CN213659801U - 基于plc的透镜成像教学演示平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了基于PLC的透镜成像教学演示平台，包括平台，所述平台上设有PLC控制机构、光射机构、透镜机构以及观察机构，所述PLC控制机构分别与所述光射机构、所述透镜机构、所述观察机构电连接。无需人工读数，教学者和研究组员可以直接从界面获得透镜成像的焦距、物距和像距数值，或光线折射、反射的入射角度、反射角度和折射角度数值，方便简单，无需手动调整部件的位置，可以在界面操作，由平台自行调整，实验效率更高，教学者和研究组员可以不受距离影响，清楚观察实验过程，获得相关数据，局限性更小，教学手段先进方便，过程方案完整，提高了教学效率，将光的折射和光的反射相关部件结合在一起，结构更加精简。

Description

基于PLC的透镜成像教学演示平台

技术领域

本实用新型涉及透镜成像技术领域，更具体地说，它涉及基于PLC的透镜成像教学演示平台。

背景技术

光学透镜成像是物理学科教学中十分重要的部分，传统的透镜成像演示平台不仅要专门测量焦距、物距以及像距，而且要通过人工读数，标尺刻度较小，观察困难，需要手动更换、调整成像物和透镜以及光屏，实验步骤繁琐，有时后排的研究组员很难看清楚整个实验过程。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供基于PLC的透镜成像教学演示平台，解决上述的一个或多个问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

基于PLC的透镜成像教学演示平台，包括平台，所述平台上设有PLC控制机构、光射机构、透镜机构以及观察机构，所述PLC控制机构分别与所述光射机构、所述透镜机构、所述观察机构电连接。

进一步地，所述PLC控制机构设于所述平台前端，所述光射机构设于所述平台后端，所述平台顶面开设有活动槽，所述透镜机构设于所述活动槽内，所述观察机构设于所述PLC控制机构左侧面或右侧面的前端。

进一步地，所述PLC控制机构包括PLC控制台、教学屏幕以及跟学屏幕，所述PLC控制台设于所述平台前端面，所述教学屏幕设于所述平台所在的桌面，所述跟学屏幕设置在其它桌面上，所述PLC控制台分别与所述光射机构、所述透镜机构、所述观察机构、所述教学屏幕以及所述跟学屏幕电连接。

进一步地，所述光射机构包括光射架，所述光射架设于所述平台后端，所述光射架上设有刻度圆盘和光线发射器，所述光线发射器和所述刻度圆盘之间可相对转动，所述刻度圆盘中心设有可拆卸的镜体，所述光线发射器生成的光线打在所述镜体上。

进一步地，所述刻度圆盘和/或所述光线发射器通过转动架连接在所述光射架上，所述转动架与所述光射架转动连接，所述光射架上设有转动电机，所述转动电机驱动所述转动架转动，所述转动电机、所述光线发射器均与所述PLC控制机构电连接。

进一步地，所述透镜机构包括凸透镜，所述凸透镜两侧分别设有光屏、成像体，所述活动槽内设有丝杆机构和滑动电机，所述滑动电机驱动所述丝杆机构带动所述凸透镜、所述光屏以及所述成像体左右滑动，所述滑动电机和所述成像体均与所述PLC控制机构电连接。

进一步地，所述凸透镜、所述光屏以及所述成像体均通过对应的底座安设在所述丝杆机构上。

进一步地，所述观察机构包括观察架，所述观察架设于所述PLC控制机构左侧面或右侧面的前端，所述观察架靠近所述PLC控制机构的一端设有观察探头，所述观察探头可转动，所述观察探头与所述PLC控制机构电连接。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1、无需人工读数，教学者和研究组员可以直接从界面获得透镜成像的焦距、物距和像距数值，或光线折射、反射的入射角度、反射角度和折射角度数值，方便简单；

2、无需手动调整部件的位置，可以在界面操作，由平台自行调整，实验效率更高；

3、教学者和研究组员可以不受距离影响，清楚观察实验过程，获得相关数据，局限性更小；

4、教学手段先进方便，过程方案完整，提高了教学效率；

5、将光的折射和光的反射相关部件结合在一起，结构更加精简。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种实施方式的基于PLC的透镜成像教学演示平台的立体示意图；

