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布朗运动光学成像机光电一体化教具

阅读：670发布：2020-05-14

专利汇可以提供布朗运动光学成像机光电一体化教具专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且布朗运动光学成像机光电一体化教具。本实用新型涉及一种布朗运动光学成像机光电一体化教具。所述的载物台（2）的下片上端设置单片机（10）与水箱（11），所述的载物台（2）的上片下端设置激光源（1），所述的激光源（1）的正上方设置水槽（3），所述的载物台（2）的上片上端设置水槽（3），所述的水槽（3）的正上方设置放大镜头组。本实用新型用于布朗运动光学成像机光电一体化教具。，下面是布朗运动光学成像机光电一体化教具专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种布朗运动光学成像机光电一体化教具，其特征是包括载物台（2），激光源（1），所述的载物台（2）的下片上端设置单片机（10）与水箱（11），所述的载物台（2）的上片下端设置激光源（1），所述的激光源（1）的正上方设置水槽（3），所述的载物台（2）的上片上端设置水槽（3），所述的水槽（3）的正上方设置放大镜头组。
2.根据权利要求1所述的布朗运动光学成像机光电一体化教具，其特征是：所述的放大镜头组包括空心圆筒（4），所述的空心圆筒（4）的底端设置物镜（9），所述的空心圆筒（4）的顶端设置目镜（12），所述的空心圆筒（4）的顶端连接横向筒（8），所述的横向筒（8）的尾端设置平面镜（5），所述的平面镜（5）的背面设置调节转轴（6），所述的横向筒（8）的前端设置前端镜头（7）。
3.根据权利要求1所述的布朗运动光学成像机光电一体化教具，其特征是：所述的载物台（2）的一侧设置进水孔（2-1）与出水孔（2-2），所述的进水孔（2-1）的左侧设置导流一组导流隔板（2-3），所述的导流隔板（2-3）之间设置载物台透光孔（2-4）。
4.根据权利要求1所述的布朗运动光学成像机光电一体化教具，其特征是：所述的水槽（3）成凹字形，所述的水槽（3）内设置采集玻璃管（3-2），所述的采集玻璃管（3-2）的下端设置玻璃片（3-5），所述的采集玻璃管（3-2）上设置温度传感器（3-4），凹字形所述的水槽（3）两个突出的部位底端设置制冷片（3-3），凹字形所述的水槽（3）的凹槽（3-6）处卡入直角卡片（3-1），所述的直角卡片（3-1）设置在紫铜板（3-7）上，所述的紫铜板（3-7）上开有紫铜板透光孔（3-8），所述的紫铜板（3-7）的直角卡片（3-1）前端连接延伸片（3-9）。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的布朗运动光学成像机光电一体化教具，其特征是：
所述的激光源（1）与载物台透光孔（2-4）、紫铜板透光孔（3-8）、采集玻璃管（3-2）、玻璃片（3-5）均设置在一条直线上。

说明书全文

布朗运动光学成像机光电一体化教具

技术领域

[0001] 本实用新型涉及一种布朗运动光学成像机光电一体化教具。

背景技术

[0002] 目前高中物理中关于布朗运动与外界因素，特别是粒子运动的速度与温度变化关系的研究，多采用直接讲解和理论模拟实验，实验现象不直观，科学严谨程度不够。教材上提供的演示实验，很难现场演示观察，实验的成功率不高。发明内容

[0003] 本实用新型的目的是提供一种布朗运动光学成像机光电一体化教具，为了克服上述演示实验的不足，利用强光做光源、单片机通过程序的编译，控制载有微粒的水槽中液体的温度，利用光学成像原理，将“布朗运动”现象直接投影到白板或墙壁上的教学演示教具。

[0004] 上述的目的通过以下的技术方案实现：

[0005] 一种布朗运动光学成像机光电一体化教具，其特征是包括载物台2，激光源1，所述的载物台2的下片上端设置单片机10与水箱11，所述的载物台2的上片下端设置激光源1，所述的激光源1的正上方设置水槽3，所述的载物台2的上片上端设置水槽3，所述的水槽3的正上方设置放大镜头组。

[0006] 所述的布朗运动光学成像机光电一体化教具，所述的放大镜头组包括空心圆筒4，所述的空心圆筒4的底端设置物镜9，所述的空心圆筒4的顶端设置目镜12，所述的空心圆筒4的顶端连接横向筒8，所述的横向筒8的尾端设置平面镜5，所述的平面镜5的背面设置调节转轴6，所述的横向筒8的前端设置前端镜头7。

