研究实践
新式测力计的研制
----第二十五届江苏省青少年科技创新大赛 中学生科技创新项目
项目编号 | 学科分类 | 竞赛组别 | 项目类型 | 代表队 | 关键词 |
EN143001T | 工程学 | 高中组 | 集体项目 | 江苏 | 单片机、无线通信、冲量测算、测力计、JA |
项目简介:
最早我们是想要改进一个物理实验,是有关牛顿第二定律的实验,因为那个实验把钩码作为施力源,而钩码在加速运动时对物体作用力不等于其本身受到重力。这当中使用了弹簧测力计,后来向物理老师刘立亮提出我们的设想时,老师告诉我们弹簧测力计的本身误差太大了。
我们突发奇想:为什么不去设计一个适合于学校实验室使用的更加精确的测力计呢?
于是我们就决定了要去制作一个新式测力计。
我们的研究分3个阶段进行。
第一阶段的成果为一个基于机械原理的转盘式弹簧测力计。
第一阶段完成的机械式测力计效果差强人意,主要是作为普通的学生,在制造工艺方面水平不高,即使有不错的设计也无法很好地实现。于是,我们决定制作一款电子式测力计。
第二阶段的成果为一个量程50N分度值0.01N完成推力及拉力测量的廉价学生用电子式测力计。原理自行设计,电路为纯手接手焊,使用51单片机作为中央控制元件,代码为自学后自行编写。使用了铁质外壳与挂钩,金属部分的制作是本项目组根据电子元件情况自行设计并完成机械加工图后送厂加工制作的。
第二阶段的电子式测力计获得了较好的精度和大量程,同时价格十分低廉。
第二阶段结束后,我们决定为我们的测力计追加无线通信功能,并使其与上位机进行实时通信,使我们的测力计不仅在学校的使用环境中站稳脚跟,更能在工业测控领域有所作为。
第三阶段已完成的成果有:实现了测力计与上位机(即电脑)的无线通信。使用JAVA语言完成了电脑端程序数据采集,图像绘制,冲量测算等功能。完成了外壳的3D图纸(也可以叫3D建模)绘制,并利用3D打印技术成功制作出了塑料外壳。
实现了无线通信功能我们的测力计不仅可以结合投影仪更好地完成课堂演示的工作,同时和上位机的数据共享更为我们的项目提供了广阔的发展前景。