一種動(dòng)態(tài)反饋式磁懸浮演示裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電磁閥演示裝置，具體地說(shuō)，涉及一種動(dòng)態(tài)反饋式磁懸浮演示裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]磁懸浮現(xiàn)象，是當(dāng)今的熱門話題。但是利用磁力使物體懸浮，實(shí)現(xiàn)起來(lái)并不容易。因?yàn)榇艖腋〖夹g(shù)是集電磁學(xué)、電子技術(shù)、控制工程、信號(hào)處理、機(jī)械學(xué)、動(dòng)力學(xué)為一體的典型的機(jī)電一體化技術(shù)。隨著電子技術(shù)、控制工程、信號(hào)處理元器件、電磁理論及新型電磁材料和轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)的發(fā)展，磁懸浮技術(shù)得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步。目前國(guó)內(nèi)外研宄的相近的方案有磁懸浮軸承和磁懸浮列車、磁懸浮導(dǎo)軌、磁懸浮三環(huán)閥、磁懸浮動(dòng)量輪、磁懸浮轉(zhuǎn)動(dòng)慣量以及磁懸浮溫度計(jì)等?，F(xiàn)有的磁懸浮技術(shù)有很多種。首先最簡(jiǎn)單的是僅僅依靠同性相斥異性相吸的原則來(lái)達(dá)到懸浮效果，此類磁懸浮穩(wěn)定性差；第二類就是通過(guò)多個(gè)電磁線圈形成一個(gè)力的勢(shì)阱，將金屬塊限制其中，但是現(xiàn)有的系統(tǒng)中無(wú)反饋裝置，所以需要多個(gè)電磁線圈來(lái)穩(wěn)定懸浮體，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，成本較高。
[0003]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0004]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種動(dòng)態(tài)反饋式磁懸浮演示裝置，穩(wěn)定性高，無(wú)摩擦，節(jié)能環(huán)保。
[0005]本實(shí)用新型采用如下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的:
[0006]一種動(dòng)態(tài)反饋式磁懸浮演示裝置，包括底座和支架，其特征是:所述支架的上端連接控制裝置，所述控制裝置連接電磁鐵，所述電磁鐵的下端中心設(shè)置有位置傳感器，所述位置傳感器的下端設(shè)置有懸浮磁體，所述位置傳感器連接所述控制裝置。
[0007]作為對(duì)本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，所述控制裝置包括控制器，所述控制器連接脈沖寬度調(diào)節(jié)電路，所述脈沖寬度調(diào)節(jié)電路連接電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片連接發(fā)電機(jī)，所述發(fā)電機(jī)連接所述電磁鐵。
[0008]作為對(duì)本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，所述位置傳感器采用霍爾感應(yīng)裝置，所述霍爾感應(yīng)裝置連接振蕩器。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:本實(shí)用新型通過(guò)位置傳感器探測(cè)懸浮磁體的位置，將懸浮磁體的位置信息傳輸給控制器，控制器分析處理接收的信息，并輸出控制信號(hào)給脈沖寬度調(diào)節(jié)電路，從而調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)輸出電流的大小，進(jìn)而改變電磁鐵磁力的大小，使得懸浮磁體受力平衡，最終大大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。懸浮磁體只與空氣接觸，系統(tǒng)具有無(wú)接觸、無(wú)摩擦、使用壽命長(zhǎng)、不用潤(rùn)滑、適應(yīng)性好、環(huán)保無(wú)污染等特殊的優(yōu)點(diǎn)。另外，本實(shí)用新型安裝簡(jiǎn)單易操作:系統(tǒng)只需要一個(gè)懸浮磁體、傳感器、控制器和執(zhí)行器即可，使系統(tǒng)變得簡(jiǎn)單易操作，效率高，大大節(jié)省了操作時(shí)間。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2為本實(shí)用新型的原理方框圖。
[0012]圖中，1、支架，2、底座，3、控制裝置，4、電磁鐵，5、位置傳感器，6、懸浮磁體，
[0013]【具體實(shí)施方式】:
[0014]下面結(jié)合實(shí)施例，進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型。
[0015]參見(jiàn)圖1和圖2，本實(shí)用新型包括底座2和支架1，所述支架I的上端連接控制裝置3，所述控制裝置3連接電磁鐵4，所述電磁鐵4的下端中心設(shè)置有位置傳感器5，所述位置傳感器5的下端設(shè)置有懸浮磁體6，所述位置傳感器5連接所述控制裝置3。
