一种基于物联网的学生实验台

1.一种基于物联网的学生实验台，包括：操作台和台座，所述台座支撑在所述操作台的下方，其特征在于：
所述基于物联网的学生实验台还包括：
机箱，形成有一个容纳腔；
放置架组件，用于供学生放置手机或平板电脑；
多个检测单元，用于检测实验数据；
单元接口组件，用于可拆卸的安装所述检测单元；
信号转换装置，用于将模拟信号转换为数字信号；
控制器，能接收所述信号转换装置的数字信号；
通讯装置，用于实现无线通讯；
电源装置，用于为所述检测单元、信号转换装置、控制器和所述通讯装置供电；
其中，所述检测单元包括：
检测装置，用于检测化学参数或物理参数；
连接臂，用于使所述检测装置连接到所述单元接口组件；
所述连接臂的端部设有臂电极端子；
所述单元接口组件包括：
底座，固定在所述操作台的台面上；
支撑臂，固定在所述底座上；
悬臂，转动连接至所述支撑臂；
所述悬臂设有供所述连接臂的端部插入其中的接口插槽；
所述接口插槽中设有在所述连接臂端部插入所述接口插槽时能与所述臂电极端子对接的槽电极端子；在所述臂电极端子与所述槽电极端子接触时使所述检测装置与所述控制器电性连接；
所述控制器与所述信号转换装置和通讯装置均构成电性连接；所述电源装置与所述检测装置、信号转换装置、控制器和所述通讯装置构成电性连接；
所述机箱设置在所述操作台的下方且与所述台座固定连接；所述控制器、信号转换装置、通讯装置和电源设置在所述机箱的容纳腔中。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的学生实验台，其特征在于：
所述放置架组件包括：
基座，固定安装在所述操作台台面处；
旋转座，与所述基座构成以第一轴线为轴的转动连接；
搁架，与所述旋转座构成以第二轴线为轴的转动连接；
其中，所述第一轴线垂直于所述操作台的台面，所述第二轴线平行于所述操作台的台面。
3.根据权利要求1所述的基于物联网的学生实验台，其特征在于：
所述基于物联网的学生实验台还包括数据存储装置，所述数据存储装置设置在所述机箱形成的容纳腔中并且至少与所述控制器构成电性连接。
4.根据权利要求1所述的基于物联网的学生实验台，其特征在于：
所述基于物联网的学生实验台还包括电路板，所述信号转换装置、控制器和通讯装置均电性连接至所述电路板。
5.根据权利要求1所述的基于物联网的学生实验台，其特征在于：
所述检测装置为物理量传感器、化学量传感器或者生物量传感器。
6.根据权利要求1所述的基于物联网的学生实验台，其特征在于：
所述检测装置为温度传感器、湿度传感器,压力传感器、光学传感器、振动传感器、加速度传感器,霍尔传感器、离子传感器或PH值传感器中的一种。
7.根据权利要求1所述的基于物联网的学生实验台，其特征在于：
所述基于物联网的学生实验台还包括：
防水隔板，固定在所述操作台的台面上；
所述防水隔板设置在所述底座与基座之间。
8.根据权利要求1所述的基于物联网的学生实验台，其特征在于：
所述单元接口组件包括多个所述悬臂。
9.根据权利要求8所述的基于物联网的学生实验台，其特征在于：
所述台座形成有座腔，所述机箱设置在所述座腔中。
10.一种基于物联网的学生实验台，包括：操作台和台座，所述台座支撑在所述操作台的下方，其特征在于：
所述基于物联网的学生实验台还包括：机箱、放置架组件、多个检测单元、单元接口组件、信号转换装置、控制器、通讯装置和电源装置；
其中，所述检测单元包括：
检测装置，用于检测化学参数或物理参数；
连接臂，用于使所述检测装置连接到所述单元接口组件；
所述连接臂的端部设有臂电极端子；
所述单元接口组件包括：
底座，固定在所述操作台的台面上；
支撑臂，固定在所述底座上；
悬臂，转动连接至所述支撑臂；
所述悬臂设有供所述连接臂的端部插入其中的接口插槽；
所述接口插槽中设有在所述连接臂端部插入所述接口插槽时能与所述臂电极端子对接的槽电极端子；在所述臂电极端子与所述槽电极端子接触时使所述检测装置与所述控制器电性连接；
所述控制器与所述信号转换装置和通讯装置均构成电性连接；所述电源装置与所述检测装置、信号转换装置、控制器和所述通讯装置构成电性连接；
所述机箱设置在所述操作台的下方且与所述台座固定连接；所述控制器、信号转换装置、通讯装置和电源设置在所述机箱的容纳腔中。

