CN217279876U - 一种新型基于特种电机的演示教学电表 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型基于特种电机的演示教学电表，由主MCU、从MCU、细分驱动模块、按键输入模块、AD采集模块和TFT模块组成，所述主MCU与从MCU通过串口连接，从MCU上连接有细分驱动模块和按键输入模块，主MCU上还分别连接有AD采集模块、TFT模块和上位机，本实用新型使用高精度AD芯片采样，数字化MCU控制，电机控制指针显示，用wifi与上位机通信，显示在多媒体屏幕上，改变传统仪表的模式，适应新的教育方式。

Description

一种新型基于特种电机的演示教学电表

技术领域

本实用新型涉及电表技术领域，具体是一种新型基于特种电机的演示教学电表。

背景技术

中学物理实验教学中电压表、电流表使用，读数，是物理教学中的重要知识，采用的是传统的磁电式指针表，其基本原理是指针附着在铜制漆包线做的动圈上，动圈内部有磁钢，动圈通过电流的时候，在磁场中受力转动，转动的角度和通过电流大小有关，动圈转动带动指针在表盘上指示不同的刻度，这种电表是最经典的教学电表，传统教学中由于需要老师在黑板上演示实验，这种教学演示电表都做的比较大，指针比较长，这样造成测量精度不稳定，特别是这种磁电式原理的教学电表，里面磁场随着温度，震动、长时间存放，内部磁钢磁场强度都会发生变化，造成这种演示电表精度不高，也不够稳定；并且动圈轴两端回弹用的机械游丝，外力震动也会造成这种教学电表准确度发生变化，这一直是困扰物理实验教学电表的问题，长期以来一直无法解决。

现代科学技术已经突飞猛进，数字化仪表也琳琅满目，但是中学物理实验教学又必须继承传统经典，教学电表里面必须有指针在电表刻度盘上转动，而不是直接用液晶数字读数。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种新型基于特种电机的演示教学电表，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种新型基于特种电机的演示教学电表，由主MCU、从MCU、细分驱动模块、按键输入模块、AD采集模块和TFT模块组成，所述主MCU与从MCU通过串口连接，从MCU上连接有细分驱动模块和按键输入模块，主MCU上还分别连接有AD采集模块、TFT模块和上位机。

作为本发明的进一步技术方案：所述细分驱动模块具体是电机驱动模块，电机为步进电机或者伺服电机。

作为本发明的进一步技术方案：还包括用于供电的电池充电电路，通过TYPE-C充电。

作为本发明的进一步技术方案：所述主MCU与从MCU均采用单片机。

作为本发明的进一步技术方案：所述主MCU与上位机通过Wifi连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型使用高精度AD芯片采样，数字化MCU控制，步进电机控制指针显示，用wifi与上位机通信，显示在多媒体屏幕上，改变传统仪表的模式，适应新的教育方式。

附图说明

图1为本实用新型的整体方框图。

图2为AD采集模块电路图。

图3为电池充放电模块电路图。

图4为WIFI模块电路图。

图5为TFT模块电路图。

图6为单片机的电路图。

图7为开关控制模块电路图。

图8为步进电机驱动电路图。

图9为产品结构示意图。

图9中：1-刻度盘、2-光电门、3-指针、4-电源、5-驱动电机、6-控制按钮、7-显示屏、8-线路板、9-外壳。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-9，实施例1：一种新型基于特种电机的演示教学电表，由主MCU、从MCU、细分驱动模块、按键输入模块、AD采集模块和TFT模块组成，所述主MCU与从MCU通过串口连接，从MCU上连接有细分驱动模块和按键输入模块，主MCU上还分别连接有AD采集模块、TFT模块和上位机。

以电压表为例：

AD采集电路：

以小量程为例，被测电压从P6流入，通过R57和R56进行分压后，利用D5，两个二极管进行电压钳制后进入模拟开关U14，由单片机进行大小量程的选择。选择好确定的电压后经过R46和C40进行低通滤波，U6为电压跟随器，R49和R48抬升电压，最后输出到16位adc芯片进行模数转换并输出给单片机。

电池充电电路：

U3是电池充电芯片。通过TYPE-C充电，输入5V经C33,C13进行滤波进入芯片，并通过端子7，6控制led显示当前充电状态，输出4.2V给锂电池充电并实时监测电池电压。

U7是升压芯片。电池通过L3电感和D3二极管输出，并输入到端子5给芯片供电，芯片通过监测R26和R25分压后的电压调节SW的电压输出，以控制电池输出电压恒定在设置范围内。

开关机控制电路：

U10检测key按钮按下时间，当按下时间为2秒时控制端口6翻转电平，当电平为高电平时Q3三极管导通，Q2 mos管接通电源，设备开机。

TFT驱动电路：

R1为LED限流电阻，R2,R3,R4,R5为上拉电阻，增加驱动能力，R6为下拉电阻，本TFT为SPI驱动。

WIFI芯片电路：

如图为WIFI芯片最小系统。主要用于控制TFT，电池电量检测，与上位机进行通信。

步进电机驱动：

U15为电机驱动芯片，端口2，3选择电机细分，端口7为步进信号输入，端口8为方向信号输入，端口11，12，13，14为电机线圈输出。

单片机电路：

U5单片机使用串口与wifi芯片进行通信，主要用于按键检测，驱动步进电机转动

实施例2，在实施例1的基础上，本设计的硬件是由外壳、刻度盘、控制电机、充电电池和控制电路组成，所述电机可以是步进电机、混合电机或者伺服电机，所述电机专有指针。

使用光电门校准电机位置。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种新型基于特种电机的演示教学电表，由主MCU、从MCU、细分驱动模块、按键输入模块、AD采集模块和TFT模块组成，其特征在于，所述主MCU与从MCU通过串口连接，从MCU上连接有细分驱动模块和按键输入模块，主MCU上还分别连接有AD采集模块、TFT模块和上位机。

2.根据权利要求1所述的一种新型基于特种电机的演示教学电表，其特征在于，所述细分驱动模块具体是电机驱动模块，电机为步进电机、混合电机或者伺服电机。

3.根据权利要求2所述的一种新型基于特种电机的演示教学电表，其特征在于，还包括用于供电的电池充电电路，通过TYPE-C充电。

4.根据权利要求3所述的一种新型基于特种电机的演示教学电表，其特征在于，所述主MCU与从MCU均采用单片机。

5.根据权利要求3所述的一种新型基于特种电机的演示教学电表，其特征在于，所述主MCU与上位机通过Wifi连接。

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