[0007] 所述的布朗运动光学成像机光电一体化教具，所述的载物台2的一侧设置进水孔2-1与出水孔2-2，所述的进水孔2-1的左侧设置导流一组导流隔板2-3，所述的导流隔板2-3之间设置载物台透光孔2-4。

[0008] 所述的布朗运动光学成像机光电一体化教具，所述的水槽3成凹字形，所述的水槽3内设置采集玻璃管3-2，所述的采集玻璃管3-2的下端设置玻璃片3-5，所述的采集玻璃管
3-2上设置温度传感器3-4，凹字形所述的水槽3两个突出的部位底端设置制冷片3-3，凹字形所述的水槽3的凹槽3-6处卡入直角卡片3-1，所述的直角卡片3-1设置在紫铜板3-7上，所述的紫铜板3-7上开有紫铜板透光孔3-8，所述的紫铜板3-7的直角卡片3-1前端连接延伸片
3-9。

[0009] 所述的布朗运动光学成像机光电一体化教具，所述的激光源1与载物台透光孔2-4、紫铜板透光孔3-8、采集玻璃管3-2、玻璃片3-5均设置在一条直线上。

[0010] 有益效果：

[0011] 1.本实用新型可利用CCD摄像头+电脑+多媒体投影演示。也可脱离多媒体系统独立光学系统演示，利用激光的平行性好，将微粒的像通过物镜、目镜、前端镜头直接投影到白板或者墙壁。

[0012] 2.本实用新型可对载有微粒的水温进行控制并显示，利用单片机驱动半导体芯片，将自制的铜片内水域加热，通过水域内的温度传感器将温度在大的数码管上显示，使观察者观察方便，效果明显。

[0013] 3.本实用新型演示随水温变化微粒的剧烈程度。

[0014] 4.本实用新型可转化微粒大小，验证在同水温下不同微粒的运动程度。

[0015] 5.本实用新型光、机、电一体化，操作方便，教育思想浓厚；真实的反应布朗运动现象。

[0016] 附图说明：

[0017] 附图1是本实用新型的结构示意图。

[0018] 附图2是本实用新型的载物台上片的结构示意图。

[0019] 附图3是本实用新型的水槽结构示意图。

[0020] 附图4是本实用新型的紫铜板结构示意图。

[0021] 附图5是本实用新型的单片机的电路图。

[0022] 附图6是本实用新型的半导体制冷片的电路图。

[0023] 附图7是本实用新型的按键电路。

[0024] 附图8是本实用新型的显示电路。

[0025] 激光源（1）、载物台（2）、水槽（3）、空心圆筒（4）、平面镜（5）、调节转轴（6）、前端镜头（7）、横向筒（8）、物镜（9）、单片机（10）、水箱（11）、目镜（12）、显示块Ⅰ（13）、显示块Ⅱ（14）；进水孔（2-1）、出水孔（2-2）、导流隔板（2-3）、载物台透光孔（2-4）；直角卡片（3-1）、采集玻璃管（3-2）、制冷片（3-3）、温度传感器（3-4）、玻璃片（3-5）、凹槽（3-6）、紫铜板（3-7）、紫铜板透光孔（3-8）、延伸片（3-9）。

[0026] 具体实施方式：

[0027] 实施例1

[0028] 一种布朗运动光学成像机光电一体化教具，包括载物台2，激光源1，所述的载物台2的下片上端设置单片机10与水箱11，所述的载物台2的上片下端设置激光源1，所述的激光源1的正上方设置水槽3，所述的载物台2的上片上端设置水槽3，所述的水槽3的正上方设置放大镜头组。

[0029] 实施例2

[0030] 实施例1所述的布朗运动光学成像机光电一体化教具，所述的放大镜头组包括空心圆筒4，所述的空心圆筒4的底端设置物镜9，所述的空心圆筒4的顶端设置目镜12，所述的空心圆筒4的顶端连接横向筒8，所述的横向筒8的尾端设置平面镜5，所述的平面镜5的背面设置调节转轴6，所述的横向筒8的前端设置前端镜头7。