一种基于物联网的学生实验台\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种学生实验台，具体涉及一种基于物联网的学生实验台。\n背景技术\n[0002] 现有的学生实验平台仅仅提供一个操作台面和相应的检测仪器，学生在进行实验时，通过实验报告记录实验数据，并且老师在考察学生实验能力时也仅能通过现场观摩学生操作以及观察实验仪器的数据进行判断。因此，学生和老师均不能相对自由的安排实验时间，从而导致实验室不能被有效的利用。\n发明内容\n[0003] 一种基于物联网的学生实验台，包括：操作台；台座；机箱，形成有一个容纳腔；放置架组件，用于供学生放置手机或平板电脑；多个检测单元，用于检测实验数据；单元接口组件，用于可拆卸的安装检测单元；信号转换装置，用于将模拟信号转换为数字信号；控制器，能接收信号转换装置的数字信号；通讯装置，用于实现无线通讯；电源装置，用于为检测单元、信号转换装置、控制器和通讯装置供电；其中，台座支撑在操作台的下方；检测单元包括：检测装置，用于检测化学参数或物理参数；连接臂，用于使检测装置连接到单元接口组件；连接臂的端部设有臂电极端子；单元接口组件包括：底座，固定在操作台的台面上；支撑臂，固定在底座上；悬臂，转动连接至支撑臂；悬臂设有供连接臂的端部插入其中的接口插槽；接口插槽中设有在连接臂端部插入接口插槽时能与臂电极端子对接的槽电极端子；在臂电极端子与槽电极端子接触时使检测装置与控制器电性连接。控制器与信号转换装置和通讯装置均构成电性连接；电源装置与检测装置、信号转换装置、控制器和通讯装置构成电性连接；机箱设置在操作台的下方且与台座固定连接；控制器、信号转换装置、通讯装置和电源设置在机箱的容纳腔中。\n[0004] 进一步地，放置架组件包括：基座，固定安装在操作台台面处；旋转座，与基座构成以第一轴线为轴的转动连接；搁架，与旋转座构成以第二轴线为轴的转动连接；其中，第一轴线垂直于操作台的台面，第二轴线平行于操作台的台面。\n[0005] 进一步地，基于物联网的学生实验台还包括数据存储装置，数据存储装置设置在机箱形成的容纳腔中并且至少与控制器构成电性连接。\n[0006] 进一步地，基于物联网的学生实验台还包括电路板，信号转换装置、控制器和通讯装置均电性连接至电路板。\n[0007] 进一步地检测装置为物理量传感器、化学量传感器或者生物量传感器。\n[0008] 进一步地，检测装置为温度传感器、压力传感器、光学传感器、振动传感器、霍尔传感器、离子传感器或PH值传感器中的一种。\n[0009] 进一步地，基于物联网的学生实验台还包括：防水隔板，固定在操作台的台面上；\n防水隔板设置在底座与基座之间。\n[0010] 进一步地，单元接口组件包括多个悬臂，台座形成有座腔，机箱设置在座腔中。\n[0011] 另一种基于物联网的学生实验台，包括：操作台、台座、机箱、放置架组件、多个检测单元、单元接口组件、信号转换装置、控制器、通讯装置和电源装置；其中，台座支撑在操作台的下方；检测单元包括：检测装置，用于检测化学参数或物理参数；连接臂，用于使检测装置连接到单元接口组件；连接臂的端部设有臂电极端子；单元接口组件包括：底座，固定在操作台的台面上；支撑臂，固定在底座上；悬臂，转动连接至支撑臂；悬臂设有供连接臂的端部插入其中的接口插槽；接口插槽中设有在连接臂端部插入接口插槽时能与臂电极端子对接的槽电极端子；在臂电极端子与槽电极端子接触时使检测装置与控制器电性连接；控制器与信号转换装置和通讯装置均构成电性连接；电源装置与检测装置、信号转换装置、控制器和通讯装置构成电性连接；机箱设置在操作台的下方且与台座固定连接；控制器、信号转换装置、通讯装置和电源设置在机箱的容纳腔中。\n[0012] 本发明的有益之处在于：\n[0013] 提供一种基于物联网的学生实验台，该实验台能与手机或平板电脑等移动智能终端构成无线通讯，从而将学生实验的情况和数据上传至数据库，从而解决了实验室不能被有效的利用的问题。\n[0014] 并且可选择的检测单元扩展实验台的功能，并且提供个性化实验的可能性。\n附图说明\n[0015] 图1是本发明的基于物联网的学生实验台结构示意图；\n[0016] 图2是图1所示的学生实验台的侧视结构示意图；\n[0017] 图3是图1所示的学生实验台的局部放大结构示意图。