[0016]所述控制裝置3包括控制器，所述控制器連接脈沖寬度調(diào)節(jié)電路，所述脈沖寬度調(diào)節(jié)電路連接電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片連接發(fā)電機(jī)，所述發(fā)電機(jī)連接所述電磁鐵。控制器采用單片機(jī)STC12C5A60S2，單片機(jī)STC12C5A60S2是STC生產(chǎn)的單時(shí)鐘/機(jī)器周期(IT)的單片機(jī)，是高速、低功耗、超強(qiáng)抗干擾的新一代8051單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，但速度快8-12倍。內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路，8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換，針對(duì)電機(jī)控制，強(qiáng)干擾場(chǎng)合。
[0017]所述位置傳感器5采用霍爾感應(yīng)裝置，所述霍爾感應(yīng)裝置連接振蕩器。
[0018]本實(shí)用新型的工作原理為:在豎直方向，懸浮磁體6受到重力mg和可控電磁力F的作用，重力與電磁力平衡的時(shí)候，F(xiàn)=mg。當(dāng)懸浮在平衡位置的懸浮磁體6受到豎直方向的擾動(dòng)時(shí)，電磁力F將根據(jù)懸浮磁體6的位置變化而增大或減小，從而將懸浮磁體6吸回或推回平衡位置。懸浮磁體6在平衡位置時(shí)，靠懸浮磁體6與電磁鐵4之間的作用力吸浮。電磁鐵4的電磁線圈中的控制電流很小，因此系統(tǒng)的功耗較小，電磁線圈中的電流主要用于控制。假設(shè)懸浮磁體6在平衡位置受到向下的擾動(dòng)，懸浮物偏離原來(lái)的平衡位置向下運(yùn)動(dòng)，此時(shí)位置傳感器5檢測(cè)出懸浮物偏離其平衡位置的位移，控制器將這一信號(hào)處理后，輸出脈寬調(diào)制信號(hào)的占空比將增大，此信號(hào)輸入電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片后，將導(dǎo)致電磁力增大，使懸浮磁體6受到的向上的力大于向下的力，則懸浮磁體6回到原來(lái)的平衡位置。同理，當(dāng)懸浮磁體6受到徑向的向上的擾動(dòng)時(shí)，吸力減小，懸浮磁體6下移，同樣能達(dá)到平衡。在水平方向，我們把電磁鐵鐵芯指向懸浮磁體6的一面打磨圓滑，使其底端接近于一個(gè)球面或錐體。當(dāng)懸浮磁體6在水平方向上偏離中心平衡位置時(shí)，電磁力總是可以分解為垂直方向和水平方向兩個(gè)分量，水平方向分量使懸浮磁體恢復(fù)到中心平衡位置。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種動(dòng)態(tài)反饋式磁懸浮演示裝置，包括底座和支架，其特征是:所述支架的上端連接控制裝置，所述控制裝置連接電磁鐵，所述電磁鐵的下端中心設(shè)置有位置傳感器，所述位置傳感器的下端設(shè)置有懸浮磁體，所述位置傳感器連接所述控制裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)反饋式磁懸浮演示裝置，其特征是:所述控制裝置包括控制器，所述控制器連接脈沖寬度調(diào)節(jié)電路，所述脈沖寬度調(diào)節(jié)電路連接電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片連接發(fā)電機(jī)，所述發(fā)電機(jī)連接所述電磁鐵。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)反饋式磁懸浮演示裝置，其特征是:所述位置傳感器采用霍爾感應(yīng)裝置，所述霍爾感應(yīng)裝置連接振蕩器。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種動(dòng)態(tài)反饋式磁懸浮演示裝置，包括底座和支架，其特征是：所述支架的上端連接控制裝置，所述控制裝置連接電磁鐵，所述電磁鐵的下端中心設(shè)置有位置傳感器，所述位置傳感器的下端設(shè)置有懸浮磁體，所述位置傳感器連接所述控制裝置。本實(shí)用新型通過(guò)位置傳感器探測(cè)懸浮磁體的位置，將懸浮磁體的位置信息傳輸給控制器，控制器分析處理接收的信息，并輸出控制信號(hào)給脈沖寬度調(diào)節(jié)電路，從而調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)輸出電流的大小，進(jìn)而改變電磁鐵磁力的大小，使得懸浮磁體受力平衡，最終大大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
【IPC分類】G09B23-18
【公開(kāi)號(hào)】CN204463612
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520017880
【發(fā)明人】臧冬云, 邵明輝, 張馨雨, 張定俊, 張倫, 劉巖, 周小杰, 鄒蘭, 徐錫金
【申請(qǐng)人】濟(jì)南大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年7月8日
【申請(qǐng)日】2015年1月12日