力传感器使用说明

力传感器是中学物理实验中最重要的传感器之一，也是用得最多的一个。

自制DIS传感器的使用分成两种，对应两类老师：

散件组装完成后，使用方式和成品力传感器完全相同，所以下面第一章对两者都适用。

• 购买时可以选择拉力形态或者压力形态（在淘宝搜索"MakeMaker创新实验室"）。
• 有两种量程可选：5N 和 10N。如果有特殊需求，例如想要 2N 的量程，也可以提出来。
• 不管你选了哪种形态，另一种形态的改装件也会附送，有需要的话可以自行进行形态更改。

不管何种量程，力传感器的精度大约为千分之一左右：

• 5N 量程 → 可以精确到 0.005N；
• 10N 量程 → 只能精确到 0.01N。

不过力传感器上的屏幕显示可以到 0.001N，最后一位在真实测量中会不稳定、不停地变化，这是正常的——因为这一位已经超过传感器的精度了。

如果你不想显示这一位，可以事先提出，可以修改程序去掉这一位的显示。

拿到力传感器后，拨动传感器侧边的开关打开传感器。

如果是压力传感器：为了防止快递过程中压坏传感器，一般在传感器下面还垫了一片塑料片，拿到后需要将其取掉。

打开后液晶屏中会先显示电池电量，最大值为 9。

不过需要注意的是，这个电量显示并不一定很准确，只是个大概。因为本质上它是在开机的时候测了一下电池的电压，然后再根据电压值计算大概的电量值。

传感器不能测比电源电压还高的电压，所以做法是：将两个串联的电阻接在电池正负极，然后传感器测量两个电阻中间的电压值。正常情况下因为两个电阻相等，这个电压应该等于电源电压的一半；但实际上市面上标着相同阻值的两个电阻不一定真的相等，而且每块主板上的电阻都有所区别，所以用同一个程序通过电压来计算电量显然就不准了。发货时制作了大概的校准，并不准确。

网站的在线编程页面里提供了电池电量校准方案（见 力传感器程序上传 页面的"电池电量校准"），需要将电池先充满才能进行。

设备内部是 3.7V 聚合物锂电池，充电时使用配套的充电模块：充电模块接 type-C 手机充电器，再用一根 2Pin 线与设备相连，红色线接正极、黑色线接负极，具体连接方式如图。

充电时充电模块上的红色指示灯亮起，充满后绿色指示灯亮起。如果绿色指示灯亮起的同时红色指示灯闪烁，说明电池充不进电，有可能是电池过放导致电池损坏，需要更换新的电池。

显示完电量后会进入自动清零过程，这个时候需要保持力传感器静止。

再之后就会显示具体的数值了，可以轻轻拉一下钩子，看一下示数的变化，也可以拿个已知质量的物体测量一下。

在测量过程中也可以按一下 P0 按钮进行手动的清零。

第 1 步 · 安装 phyphox

• 苹果手机：直接在 App Store 里搜索 phyphox 下载安装即可。
• 安卓手机：可以在网站 www.makemaker.net 的文件下载栏 内下载并自行安装（安卓手机上名字为"手机物理工坊"）。

如果是手机上访问网站，需要点击右上角的栏目栏打开，然后再点击文件下载：

第 2 步 · 打开力传感器的 phyphox 专用页面

安装好 phyphox 后，还需要把力传感器的实验加载进 phyphox。有两种办法：一是用手机登录 QQ 群（766081530）下载实验文件，点击"文件"，选择用手机里的 phyphox 打开；二是在手机 phyphox 里选择"通过二维码添加实验"，扫描下面的二维码直接加载实验。

打开后就进入力传感器的 phyphox 界面了，进入后会自动搜索附近的蓝牙名称，选择你的设备对应的蓝牙名就可以连接。你设备的蓝牙名一般会显示在屏幕的最上面一行，例如下图中对应的蓝牙名为 force01：

第 3 步 · 连接并开始测量

点击后就可以连接成功。请注意，这时你设备的屏幕上不再显示具体的数值，而只是显示 "sending.."——这是因为屏幕的显示会拖慢测量的速度，为了测量频率更快，所以就禁用了屏幕显示。

已知问题：由于程序的问题，在退出蓝牙连接后再次连上时，屏幕上虽然还是显示数据，不过数据是固化不动的。这个问题正在解决中，之后可能就没有了。

连接上了以后，点击 phyphox 的开始测量按钮，就可以绘制力–时间图像了。

除了使用 phyphox 来接收数据绘制图像外，还可以使用网页版DIS页面：登录 www.makemaker.net。

需要最新的 Chrome 浏览器或者 Edge 浏览器，电脑操作系统至少 Win10。手机上也可以使用：安卓手机可以下载 Edge 手机版浏览器，苹果手机可以下载 Bluefy 浏览器。

单独一个力传感器可以选择单传感器实验，点击"进入实验"按钮就可以进入实验界面：

点击连接力传感器按钮就可以打开蓝牙连接栏，同样选择对应的设备蓝牙名后即可连接。

具体的使用大家自己用过就会了解，这里不再详细展开了。这个页面是自己写的，如果有什么建议可以告诉我们，后期可以修改。

除了 phyphox 和网页版DIS，还可以用我们自己写的本地软件「MakeMaker DIS 采集台」采集数据。它是一个单独的 exe 文件，拷到电脑上双击就能用，不需要安装，也不需要联网。

