一种水平悬挂式实验平台及其保持水平悬挂的方法

摘要

本发明公开了属于实验平台范围的一种水平悬挂式实验平台及其保持水平悬挂的方法。所述水平悬挂式实验平台包括检测部分、控制部分、执行部分和电源模块。本发明通过三轴加速度传感器模块捕捉实验板在各个方向移动的加速度，判断实验板的位移趋势，然后将位移量输出到微处理器模块，经过微处理器分析处理后获得保持实验板水平状态的微调信号和执行信号，由执行机构随时调节实验板水平状态，实验平台在各种倾斜或晃动的地板上都能始终维持水平状态，保证实验项目顺利进行，并确保实验结果的正确性。

说明书

技术领域

本发明属于实验平台范围，特别涉及一种水平悬挂式实验平台及其保 持水平悬挂的方法。

背景技术

实验平台是用来放置实验设备和仪器的装置，为确保实验数据的准确 性和科学性，通常要求实验平台能不受外界环境的影响始终保持水平 。但在实际环境中，由于受地理因素或实验条件限制，如在倾斜或晃 动的地面上，实验平台通常无法保持水平状态，此时，倾斜或晃动的 地面会造成实验数据不准确，同时，可能引起实验设备的损坏。因此 ，我们需要一种能始终保持水平的实验平台，用来保证实验项目顺利 进行，并确保实验结果的正确性。

发明内容

本发明的目的是提供一种水平悬挂式实验平台及其保持水平悬挂的方 法，该实验平台在各种倾斜或晃动的地板上都能始终维持水平状态； 其特征在于，所述水平悬挂式实验平台包括检测部分、控制部分、执 行部分和电源模块：

检测部分由三轴加速度传感器模块2安装在实验平台的实验板22的一角 位置组成；并且实验板22由分别穿过固定在实验平台顶板24四角位置 的第一不锈钢管15、第二不锈钢管17、第三不锈钢管19和第四不锈钢 管21的第一不锈钢丝绳14、第二不锈钢丝绳16、第三不锈钢丝绳18和 第四不锈钢丝绳20水平吊装在在实验平台顶板24的四角位置上，有利 于传感器模块2捕捉实验板22在各个方向移动的加速度；三轴加速度传 感器模块2引出的数据线穿过第一不锈钢管15、第二不锈钢管17、第三 不锈钢管19和第四不锈钢管21与微处理器模块1a 连接；控制模块1、第一步进电机7、第二步进电机8、第三步进电机9 和第四步进电机10以及相应的第一步进电机驱动器3、第二步进电机驱 动器4、第三步进电机驱动器5和第四步进电机驱动器6分别固定在实验 平台顶板24上，第一不锈钢丝绳14、第二不锈钢丝绳16、第三不锈钢 丝绳18和第四不锈钢丝绳20穿过第一不锈钢管15、第二不锈钢管17、 第三不锈钢管19和第四不锈钢管21分别与第一步进电机7、第二步进电 机8、第三步进电机9和第四步进电机10的轮轴和实验板22连接。

控制部分由在控制模块1两旁各安装第一三相混合式步进电机驱动器3 和第二三相混合式步进电机驱动器4、第三三相混合式步进电机驱动器 5和第四三相混合式步进电机驱动器6构成；

执行部分由安装在实验平台顶板24上液晶显示模块13、第一1LED状态 指示灯、第二LED状态指示灯12、第一步进电机7、第二步进电机8、第 三步进电机9和第四步进电机10和第一不锈钢丝绳14、第二不锈钢丝绳 16、第三不锈钢丝绳18和第四不锈钢丝绳20构成。

电源模块1b为第一三相混合式步进电机驱动器3和第二三相混合式步进 电机驱动器4、第三三相混合式步进电机驱动器5和第四三相混合式步 进电机驱动器6及内部的电压转换电路提供220v交流电压；电源模块1 b内部的电压转换电路，将220v交流电压转换为5v直流电压后，提供给 微处理器1a、液晶显示模块13、第一LED状态指示灯11、第二LED状态 指示灯12和三轴加速度传感器模块2。

所述水平悬挂式实验平台保持水平悬挂的方法，其特征在于，安装在 实验平台的实验板22一角位置的三轴加速度传感器模块2，捕捉实验板 22在各个方向移动的加速度，获得实验板22在前后、左右和上下六个 方向的加速度，判断实 验板22的位移趋势，然后将位移量输出到微处理器模块1a，经过微处 理器分析处理后获得保持实验板22水平状态的微调信号和执行信号， 执行信号发送给第一三相混合式步进电机驱动器3和第二三相混合式步 进电机驱动器4、第三三相混合式步进电机驱动器5和第四三相混合式 步进电机驱动器6，驱动相应的第一步进电机7、第二步进电机8、第三 步进电机9和第四步进电机10转动，转动的方向和角度由微处理器1a输 出的微调信号决定，第一步进电机7、第二步进电机8、第三步进电机 9和第四步进电机10的轮轴带动第一不锈钢丝绳14、第二不锈钢丝绳1 6、第三不锈钢丝绳18和第四不锈钢丝绳20上下移动，从而使实验板2 2保持水平状态。

所述微处理器1a输出的微调信号由实验平台顶板24上安置液晶显示模 块13显示，即显示三轴加速度传感器模块2获得的实验板22的各方向加 速度值，以及微处理器1a输出的微调信号和执行信号。该液晶显示模 块13的输入来自微处理器模块1a的输出数据。