图2为本实用新型提供的一种实施方式的PLC控制机构和观察机构的立体示意图；

图3为本实用新型提供的一种实施方式的光射机构的立体示意图；

图4为本实用新型提供的一种实施方式的透镜机构的立体示意图；

图5为本实用新型提供的另一种实施方式的底座的示意图；

图中：1、平台；2、PLC控制机构；21、PLC控制台；22、教学屏幕；23、跟学屏幕；3、光射机构；31、光射架；32、刻度圆盘；33、光线发射器；34、镜体；35、转动架；4、透镜机构；41、凸透镜；42、光屏；43、成像体；44、丝杆机构；45、滑动电机；46、底座；5、观察机构；51、观察架；52、观察探头。

具体实施方式

以下结合附图1-5对本实用新型作进一步详细说明。

实施例1：

基于PLC的透镜成像教学演示平台，包括平台1，PLC控制机构2设于平台1前端，光射机构3设于平台1后端，平台1顶面开设有活动槽，透镜机构4设于活动槽内，观察机构5设于PLC控制机构2右侧面的前端，PLC控制机构2分别与光射机构3、透镜机构4、观察机构5电连接。

PLC控制机构2包括PLC控制台21、教学屏幕22以及跟学屏幕23，PLC控制台21设于平台1前端面，教学屏幕22设于平台1所在的桌面，教学屏幕22一般设置在平台1右侧附近方便教学者观察的位置，跟学屏幕23设置在其它桌面上，跟学屏幕23数量不作限制，根据参与的研究组员人数设置。

光射机构3包括光射架31，光射架31设于平台1后端，光射架31前端面设有刻度圆盘32和光线发射器33，光线发射器33和刻度圆盘32之间可相对转动，具体实现方式为，刻度圆盘32和光线发射器33均通过单独的转动架35连接在光射架31上，这两个转动架35同轴设置，且均与光射架31转动连接，光射架31上设有两个单独设置的转动电机，转动电机驱动各自对应的转动架35转动，转动架35沿其中性轴转动，刻度圆盘32设置在前端的转动架35上，光线发射器33设置在后端的转动架35上，光线发射器33的发射端指向刻度圆盘32中心位置，刻度圆盘32中心设有可拆卸的镜体34，镜体34一般平行于零刻度线设置，光线发射器33生成的光线打在镜体34上。

透镜机构4包括凸透镜41，凸透镜41可替换为凹透镜或平面镜，凸透镜41两侧分别设有光屏42、成像体43，三者中心点处于同一水平高度，活动槽内设有丝杆机构44和滑动电机45，凸透镜41、光屏42以及成像体43均通过对应的底座46安设在丝杆机构44上，底座46前后端设有额外的滑块，同时在活动槽内部前后端开设有对应的滑槽，前后端滑块可在滑槽内滑动，额外增设的滑块主要起加强固定的作用，保证底座46不会因丝杆的传动而发生偏转，影响实验或教学，滑动电机45驱动丝杆机构44带动凸透镜41、光屏42以及成像体43左右滑动，优选的，凸透镜41、光屏42和成像体43均单独设有对应的丝杆机构44和滑动电机45，互相运作互不影响，但要保证三者中心处于同一竖直面，三者不可前后错位设置，以满足透镜成像的基本要求。

观察机构5包括观察架51，观察架51设于PLC控制机构2右侧面的前端，观察架51左端顶部设有观察探头52，观察探头52可在观察架51上自转，最大旋转角度为60°。

PLC控制台21分别与教学屏幕22、所有跟学屏幕23、光线发射器33、转动电机、成像体43、滑动电机45以及观察探头52电连接，控制不同部件的运行和动作。

成像体43为带有发光功能的、具有较高辨识度的物体，发光功能保证其成像清晰，高辨识度便于进行观察，PLC控制台21为现有技术，其主要实现将连接的观察探头52捕捉的画面传输到不同屏幕、控制电机运行、控制光线发射器33运行、控制探头转动、控制成像体43运行、控制观察探头52启动和关闭、记录角度和距离变化。

工作原理：进行光的折射或反射实验时，通过PLC控制台21控制转动电机带动两个转动架35以不同方向转动，使得刻度圆盘32与光线发射器33之间发生相对转动，实际上改变了光线发射器33相对镜体34的入射角度，达到改变入射角度的目的。

