2025东南大学科技园电子设计与工程竞赛——单摆实验装置使用说明

Dong

核心说明：

可使用万用表、示波器或Arduino的 AnalogRead() 来观察输出电压。调整完成后即可使用单摆实验装置测量单摆周期与摆动方向。

1.部件

1.1单摆实验装置结构
单摆实验装置材料
单摆1
接收板和激光器1
光电门支架1
杜邦线10
尺子1
螺丝刀1
A4纸*1

上图是本次竞赛使用的单摆式样装置。由单摆和光电门组成。旋转线轴可调整摆绳长度。光电门的接收板有两个接收单元，除了测量摆动周期，还可通过摆绳经过光电门的先后顺序得到摆动方向。

1.2光电门说明

光电门由激光器、接收板和支架组成。
当摆绳未遮挡狭缝时，激光器发出的光通过光电门支架上的狭缝照射接收管，在接收管上产生光电流。光电流在R1/R2 上产生电压。此时，输出电压较低。
当摆绳遮挡狭缝时，照射到接收管的光大部分被遮挡，接收管上的光电流减小，R1/R2上的电压降低，输出电压升高。
调节电位器R1、R2,可改变D1、D2在上述两种情况下的输出电压。当输出电压符合要求时，此电路可以用于测量单摆周期和摆动方向。

2.组装

1.如下图所示，将接收板上的光电接收管压入光电门支架中，注意排针朝下方便接线。将激光器装入接收板对面的孔中。

2.将光电门支架卡入单摆装置的立柱中。调整支架角度，使单摆静止时大致位于接收板的两个接收管之间。

3.接入5V供电，旋转激光器，使光线能通过对面的两个狭缝到达光电接收管。

4.用螺丝刀调整电位器，使狭缝未被摆绳遮挡时，D1、D2输出电压低于1V；狭缝被摆绳遮挡时，D1、D2 输出电压高于3V。可使用万用表、示波器或Arduino的AnalogRead() 来观察输出电压。调整完成后即可使用单摆实验装置测量单摆周期与摆动方向。（下图为示波器观察输出电压的示例）

注：用A4纸作为脚垫，调整底座角度，使摆绳靠近接收管，可获得更好的信号质量。