[0031] 转动转轴6转动内置的平面镜5，可实现反射光线角度的调节。前段配有可伸缩凸透镜镜头7，随时调整投影光圈的大小。

[0032] 实施例3

[0033] 实施例1所述的布朗运动光学成像机光电一体化教具，所述的载物台2的一侧设置进水孔2-1与出水孔2-2，所述的进水孔2-1的左侧设置导流一组导流隔板2-3，所述的导流隔板2-3之间设置载物台透光孔2-4。

[0034] 根据现场的温度环境可以选择水冷，或者是自然冷却，将半导体制冷片产生的热量通过载物台散热，达到水槽中水温冷却的目的。

[0035] 实施例4

[0036] 实施例1所述的布朗运动光学成像机光电一体化教具，所述的水槽3成凹字形，所述的水槽3内设置采集玻璃管3-2，所述的采集玻璃管3-2的下端设置玻璃片3-5，所述的采集玻璃管3-2上设置温度传感器3-4，凹字形所述的水槽3两个突出的部位底端设置制冷片3-3，凹字形所述的水槽3的凹槽3-6处卡入直角卡片3-1，所述的直角卡片3-1设置在紫铜板
3-7上，所述的紫铜板3-7上开有紫铜板透光孔3-8，所述的紫铜板3-7的直角卡片3-1前端连接延伸片3-9。

[0037] 水槽3四周和下表面两端由导热性能好的铜质材料制成，中间是和铜片连接的玻璃片3-5，在水槽低端外表面固定两个半导体制冷片3-3，通过单片机控制使其给水槽中的水加热和制冷，同时利用温度传感器3-4采集玻璃管3-2中水的温度，在数码管上显示。

[0038] 实施例5

[0039] 实施例1或2或3或4所述的布朗运动光学成像机光电一体化教具，所述的激光源1与载物台透光孔2-4、紫铜板透光孔3-8、采集玻璃管3-2、玻璃片3-5均设置在一条直线上。

[0040] 实施例6

[0041] 实施例1所述的布朗运动光学成像机光电一体化教具，所述的单片机U1的19号引脚连接晶振X1的一端与电容C1的一端，所述的单片机U1的18号引脚连接晶振X1的另一端与电容C2的一端，所述的电容C1的另一端与电容C2的另一端接地，

[0042] 所述的单片机U1的9号引脚连接电容C3的一端、电阻R1的一端与按键SR1的一端，所述的电阻R1的另一端接地，所述的按键开关SR1的一端与电容C3的另一端连接后连接工作电压VCC，所述的单片机U1的31号引脚连接工作电压VCC，所述的单片机U1的32号引脚连接上拉电阻RP1的9号端，所述的单片机U1的33号引脚连接上拉电阻RP1的8号端，所述的单片机U1的34号引脚连接上拉电阻RP1的7号端，所述的单片机U1的35号引脚连接上拉电阻RP1的6号端，所述的单片机U1的36号引脚连接上拉电阻RP1的5号端，所述的单片机U1的37号引脚连接上拉电阻RP1的4号端，所述的单片机U1的38号引脚连接上拉电阻RP1的3号端，所述的单片机U1的39号引脚连接上拉电阻RP1的2号端，所述的上拉电阻RP1的1号端连接工作电压VCC。

[0043] 实施例7

[0044] 实施例6所述的布朗运动光学成像机光电一体化教具，所述的单片机U1的22号引脚连接电阻R2后连接二极管D5的一端，所述的单片机U1的23号引脚连接电阻R3后连接二极管D6的一端，所述的单片机U1的24号引脚连接电阻R4后连接二极管D7的一端，所述的单片机U1的25号引脚连接电阻R5后连接二极管D8的一端，

[0045] 所述的二极管D5的另一端连接三极管Q1的基极b，所述的三极管Q1的集电极c连接二极管D1的一端与继电器K1的1号端，

[0046] 所述的二极管D6的另一端连接三极管Q2的基极b，所述的三极管Q2的集电极c连接二极管D2的一端与继电器K2的1号端，

[0047] 所述的二极管D7的另一端连接三极管Q3的基极b，所述的三极管Q3的集电极c连接二极管D3的一端与继电器K3的1号端，

[0048] 所述的二极管D8的另一端连接三极管Q4的基极b，所述的三极管Q4的集电极c连接二极管D4的一端与继电器K4的1号端，

[0049] 所述的三极管Q1的发射极e连接三极管Q2的发射极e、三极管Q3的发射极e与三极管Q4的发射极e与工作电压VCC，

[0050] 所述的二极管D1的另一端连接二极管D2的另一端、二极管D3的另一端、二极管D4的另一端与接地端，

[0051] 所述的继电器K1的2号端连接二极管D1的另一端、继电器K2的2号、二极管D2的另一端、继电器K3的2号、二极管D3的另一端、继电器K4的2号、二极管D4的另一端与接地端，[0052] 所述的继电器K1的3号端连接灯L1的一端，

