1.本实用新型涉及教育用具技术领域，尤其涉及一种智能型风力摆实验仪。
背景技术：2.风力摆是一种常用的物理实验演示仪器，现有的风力摆存在如下缺陷：1、硬件结构的连接相对复杂，导致制作与加工不便且成本高；2、控制装置大都采用飞线结构、外挂式的供电系统、驱动系统，这样的结构加重了摆动部分的负担，且略显累赘；3、简单的按键结构所能展示的风力摆实验项目较为有限，并不足以完整的实现教具功能；4、缺乏地面站的直观观测数据的能力，在作为教具时不能直观的体现教学功能。因此，需要对其进行改进。
技术实现要素：3.为解决以上现有技术的不足，本实用新型提出了一种智能型风力摆实验仪。
4.一种智能型风力摆实验仪，包括：框架、万向节、摆杆、主控组件、无线遥控器和无线上位接收机；
5.主控组件包括由上往下依序且彼此平行设置的连接板、主控板和驱动板；摆杆的顶端通过万向节与框架顶端的中部固定连接、底端与连接板的上表面固定连接；主控板上设有主控芯片，主控芯片上集成有供电模块、用于与无线遥控器通信的无线通信模块和用于与地面站通信的蓝牙模块，驱动板上设有驱动芯片，驱动板的四个角上分别固定有与驱动芯片电连接的空心杯电机，驱动板下表面的中部设置有激光探头，连接板、主控板和驱动板之间通过相对设置的第一连接件和第二连接件固定连接。
6.优选的，连接板、主控板和驱动板均为正方形结构，第一连接件和第二连接件固定穿设于主控板相对的两个边的中部，第一连接件的顶端和第二连接件的顶端分别固定于连接板相对的两个边的中部、第一连接件的底端和第二连接件的底端分别固定于驱动板相对的两个角上。
7.进一步优选的，连接板上表面设有摆杆连接座，摆杆的底端通过摆杆连接座与连接板的上表面固定连接。
8.进一步优选的，主控芯片为stm32f103c8t6，驱动芯片为tb6612fng。
9.更为优选的，无线通信模块型号为nrf24l01，蓝牙模块为hc-05蓝牙模块。
10.最为优选的，框架为门型框架，摆杆为碳素纤维管，激光探头为激光笔，六轴陀螺仪为mpu6050的整合性器件。
11.与现有技术相比，本实用新型硬件结构设计科学、连接简单、便于制作，通过配置无线遥控器避免了有线连接对摆动产生的不良影响，使得操作更为安全、便捷，摆动更为具体、精确；通过设置无线上位接收机，可以在上位接收机上观测风力摆运动的波形及理论波形，更便于观察与学习。
附图说明
12.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有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是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
13.图1为本实用新型的整体结构示意图；
14.图2为图1中a处的放大结构示意图；
15.图3为本实用新型的主控部分的原理图；
16.图4为本实用新型的主控板上的驱动模块的原理图；
17.图5为无线遥控器的原理图。
18.图中：1、框架；2、万向节；3、摆杆；31、摆杆连接座；4、主控组件； 41、连接板；42、主控板；43、驱动板；431、空心杯电机；432、激光探头； 44、第一连接件；45、第二连接件；46、六轴陀螺仪。
具体实施方式
19.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。
20.如图1和图2所示：一种智能型风力摆实验仪，包括：框架1、万向节2、摆杆3、主控组件4、无线遥控器和无线上位接收机；
21.主控组件4采用三层式结构，包括由上往下依序且彼此平行设置的连接板41、主控板42和驱动板43，连接板41是整个主控组件的支架，负责整个架构的稳定性，主控板42为整个系统的控制中心，其原理图如图3所示；驱动板43 则是整个系统的驱动部分；摆杆3的顶端通过万向节2与框架1顶端的中部固定连接、底端与连接板41的上表面固定连接；主控板42上设有主控芯片，主控芯片上集成有供电模块(内设多条供电线路，负责为空心杯电机431、主控板 42、驱动模块、无线通信模块、蓝牙模块等供电。)、用于与无线遥控器通信的无线通信模块和用于与无线上位接收机通信的蓝牙模块，驱动板43上设有驱动芯片，驱动芯片原理图如图4所示，驱动板43的四个角上分别固定有与驱动芯片电连接的空心杯电机431，驱动板43下表面的中部设置有激光探头432，连接板41、主控板42和驱动板43之间通过相对设置的第一连接件44和第二连接件45固定连接；三层式结构设计科学、制作简单且成本低；