软件不只是接力传感器：力、电压、电流、光电门、激光位移、温度、气压都能接。数据是一边采一边写进文件的，不像网页那样攒在内存里等导出，中途卡一下、误关窗口也不会丢；采样点多了曲线也不卡。

软件下载：下载《MakeMaker DIS 采集台》（压缩包约 46MB，解压到一个文件夹里，双击里面的 exe 就能用——采集的数据会存在这个文件夹下的「记录」文件夹里）。

基本用法

1. 打开传感器开关（关着机不发射蓝牙，扫不到），点左边栏最上面的「扫描附近设备」，在列表里选中你的传感器，点「连接所选」。列表里只列出有名字的设备；要同时接几台，按住 Ctrl 多选。
2. 连上以后左边显示当前读数。点「开始绘图」才会画曲线（不会自动开始），点「开始记录」从这一刻起每个采样点都写进文件——记录和绘图是两件独立的事，可以只记不画，也可以只画不记。
3. 点「选段分析」，在图上按住鼠标左键拖出一段，就能对这一段做拟合、算图像面积（力–时间图的面积就是冲量）、算平均 / 最大 / 最小。
4. 停止绘图后点「记录本次」，这条曲线就留在图上，可以再采一条叠着对比。
5. 采集的数据在软件目录下的「记录」文件夹里（csv 文件，Excel 直接打开，中文表头不会乱码）。

同时接好几台也可以（比如「力的合成」要两台力传感器）：读数一台一行，「开始绘图」「开始记录」是几台一起，工具栏第二行的「画法」下拉可以切叠加 / 分图 / 参数图。

软件里自带一份详细的操作说明：工具栏第二行最右端的「使用说明」按钮，点开带目录，想看哪一节直接跳过去。每个按钮干什么、扫描不到设备、单位不对之类的问题都可以在里面找，这里就不展开了。

成品力传感器在发货前已经校准过，一般可以直接使用。如果你觉得测量结果不太准，或者自己重新写过程序，可以自己再校准一次。

校准用网站上的传感器校准配置页面：makemaker/config.html（「在线编程」页面里也有入口）。网页通过蓝牙连上传感器，会读出设备里当前的校准值；改完保存，传感器自动重启生效，整个过程不需要重新烧录程序。

浏览器要求和网页版DIS 一样：电脑上用最新的 Chrome 或 Edge（Win10 以上），手机上也行（安卓用 Edge 手机版，苹果用 Bluefy）。

校准步骤

1. 传感器开机，打开校准网页，点「连接设备」，在弹出的蓝牙列表里选择你的传感器（例如 force01）。连上后网页会读出设备里当前保存的两个校准值。
2. 把已知重量的标准物挂上（或压上）传感器，等屏幕上的数值稳定，记下这个显示值。默认标准物是 100 g 砝码，在浙江当地（g ≈ 9.794）重力为 0.9794 N；用别的标准物，按「质量(kg) × 9.794」算成牛顿。
3. 在「标准物真实值」里填标准物的真实值（用 100 g 砝码的话，网页里默认已经填好 0.9794，不用改），在「校准前设备显示的数值」里填刚才屏幕上的读数（例 0.9200）。网页会按比例把新的校准值算出来先给你看。
4. 确认换算结果没问题，点「保存并重启设备」。传感器重启后，这个标准物就会显示成它的真实值，校准完成——测一次就行，不用先把两个值设成相同再测第二遍。

校准值保存在传感器里，之后关机再开机依然是这个值，不需要每次校准。每次点保存时，传感器屏幕上会短暂显示 calib saved 和写入的两个值，然后自动重启（屏幕黑一下再显示蓝牙名），看到这个就说明写进去了。

原理可以简单理解成：程序把两个值折算成一个系数 fn = mval ÷ rval × 478（fn 越大，显示的数值越小），设备显示的数值就与「真实值 rval ÷ 测量值 mval」成正比，比例对了显示就准。网页读出了设备里原来保存的 rval、mval，按「校准前显示值 × 原 mval ÷ 原 rval」算出新的测量值写回去，比例正好等于「标准物真实值 ÷ 校准前显示值」，偏差就被抵消掉了。两个输入框只接受 0~10 之间的数字，超出范围网页会提示。

注意：这个网页校准只对新版程序有效。如果连上设备后网页提示读不到设备里保存的校准值（保存按钮点不动），说明主板里还是旧程序，请到「在线编程」页面用 力传感器程序上传 重新上传一次最新程序，再来校准。

这种网页校准和上传程序时的校准并不冲突：上传程序时可以在页面上的「标准值 / 测量值」两个框里直接填，程序传完之后想改，用这个校准网页最方便——具体见 力传感器程序上传 页面的校准说明。

如果是散件，可以根据视频教程来进行组装和程序编写。组装完成后的使用，等同于成品力传感器——也就是说，上面第一章的操作（开关、电量、清零、phyphox、网页版DIS、采集台软件、校准）照做即可。

• 组装与程序编写：见 视频教程 中的力传感器相关视频。
• 写入程序与校准：力传感器程序上传（网页直接连上主板写程序，含力校准与电池电量校准）；程序写好之后想再校准，用 传感器校准配置 网页即可。
• 原理与电路讲解：力传感器学习教程。