进行光的透镜成像实验时，通过PLC控制台21控制滑动电机45运转，带动对应的凸透镜41、光屏42以及成像体43左右滑动，调整物距和像距等，达到实验目的。

通过PLC控制台21控制观察探头52的启动和旋转，保证可以捕捉PLC控制台21的操作界面以及光射机构3和透镜机构4的实验范围，以传输到教学屏幕22，方便教学者观察调整，传输到不同跟学屏幕23，减少外界因素对教学效果的影响。

将光的折射和光的反射相关部件结合在一起，结构更加精简。

相关角度和距离均可自动读数，简化实验步骤，方便操作和学习，提高教学效率。

实施例2：

与实施例1的不同之处在于，刻度圆盘32与转动架35连接，光线发射器33固定设置在光射架31上。

刻度圆盘32可转动，光线发射器33固定，两者之间仍可以相对转动，满足了角度调整的要求，为一种新的实施方式。

实施例3：

与实施例1的不同之处在于，刻度圆盘32固定在光射架31上，光线发射器33与转动架35连接。

刻度圆盘32固定，光线发射器33可转动，两者之间仍可以相对转动，满足了角度调整的要求，为一种新的实施方式。

需要说明的是，本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.基于PLC的透镜成像教学演示平台，包括平台(1)，其特征在于：所述平台(1)上设有PLC控制机构(2)、光射机构(3)、透镜机构(4)以及观察机构(5)，所述PLC控制机构(2)分别与所述光射机构(3)、所述透镜机构(4)、所述观察机构(5)电连接。

2.根据权利要求1所述的基于PLC的透镜成像教学演示平台，其特征在于：所述PLC控制机构(2)设于所述平台(1)前端，所述光射机构(3)设于所述平台(1)后端，所述平台(1)顶面开设有活动槽，所述透镜机构(4)设于所述活动槽内，所述观察机构(5)设于所述PLC控制机构(2)左侧面或右侧面的前端。

3.根据权利要求2所述的基于PLC的透镜成像教学演示平台，其特征在于：所述PLC控制机构(2)包括PLC控制台(21)、教学屏幕(22)以及跟学屏幕(23)，所述PLC控制台(21)设于所述平台(1)前端面，所述教学屏幕(22)设于所述平台(1)所在的桌面，所述跟学屏幕(23)设置在其它桌面上，所述PLC控制台(21)分别与所述光射机构(3)、所述透镜机构(4)、所述观察机构(5)、所述教学屏幕(22)以及所述跟学屏幕(23)电连接。

4.根据权利要求2所述的基于PLC的透镜成像教学演示平台，其特征在于：所述光射机构(3)包括光射架(31)，所述光射架(31)设于所述平台(1)后端，所述光射架(31)上设有刻度圆盘(32)和光线发射器(33)，所述光线发射器(33)和所述刻度圆盘(32)之间可相对转动，所述刻度圆盘(32)中心设有可拆卸的镜体(34)，所述光线发射器(33)生成的光线打在所述镜体(34)上。

5.根据权利要求4所述的基于PLC的透镜成像教学演示平台，其特征在于：所述刻度圆盘(32)和/或所述光线发射器(33)通过转动架(35)连接在所述光射架(31)上，所述转动架(35)与所述光射架(31)转动连接，所述光射架(31)上设有转动电机，所述转动电机驱动所述转动架(35)转动，所述转动电机、所述光线发射器(33)均与所述PLC控制机构(2)电连接。

6.根据权利要求2所述的基于PLC的透镜成像教学演示平台，其特征在于：所述透镜机构(4)包括凸透镜(41)，所述凸透镜(41)两侧分别设有光屏(42)、成像体(43)，所述活动槽内设有丝杆机构(44)和滑动电机(45)，所述滑动电机(45)驱动所述丝杆机构(44)带动所述凸透镜(41)、所述光屏(42)以及所述成像体(43)左右滑动，所述滑动电机(45)和所述成像体(43)均与所述PLC控制机构(2)电连接。

7.根据权利要求6所述的基于PLC的透镜成像教学演示平台，其特征在于：所述凸透镜(41)、所述光屏(42)以及所述成像体(43)均通过对应的底座(46)安设在所述丝杆机构(44)上。

8.根据权利要求2所述的基于PLC的透镜成像教学演示平台，其特征在于：所述观察机构(5)包括观察架(51)，所述观察架(51)设于所述PLC控制机构(2)左侧面或右侧面的前端，所述观察架(51)靠近所述PLC控制机构(2)的一端设有观察探头(52)，所述观察探头(52)可转动，所述观察探头(52)与所述PLC控制机构(2)电连接。

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