所述实验板22的位移趋势由实验平台顶板24上安置第一LED状态指示灯 11和第二LED状态指示灯12显示，第一LED状态指示灯11和第二LED状态 指示灯12的输入来自微处理器模块1a的输出数据，当实验平台正常工 作时，第一LED状态指示灯11显示为绿色；当实验平台工作异常时，第 二LED状态指示灯12显示为红色；当实验平台工作异常时，通过按键输 入模块1c为微处理器1a发送复位指令，恢复系统的正常工作。

本发明的有益效果是三轴加速度传感器模块捕捉实验板在各个方向移 动的加速度，判断实验板的位移趋势，然后将位移量输出到微处理器 模块，经过微处理器分析处理后获得保持实验板水平状态的微调信号 和执行信号，由执行机构随时调节实验板水平状态，实验平台在各种 倾斜或晃动的地板上都能始终维持水平 状态，保证实验项目顺利进行，并确保实验结果的正确性。

附图说明

图1为本发明的控制原理框图；

图2为本发明的实验平台透视图。

具体实施方式

本发明提供了一种水平悬挂式实验平台及其保持水平悬挂的方法，下 面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

如图1和图2所示，所述水平悬挂式实验平台包括检测部分、控制部分 、执行部分和电源模块：

检测部分由三轴加速度传感器模块2（ MMA7260）安装在实验平台的 实验板22的一角位置组成；并且实验板22由分别穿过固定在实验平台 顶板24四角位置的第一不锈钢管15、第二不锈钢管17、第三不锈钢管 19和第四不锈钢管21的第一不锈钢丝绳14、第二不锈钢丝绳16、第三 不锈钢丝绳18和第四不锈钢丝绳20水平吊装在在实验平台顶板24的四 角位置上，有利于传感器模块2捕捉实验板22在各个方向移动的加速度 ；三轴加速度传感器模块2引出的数据线穿过第一不锈钢管15、第二不 锈钢管17、第三不锈钢管19和第四不锈钢管21与微处理器模块1a连接 ；控制模块1、第一步进电机7（步进电机型号110BYGH350C）、第二步 进电机8、第三步进电机9和第四步进电机10以及相应的第一步进电机 驱动器3（步进电机驱动器型号3M2080）、第二步进电机驱动器4、第 三步进电机驱动器5和第四步进电机驱动器6分别固定在实验平台顶板 24上，第一不锈钢丝绳（型号316L） 14、第二不锈钢丝绳16、第三 不锈钢丝绳18和第四不锈钢丝绳20穿过第一不锈钢管15、第二不锈钢 管17、第三不锈钢管19和第四不锈钢管21分别与第一步进电机7、第二 步进电机8、第三步进电机9和第四步进电 机10的轮轴和实验板22连接。

控制部分由在控制模块1两旁各安装第一三相混合式步进电机驱动器3 和第二三相混合式步进电机驱动器4、第三三相混合式步进电机驱动器 5和第四三相混合式步进电机驱动器6构成；

执行部分由安装在实验平台顶板24上液晶显示模块（型号LCD1602）1 3、第一1LED状态指示灯、第二LED状态指示灯12、第一步进电机7、第 二步进电机8、第三步进电机9和第四步进电机10和第一不锈钢丝绳14 、第二不锈钢丝绳16、第三不锈钢丝绳18和第四不锈钢丝绳20构成。

电源模块1b为第一三相混合式步进电机驱动器3和第二三相混合式步进 电机驱动器4、第三三相混合式步进电机驱动器5和第四三相混合式步 进电机驱动器6及内部的电压转换电路提供220v交流电压；电源模块1 b内部的电压转换电路，将220v交流电压转换为5v直流电压后，提供给 微处理器1a、液晶显示模块13、第一LED状态指示灯11、第二LED状态 指示灯12和三轴加速度传感器模块2。

所述水平悬挂式实验平台保持水平悬挂的方法，其特征在于，安装在 实验平台的实验板22一角位置的三轴加速度传感器模块2，捕捉实验板 22在各个方向移动的加速度，获得实验板22在前后、左右和上下六个 方向的加速度，判断实验板22的位移趋势，然后将位移量输出到微处 理器模块1a，经过微处理器分析处理后获得保持实验板22水平状态的 微调信号和执行信号，执行信号发送给第一三相混合式步进电机驱动 器3和第二三相混合式步进电机驱动器4、第三三相混合式步进电机驱 动器5和第四三相混合式步进电机驱动器6，驱动相应的第一步进电机 7、第二步进电机8、第三步进电机9和第四步进电机10转动，转动的方 向和角度由微处理器1a输出的微调信号决定，第一步进电机7、第二步 进电机 8、第三步进电机9和第四步进电机10的轮轴带动第一不锈钢丝绳14、 第二不锈钢丝绳16、第三不锈钢丝绳18和第四不锈钢丝绳20上下移动 ，从而使实验板22保持水平状态。

所述微处理器1a输出的微调信号由实验平台顶板24上安置液晶显示模 块13显示，即显示三轴加速度传感器模块2获得的实验板22的各方向加 速度值，以及微处理器1a输出的微调信号和执行信号。该液晶显示模 块13的输入来自微处理器模块1a的输出数据。

所述实验板22的位移趋势由实验平台顶板24上安置第一LED状态指示灯 11和第二LED状态指示灯12显示，第一LED状态指示灯11和第二LED状态 指示灯12的输入来自微处理器模块1a的输出数据，当实验平台正常工 作时，第一LED状态指示灯11显示为绿色；当实验平台工作异常时，第 二LED状态指示灯12显示为红色；当实验平台工作异常时，通过按键输 入模块1c为微处理器1a发送复位指令，恢复系统的正常工作。