\n[0018] 图中附图标记的含义：\n[0019] 学生实验台100，操作台101，台座102，座腔102a，机箱103，容纳腔103a，放置架组件104，基座104a，旋转座104b，搁架104c，第一轴线104d，第二轴线104e，检测单元105，检测装置105a，连接臂105b，臂电极端子105c，单元接口组件106，底座106a，支撑臂106b，悬臂\n106c，接口插槽106d，槽电极端子106e，信号转换装置107，控制器108，通讯装置109，电源装置110，电路板111，防水隔板112；手机200。\n具体实施方式\n[0020] 如图1至3所示的基于物联网的学生实验台100包括：操作台101、台座102、机箱\n103、放置架组件104、多个检测单元105、单元接口组件106、信号转换装置107、控制器108、通讯装置109和电源装置110。\n[0021] 其中，操作台101至少具有一个水平的台面供学生进行实验操作并放置实验所用的仪器和物品。台座102支撑在操作台101的下方以使操作台101具有一定的高度，方便学生进行相关操作。另外，台座102可形成一个座腔102a以容纳机箱103以对机箱103进行防护同时也节约了空间。\n[0022] 放置架组件104主要用于供学生放置手机200，平板电脑或者其他具有无线通讯功能的智能终端。\n[0023] 具体而言，放置架组件104包括：基座104a，旋转座104b和搁架104c。基座104a固定安装在操作台101面处；旋转座104b与基座104a构成第一轴线104d为轴的转动连接；搁架\n104c与旋转座104b构成以第二轴线104e为轴的转动连接。其中，第一轴线104d垂直于操作台101面，第二轴线104e平行于操作台101面。\n[0024] 旋转座104b相对于基座104a的转动能使学生调整放置手机200或平板电脑的水平角度，使学生更容易观察手机200或平板电脑的屏幕，搁架104c相对于旋转座104b的转动能调节手机200或平板电脑放置的高度和角度。\n[0025] 机箱103设置在操作台101的下方且与台座102固定连接。具体而言，机箱103形成有一个容纳腔103a，信号转换装置107，控制器108，通讯装置109，电源装置110安装在容纳腔103a的内部。\n[0026] 单元接口组件106用于可拆卸的安装检测单元105，学生可以根据实验需求自行选择所需的检测单元105，然后将它们安装至单元接口组件106，从而使实验台能够适应多种实验。具体而言，单元接口组件106包括：底座106a，支撑臂106b和悬臂106c。其中，底座106a固定在操作台101面的台面上；支撑臂106b固定在底座106a上；悬臂106c与支撑臂106b构成转动连接，它们相对的转动的轴线可以平行于操作台101的台面。为了能够插接检测单元\n105，悬臂106c设有一个接口插槽106d，并且接口插槽106d中设有槽电极端子106e。\n[0027] 检测单元105的数目可以是多个。一个检测单元105包括：检测装置105a和连接臂\n105b。其中，检测装置105a用于检测化学参数或物理参数；连接臂105b用于使检测装置105a连接到单元接口组件106。具体而言，检测装置105a用于检测化学或物理参量，并能产生相对应强度的电信号。优选地，检测装置105a可以是物理量传感器、化学量传感器或者生物量传感器中的一种，当然，检测装置105a也可以选择多个传感器构成的组合。更具体地，检测装置105a可以是温度传感器、压力传感器、光学传感器、振动传感器和霍尔传感器中的一种。温度传感器可以检测温度，压力传感器可以检测液体压力，振动传感器可以检测振动变化，霍尔传感器可以检测磁场的变化。学生可以通过以上的检测装置105a进行对物理量的测量。如果进行电学实验，检测装置105a也可以是电压表、电流表和示波器等电学检测仪器。当然，检测装置105a也可以离子传感器或PH值传感器等仪器。学生可以根据实验内容选择不同的离子传感器，比如氯离子传感器。\n[0028] 检测装置105a安装在连接臂105b的一端，在连接臂105b的另一端形成能够插入到接口插槽106d中的端部结构，使连接臂105b能通过插接与悬臂106c构成一个整体。并且，连接臂105b在这个端部设有臂电极端子105c，臂电极端子105c与检测装置105a是电性连接的。在连接臂105b插入到接口插槽106d时，臂电极端子105c与槽电极端子106e接触构成电性连接，而槽电极端子106e又通过导线直接的或间接与机箱103中的装置构成电性连接，所以通过连接臂105b与悬臂106c的插接，不但能安装检测单元105，同时能使检测装置105a电性连接到诸如信号转换装置107等装置。