CN213904665U - 概率学随机试验演示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种概率学随机试验演示装置，包括：底座、转盘、罩体、马达和控制器，其中，底座包括上支撑盘和多根支撑脚，上支撑盘上开设有第一通孔和第一凹槽，第一通孔和第一凹槽均呈圆形，并且圆心相重合；转盘通过插入第一通孔与上支撑盘可旋转配接，第一通孔为转盘的旋转中心；罩体呈圆柱形且内部中空，其下端可拆卸地插入第一凹槽内；马达设置在上支撑盘的下方，与转盘相配接并驱动转盘旋转；控制器的输出端与马达的电源端电性连接，用于控制马达启停。本实用新型的概率学随机试验演示装置能够电动控制演示物(比如骰子)的活动，可有效地进行随机试验演示，体现了自动化程度高的优势。

Description

概率学随机试验演示装置

技术领域

本实用新型的实施例涉及一种教学实验设备，具体而言，涉及一种概率学随机试验演示装置。

背景技术

概率，是研究随机现象数量规律的数学分支。随机现象则是指在基本条件不变的情况下，每一次试验或观察前，不能肯定会出现哪种结果，呈现出偶然性。随机现象的实现和对它的观察称为随机实验，随机试验的每一可能结果称为一个基本事件，一个或一组基本事件统称随机事件(简称：事件)。事件的概率是衡量该事件发生的可能性的量度，虽然在一次随机试验中某个事件的发生是带有偶然性的，但那些可在相同条件下大量重复的随机试验却往往呈现出明显的数量规律。

在学校的数学科的概率课程教学过程时，为了提高课堂趣味性，和加深学生对知识的理解，教师可能会进行一些随机试验演示。较典型的随机试验有掷骰子、扔硬币、抽扑克牌以及轮盘游戏等，目前，这些随机试验演示都是人工进行，比如说要做20次掷骰子的实验，就需要教师做20次抛掷动作，非常费时费力，降低了教学效率，而且容易出现演示意外(比如骰子滚动太远找不见)。因此如果能有一个自动实现骰子抛掷的装置将会极大减少教师工作量，提高教学效率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术中的上述缺陷，提供一种自动化程度高的概率学随机试验演示装置。

为实现上述实用新型目的，本实用新型采用了如下技术方案：一种概率学随机试验演示装置，其包括：底座、转盘、罩体、马达和控制器，其中，底座包括上支撑盘和多根支撑脚，上支撑盘上开设有第一通孔和第一凹槽，第一通孔和第一凹槽均呈圆形，并且圆心相重合；转盘通过插入第一通孔与上支撑盘可旋转配接，第一通孔为转盘的旋转中心；罩体呈圆柱形且内部中空，其下端可拆卸地插入第一凹槽内；马达设置在上支撑盘的下方，与转盘相配接并驱动转盘旋转；控制器的输出端与马达的电源端电性连接，用于控制马达启停。

此外，本实用新型还提供如下附属技术方案：

第一凹槽内设置有多个弹性压紧组件，弹性压紧组件向罩体施加水平方向的压力。

弹性压紧组件包括壳体、弹珠和至少两块弹片，壳体顶部设置有开口，该开口的直径小于弹珠的球直径，该至少两块弹片呈相互对称地固定设置在壳体内，弹珠位于至少两块弹片上，并部分露出开口外。

两块弹片均包括连接片和弹性片，连接片与所述壳体内壁固定连接，弹性片的上端与连接片固定连接，连接角为钝角，下端指向所述壳体的中心位置。

转盘包括盘体和连接柱，盘体位于所述上支撑盘上方，连接柱穿过所述第一通孔并与马达连接。

转盘还连接有轴承，该轴承的内圈套设在连接柱上，外圈过盈连接在所述第一通孔上。

底座还包括下支撑盘，该下支撑盘位于所述上支撑盘的下方，并与所述多根支撑脚连接，所述马达安装在下支撑盘上。

控制器包括依次耦接的单片机、缓冲器、光电耦合器和二极管，单片机用于输出PWM控制信号，缓冲器用于放大PWM控制信号，光电耦合器的用于信号隔离，其发光器与缓冲器耦接，受光器与二极管基极耦接，二极管的集电极耦接电源，发射极耦接马达的电源端。