22.无线遥控器的原理图如图5所示，无线遥控器上设有串口触摸屏，其作用是用来直观的显示操作界面，并且可以通过点击触摸屏上的图案下达指令；无线遥控器的核心控制基于stm32的最小系统，无线遥控器内设有无线通讯模块，用于将无线遥控器下达的指令通过spi通信与最小系统连接；串口触摸屏通过 uart串口与最小系统连接；与传统的有线连接相比，本实用新型摆动时不会受到线长短的制约，摆动更为精确、具体；
23.无线上位接收机通过蓝牙模块可以读取本实用新型摆动运动的波形及理论波形，通过观测实时波形对本实用新型进行调整，同时也可以借助波形进行学习。
24.具体的，本实施例中主控芯片为stm32f103c8t6，驱动芯片为 tb6612fng，无线通信模块型号为nrf24l01，蓝牙模块为hc-05蓝牙模块，框架1为门型框架，摆杆3为碳素纤维管，激光探头432为激光笔，六轴陀螺仪46为mpu6050的整合性器件。
25.作为一种优选的技术方案，本实用新型的再一实施例，连接板41、主控板 42和驱动板43均为正方形结构，第一连接件44和第二连接件45固定穿设于主控板42相对的两个边的中部，第一连接件44的顶端和第二连接件45的顶端分别固定于连接板41相对的两个边的中部、第一连接件44的底端和第二连接件 45的底端分别固定于驱动板43相对的两个角上。
26.为了便于连接，作为一种优选的技术方案，本实用新型的再一实施例，连接板41的上表面设有摆杆连接座31，摆杆3的底端与摆杆连接座31螺纹连接、摆杆连接座31与连接板41的上表面通过螺钉、螺丝或螺栓固定连接。
27.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
技术特征：1.一种智能型风力摆实验仪，其特征在于：包括：框架(1)、万向节(2)、摆杆(3)、主控组件(4)、无线遥控器和无线上位接收机；主控组件(4)包括由上往下依序且彼此平行设置的连接板(41)、主控板(42)和驱动板(43)；摆杆(3)的顶端通过万向节(2)与框架(1)顶端的中部固定连接、底端与连接板(41)的上表面固定连接；主控板(42)上设有主控芯片，所述主控芯片上集成有供电模块、用于与所述无线遥控器通信的无线通信模块和用于与所述无线上位接收机的蓝牙模块，驱动板(43)上设有驱动芯片，驱动板(43)的四个角上分别固定有与所述驱动芯片电连接的空心杯电机(431)，驱动板(43)下表面的中部设置有激光探头(432)，连接板(41)、主控板(42)和驱动板(43)之间通过相对设置的第一连接件(44)和第二连接件(45)固定连接。2.根据权利要求1所述的一种智能型风力摆实验仪，其特征在于：连接板(41)、主控板(42)和驱动板(43)均为正方形结构，第一连接件(44)和第二连接件(45)固定穿设于主控板(42)相对的两个边的中部，第一连接件(44)的顶端和第二连接件(45)的顶端分别固定于连接板(41)相对的两个边的中部、第一连接件(44)的底端和第二连接件(45)的底端分别固定于驱动板(43)相对的两个角上。3.根据权利要求1所述的一种智能型风力摆实验仪，其特征在于：连接板(41)的上表面设有摆杆连接座(31)，摆杆(3)的底端通过摆杆连接座(31)与连接板(41)的上表面固定连接。4.根据权利要求1所述的一种智能型风力摆实验仪，其特征在于：所述主控芯片为stm32f103c8t6，所述驱动芯片为tb6612fng。5.根据权利要求1所述的一种智能型风力摆实验仪，其特征在于：所述无线通信模块为nrf24l01，所述蓝牙模块为hc-05蓝牙模块。6.根据权利要求1-5任一项所述的一种智能型风力摆实验仪，其特征在于：框架(1)为门型框架，摆杆(3)为碳素纤维管，激光探头(432)为激光笔，六轴陀螺仪(46)为mpu6050的整合性器件。
技术总结本实用新型公开了一种智能型风力摆实验仪，包括：框架、万向节、摆杆、主控组件、无线遥控器和无线上位接收机；主控组件包括连接板、主控板和驱动板；摆杆的顶端与框架顶端的中部固定连接、底端与连接板的上表面固定连接；主控板上设有主控芯片，主控芯片上集成有供电模块、无线通信模块和蓝牙模块，驱动板上设有驱动芯片，驱动板的四个角上分别固定有空心杯电机，驱动板下表面的中部设置有激光探头，连接板、主控板和驱动板之间固定连接。本实用新型硬件结构设计科学、连接简单、便于制作，通过配置无线遥控器使得操作更为安全、便捷，摆动更为具体、精确；通过设置无线上位接收机更便于观察与学习。观察与学习。观察与学习。
技术研发人员：王鑫 康健宾 何凡 孟天泽 相一凡 霍开源 陈金韬 尹浩帆
受保护的技术使用者：天津理工大学
技术研发日：2021.10.26
技术公布日：2022/7/5
