簧管，所述干簧管设置在含有LED点阵荧光屏的电路中，所述底座支架上设有控制台。

本装置的控制台内部设有220V转12V的电源转换器和单片机控制电路，所述控制台上设有12864液晶显示屏和矩阵键盘。

本装置的干簧管的数量有60个。

本装置的底座支架的形状为三角形，所述两个圆盘和LED点阵荧光屏分别安装在底座支架的三个角上。

本装置的磁铁安装在摆臂另一端的下表面上。

本装置的圆盘与LED点阵荧光屏之间设有线路连接器，所述线路连接器安装在底座支架上。

本实用新型的有益效果有：本装置可以显示两个相互垂直方向的简谐振动，并实现具有任意频率比、相位差的李萨如图形；尤其是对复杂振动的合成原理进行了放大和直观展示，演示效果良好，增进了实验者对原理的理解，可对实验起辅助教学作用，亦可用于物理演示实验，值得推广。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中1、摆臂；2、磁铁；3、红外传感器；4、控制台；5、12864液晶显示屏；6、矩阵键盘；7、底座支架；8、干簧管；9、线路连接器；10、LED点阵荧光屏；11、电源转换器；12、步进电机；13、圆盘。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步地说明：

如图1所示，本实用新型它包括有底座支架7，所述底座支架7上设有两个圆盘13和LED点阵荧光屏10，所述圆盘13的一侧设有红外传感器3，所述红外传感器3安装在底座支架7上，在程序控制下红外线传感器3对摆臂1有自动校准复位的功能，并使两摆臂1呈互相垂直的初始状态。

所述圆盘13中心处设有步进电机12，所述圆盘13的转轴与摆臂1的一端相连，通过步进电机12带动摆臂1旋转，使得两摆臂1做不同频率的运动，即在X轴和Y轴方向的投影的简谐运动。

所述摆臂1的另一端设有磁铁2，所述摆臂1上的磁铁2在圆盘13旋转一周的痕迹上安装有干簧管8， 所述干簧管8设置在含有LED点阵荧光屏10的电路中，所述每个圆盘13上对应LED点阵荧光屏10各装有60个干簧管8， 通过步进电机12带动摆臂1旋转，其摆臂1另一端下表面上的磁铁2经过干簧管8，干簧管8内的金属簧片触头由于磁力而吸合，电路导通，从而LED灯发光，所述LED点阵荧光屏10上覆盖有荧光布，当高亮蓝紫光照射其上时，会使其激发，就形成了余辉。

所述底座支架7上设有控制台4，其中控制台4内部设有220V转12V的电源转换器11和单片机控制电路，电源转换器11可以将输入电源的能量转化为供主机内各部件使用的有效能量，达到减少能量损耗的效果；而单片机控制电路通过产生的两路频率成整数比的方波驱动步进电机12运转。

所述控制台4上设有12864液晶显示屏5和矩阵键盘6，操作者可以通过矩阵键盘6对圆盘13和LED点阵荧光屏10发号施令，其中矩阵键盘6所输入的信号可以在12864液晶显示屏5上显示。

所述底座支架7的形状为三角形，所述两个圆盘13和LED点阵荧光屏10分别安装在底座支架7的三个角上，该三角形的底座支架7稳定性使其不像四边形那样易于变形，有着稳固、坚定、耐压的特点。所述圆盘13与LED点阵荧光屏10之间设有线路连接器9，所述线路连接器9安装在底座支架7上，确保各设备之间的数据信号传输的不失真。

本实用新型的使用过程如下：操作者首先打开控制台4开关，摆臂1在程序控制下通过红外传感器3自动校准复位，使两摆臂呈互相垂直的初始状态，然后通过矩阵键盘6调节步进电机12的转动频率和摆臂1的相位差，并在12864液晶显示屏5上显示，接着由控制台4中的单片机控制电路产生的两路频率成整数比的方波驱动步进电机12，再由步进电机12带动摆臂1旋转，使得两摆臂1做不同频率的运动，即为方向互相垂直的简谐运动。由于每个圆盘上对应点阵各装有60个干簧管，当步进电机12带动摆臂1旋转时，摆臂1另一端下表面上的磁铁2经过干簧管8，干簧管8的金属簧片触头由于磁力而吸合，电路导通，从而LED点阵荧光屏10对应的点阵上就会有一个高亮LED灯发光，当高亮蓝紫光照射在LED点阵荧光屏10上的荧光布时，会使其激发，形成余辉，进而显示出线条，就组成李萨如图形。

当用于教学时，操作者可以通过控制台4对圆盘13和LED点阵荧光屏10发出指令，并向学生演示控制不同的圆盘13，会在LED点阵荧光屏10上显示何种线条，达到辅助教学的作用。

本实用新型涉及的其它未说明部分与现有技术相同。

Claims (6)

1.一种机械式李萨如图形演示仪，其特征是它包括有底座支架（7），所述底座支架（7）上设有两个圆盘（13）和LED点阵荧光屏（10），所述圆盘（13）的一侧设有红外传感器（3），所述红外传感器（3）安装在底座支架（7）上，所述圆盘（13）中心处设有步进电机（12），所述圆盘（13）的转轴与摆臂（1）的一端相连，所述摆臂（1）的另一端设有磁铁（2），所述摆臂（1）上的磁铁（2）在圆盘（13）旋转一周的痕迹上安装有干簧管（8），所述干簧管（8）设置在含有LED点阵荧光屏（10）的电路中，所述底座支架（7）上设有控制台（4）。

2.根据权利要求1所述的机械式李萨如图形演示仪，其特征是所述控制台（4）内部设有220V转12V的电源转换器（11）和单片机控制电路，所述控制台（4）上设有12864液晶显示屏（5）和矩阵键盘（6）。

3.根据权利要求1所述的机械式李萨如图形演示仪，其特征是所述干簧管（8）的数量有60个。

4.根据权利要求1所述的机械式李萨如图形演示仪，其特征是所述底座支架（7）的形状为三角形，所述两个圆盘（13）和LED点阵荧光屏（10）分别安装在底座支架（7）的三个角上。

5.根据权利要求1所述的机械式李萨如图形演示仪，其特征是所述磁铁（2）安装在摆臂（1）另一端的下表面上。

6.根据权利要求1所述的机械式李萨如图形演示仪，其特征是所述圆盘（13）与LED点阵荧光屏（10）之间设有线路连接器（9），所述线路连接器（9）安装在底座支架（7）上。