[0053] 所述的继电器K2的3号端连接电机M1的一端，

[0054] 所述的继电器K3的3号端连接半导体制冷片Ⅰ的一端，

[0055] 所述的继电器K4的3号端连接半导体制冷片Ⅱ的一端，

[0056] 所述的继电器K1的4号端连接继电器K2的4号端、继电器K3的4号端、继电器K4的4号端与工作电压VCC，所述的灯L1的另一端连接电机M1的另一端、半导体制冷片Ⅰ的另一端、半导体制冷片Ⅱ的另一端与接地端。

[0057] 实施例8

[0058] 实施例6所述的布朗运动光学成像机光电一体化教具，所述的单片机U1的14号端连接按键key1的一端，所述的单片机U1的15号端连接按键key2的一端，所述的单片机U1的16号端连接按键key3的一端，所述的单片机U1的17号端连接按键key4的一端，所述的按键key1的另一端连接按键key2的另一端、按键key3的另一端、按键key4的另一端与接地端。

[0059] 实施例9

[0060] 实施例6所述的布朗运动光学成像机光电一体化教具，所述的单片机U1的39号端连接芯片U2的2号端，所述的单片机U1的38号端连接芯片U2的3号端，所述的单片机U1的37号端连接芯片U2的4号端，所述的单片机U1的36号端连接芯片U2的5号端，所述的单片机U1的35号端连接芯片U2的6号端，所述的单片机U1的34号端连接芯片U2的7号端，所述的单片机U1的33号端连接芯片U2的8号端，所述的单片机U1的32号端连接芯片U2的9号端，所述的单片机U1的27号端连接芯片U2的11号端，所述的芯片U2的1号端接地，所述的芯片U2的12号端连接显示块Ⅰ13的位选端，所述的芯片U2的13号端连接显示块Ⅱ14的位选端（位选，控制数码管亮的），

[0061] 所述的单片机U1的39号端连接芯片U3的2号端，所述的单片机U1的38号端连接芯片U3的3号端，所述的单片机U1的37号端连接芯片U3的4号端，所述的单片机U1的36号端连接芯片U3的5号端，所述的单片机U1的35号端连接芯片U3的6号端，所述的单片机U1的34号端连接芯片U3的7号端，所述的单片机U1的33号端连接芯片U3的8号端，所述的单片机U1的32号端连接芯片U3的9号端，所述的单片机U1的27号端连接芯片U3的11号端，所述的芯片U3的1号端接地，

[0062] 所述的芯片U3的12号端分别连接显示块Ⅰ13的8号端与显示块Ⅱ14的8号端，所述的芯片U3的13号端分别连接显示块Ⅰ13的7号端与显示块Ⅱ14的7号端，所述的芯片U3的14号端分别连接显示块Ⅰ13的6号端与显示块Ⅱ14的6号端，所述的芯片U3的15号端分别连接显示块Ⅰ13的5号端与显示块Ⅱ14的5号端，所述的芯片U3的16号端分别连接显示块Ⅰ13的4号端与显示块Ⅱ14的4号端，所述的芯片U3的17号端分别连接显示块Ⅰ13的3号端与显示块Ⅱ14的3号端，所述的芯片U3的18号端分别连接显示块Ⅰ13的2号端与显示块Ⅱ14的2号端，所述的芯片U3的19号端分别连接显示块Ⅰ13的1号端与显示块Ⅱ14的1号端。

[0063] 本新型设计的演示教具，能够演示“布朗运动”中微粒随温度变化时其运动速度的变化；不同大小的颗粒在同温度下运动速度变化；以及微粒在不同液体粘度下运动速度变化的物理教学教具。

[0064] 利用了单片机智能控制电路：控制激光光源工作、半导体制冷片给水槽中的液体加热和制冷，并实现恒温控制。利用光学成像原理，将微粒的像通过光路放大，再通过可调节反射光角度的光路，不借助多媒体投影到屏幕或墙壁上。并在转角光路前段，利用可伸缩的透镜，调节光屏上虚像的大小。

[0065] 当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

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