相比于现有技术，本实用新型公开了一种概率学随机试验演示装置，其包括底座、转盘、罩体、马达和控制器；其中，底座用于整体支撑，转盘通过旋转活动将演示物(比如骰子)活动起来，模拟抛掷动作；罩体可用于将演示物(比如骰子)限制在一定范围内活动；马达用于驱动转盘旋转；控制器用于控制马达启停。本实用新型的概率学随机试验演示装置能够电动控制演示物(比如骰子)的活动，可有效地进行随机试验演示，体现了自动化程度高的优势。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本实用新型的一些实施例，并非对本实用新型的限制。

图1是概率学随机试验演示装置的爆炸图。

图2是底座的立体图。

图3是底座的俯视结构示意图。

图4是图3中A圈的放大示意图。

图5是弹性压紧组件的弹片的立体图。

图6是转盘的立体图。

图7是转盘与底座安装完成后的截面示意图。

图8是控制器的电路连接示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型技术方案作进一步非限制性的详细描述。

本实施例的数学概论演示装置主要针对骰子进行随机试验。

见图1。本实施例的概率学随机试验演示装置包括：底座1、转盘2、罩体3、马达4和控制器，底座1用于起到整体支撑作用，转盘2用于将骰子活动起来，模拟出人工抛掷动作，罩体3用于将骰子限制在一定范围内活动，控制器控制马达4使其驱动转盘2旋转。整体而言，本实施例的概率学随机试验演示装置可通过电动控制骰子活动，无需人工抛掷。

再结合图2和图3，底座1包括上支撑盘10、下支撑盘11和三根支撑脚12，上支撑盘10呈圆形，并固定安装在三根支撑脚12的上端，下支撑盘11固定安装在三根支撑脚12的中部，三根支撑脚12分别位于等边三角形的三个角位置上。上支撑盘10上开设有第一通孔100和第一凹槽101，第一通孔100和第一凹槽101均呈圆形，上支撑盘10、第一通孔100和第一凹槽101圆心相重合。第一通孔100用于供转盘2部分穿过，第一凹槽101用于供罩体3的下端插入。罩体3由透明硬质塑料制成，其整体呈圆柱形，并且内部中空，下端开口，罩体3内部空间即为骰子的活动范围，通过限定骰子的活动范围可有效避免出现意外，比如，人工抛掷时，由于操作不当，有可能会造成骰子滚动过远。

第一凹槽101呈竖直方向延伸，具有两个侧壁和一个底部，在靠近底座1外沿一侧的侧壁上安装有四个弹性压紧组件，该四个弹性压紧组件的相邻间距相等，当罩体3插入第一凹槽101内时，弹性压紧组件与罩体3相互接触并向罩体提供一个径向压力，使得罩体3在第一凹槽10内更加稳定。

再结合图4，弹性压紧组件包括壳体13、弹珠14和两块弹片15。壳体13呈圆柱形，内部中空，在壳体13其中一端面的中心位置上设置有一个开口13a，该开口13a呈圆形，且其圆心与壳体13的圆心重合。两块弹片15的结构规格相同，并且以壳体13的轴截面为对称面相互对称地设置在壳体13内。弹珠14可活动地设置在壳体13内，具体是位于开口13a与该两块弹片15之间，弹珠14呈圆球形，其球直径大于开口13a的直径，因此弹珠14有部分可通过开口13a露出到壳体13外。

再结合图5。弹片15包括连接片15a和弹性片15b，连接片15a和弹性片15b固定连接或一体成型，并且连接片15a和弹性片15b之间的夹角为钝角。连接片15a为扁平状金属片，与壳体13的内壁固定连接。当连接片15a与壳体13连接后，弹性片15b的下端指向壳体13的端面的圆心位置。两块弹片15向弹珠14提供一个朝开口13a方向的压力，促使弹珠14向开口13a移动，当罩体3插入第一凹槽10内时，弹珠14向罩体3提供一个径向压力，使得罩体3在第一凹槽10内更加稳定。两块弹片在提供弹性力的同时，其稳定性更佳，可避免在壳体13内发生偏移的情况，使用寿命比弹簧要久。