\n[0029] 信号转换装置107用于将模拟信号转换为数字信号。信号转换装置107与检测装置\n105a构成电性连接；检测装置105a将生成的模拟信号传送给信号转换装置107，信号转换装置107对模拟信号进行处理，从而转换为数字信号；同时，信号转换装置107与控制器108也构成电性连接，从而将数字信号发给控制器108。\n[0030] 控制器108用于接收信号转换装置107所发送的数字信号，并对数字信号进行处理形成一定格式的数据或数据包。具体而言，控制器108可以由一个MCU芯片构成，其能将数字信号转换为数字信息。\n[0031] 控制器108与信号转换装置107构成电性连接，以使控制器108能够接收信号转换装置107的电信号。同时控制器108也能输出电信号并控制其他部件。\n[0032] 通讯装置109用于实现无线通讯，具体而言，是用于实现小范围的近程通讯，其与控制器108构成电性连接从而使控制器108与通讯装置109构成数据交互。作为一种方案，可以将通讯装置109的天线设置在机箱103内。为了更好的传输效果，也可以将通讯装置109的天线设置在基座104a、旋转座104b和搁架104c中的任意一个中。这样能够减少数据干扰，增强通讯信号。\n[0033] 电源装置110用于为检测装置105a、信号转换装置107、控制器108和通讯装置109供电，电源装置110分别与它们构成电性连接以为它们供电。具体而言，电源装置110可以是AC交流电源的接入装置，将AC交流电转换为DC直流电；电源装置110也可以是由电池直接构成可充电的蓄电池装置。另外，电源装置110可以设有一个USB接口以实现对外部设备进行充电。\n[0034] 作为更具体的方案，在机箱103中还设有电路板111，信号转换装置107、控制器\n108、通讯装置109均通过电性连接到电路板111而与其余的装置构成电性连接。检测装置\n105a和电源装置110分别通过连接到该电路板111而与其他装置构成电性连接。\n[0035] 另外，为了实现对实验数据的暂存，学生实验台100还包括一个数据存储装置，该数据存储装置设置在机箱103的容纳腔103a中，并且至少控制器108构成电性连接以实现数据的交互。数据存储装置可以是一个可读写的存储器，可以是硬盘也可以是内存条。\n[0036] 学校可以网站或者APP的形式构建基于互联网的实验管理系统，使学生能通过诸如手机200、平板电脑等智能终端预约实验的时间，并下载实验教程等，学校的实验管理系统可以通过自动或者人工或者自动人工相结合的方式，分配实验时间和实验台。\n[0037] 学生在进行实验时可以将手机200、平板电脑等智能终端放置在放置架组件104处，此时学生即可以通过运行程序或浏览网页的形式，查看实验内容、注意事项以及评分要求等数据信息，也可以通过浏览视频的形式学习实验步骤。\n[0038] 同时，通过手机200或平板电脑自带的摄像或拍照功能，录制实验过程或拍摄能代表实验结果的照片。\n[0039] 更主要的在于，学生实验台100中的通讯模块与手机200、平板电脑等等智能终端进行小范围的无线通讯，比如可以通过蓝牙，NFC，ZigBee,W-Fi等通讯协议实现。使由学生实验台100收集的数据先传输至手机200等智能终端然后再由智能终端上传至学校的数据库。可以通过规范数据格式，从而使实验管理系统自动对实验数据和结果进行分析，实现自动打分或者在线帮助功能，同时能够实现学生实验技能的在线分析，为辅导学生的实验技能提供针对性的解决方案。\n[0040] 检测装置105a所采集的模拟信号由信号转换装置107转换为数字信号并发送至控制器108，控制器108根据接收的数字信号通过通讯模块将数据传输至放置在搁架104c上的手机200或平板电脑；再由平板电脑上传数据至总的数据库。\n[0041] 需要说明的是，控制器108也可以通过通讯装置109直接在物联网中获取的数据信息，并存储在数据存储装置中。比如，在管理系统分配实验台时，可以将学生的信息发送至相应学生实验台100中，学生只有通过无线通讯验证密码的方式才能获得使用该实验台的的权限。\n[0042] 另外，为了使实验操作不对单元接口组件106中的线路造成影响，学生实验台100还包括一个防水隔板112，其固定在所述操作台101的台面上；并且设置在底座106a与基座\n104a之间。\n[0043] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。