再结合图6和图7。转盘2包括盘体20和连接柱21，连接柱21外还套设有轴承22。盘体20呈圆形，连接柱21呈圆柱形。安装时，盘体20位于上支撑盘10的上方，连接柱21穿过第一通孔100并与安装在下支撑盘11上的马达3连接，轴承22的外圈过盈配合在第一通孔100上。马达3通过连接柱21带动盘体20旋转，整个转盘2发生旋转，可在盘体20上放置骰子，盘体20转动后骰子发生滚动，从而模拟出抛掷动作。转盘2旋转过程中，第一通孔为转盘2的旋转中心。轴承22可减少旋转摩擦力。

见图8，控制器包括依次耦接的单片机、缓冲器、光电耦合器和二极管。单片机(型号STM32)的控制端(P0.0)依次通过缓冲器(型号7407)、光电耦合器(型号6N137)和二极管(型号8050)后与马达(型号24BYJ48)耦接。单片机输出PWM控制信号，PWM控制信号经缓冲器放大后送入光电耦合器，控制光电耦合器的受光器启停，进一步控制二极管的通断，最后实现控制马达的启停。PWM的占空比是25％，即，高电平时间为4秒，低电平12秒。低电平状态下的第1-8秒为等待骰子停稳的时间，低电平状态下的第8-12秒为结果获取的时间。

本实施例的教学概率演示装置通过马达4驱动转盘2，使得转盘2上的骰子活动起来，模拟出人工抛掷动作，抛骰子的工作人工操作转变为了电控操作，解放了双手也提高了效率。另外通过设置控制器可以对马达4的启停进行定时控制，提高了整体智能化。

需要指出的是，上述较佳实施例仅为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种概率学随机试验演示装置，其特征在于，其包括：底座、转盘、罩体、马达和控制器，其中，

底座包括上支撑盘和多根支撑脚，上支撑盘上开设有第一通孔和第一凹槽，第一通孔和第一凹槽均呈圆形，并且圆心相重合；

转盘通过插入第一通孔与上支撑盘可旋转配接，第一通孔为转盘的旋转中心；

罩体呈圆柱形且内部中空，其下端可拆卸地插入第一凹槽内；

马达设置在上支撑盘的下方，与转盘相配接并驱动转盘旋转；

控制器的输出端与马达的电源端电性连接，用于控制马达启停。

2.根据权利要求1所述的概率学随机试验演示装置，其特征在于，所述第一凹槽内设置有多个弹性压紧组件，弹性压紧组件向罩体施加水平方向的压力。

3.根据权利要求2所述的概率学随机试验演示装置，其特征在于，所述弹性压紧组件包括壳体、弹珠和至少两块弹片，壳体顶部设置有开口，该开口的直径小于弹珠的球直径，该至少两块弹片呈相互对称地固定设置在壳体内，弹珠位于至少两块弹片上，并部分露出开口外。

4.根据权利要求3所述的概率学随机试验演示装置，其特征在于，所述两块弹片均包括连接片和弹性片，连接片与所述壳体内壁固定连接，弹性片的上端与连接片固定连接，连接角为钝角，下端指向所述壳体的中心位置。

5.根据权利要求1所述的概率学随机试验演示装置，其特征在于，所述转盘包括盘体和连接柱，盘体位于所述上支撑盘上方，连接柱穿过所述第一通孔并与马达连接。

6.根据权利要求5所述的概率学随机试验演示装置，其特征在于，所述转盘还连接有轴承，该轴承的内圈套设在连接柱上，外圈过盈连接在所述第一通孔上。

7.根据权利要求1所述的概率学随机试验演示装置，其特征在于，所述底座还包括下支撑盘，该下支撑盘位于所述上支撑盘的下方，并与所述多根支撑脚连接，所述马达安装在下支撑盘上。

8.根据权利要求1所述的概率学随机试验演示装置，其特征在于，所述控制器包括依次耦接的单片机、缓冲器、光电耦合器和二极管，单片机用于输出PWM控制信号，缓冲器用于放大PWM控制信号，光电耦合器的用于信号隔离，其发光器与缓冲器耦接，受光器与二极管基极耦接，二极管的集电极耦接电源，发射极耦接马达的电源端。

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