一种螺线管磁场实验仪制造技术

本实用新型专利技术公开了一种螺线管磁场实验仪，包括螺线管和霍尔元件，包括单片机控制模块、霍尔电流模块、霍尔电压模块，螺线管电流模块、继电器控制模块、螺线管电连接螺线管电流模块，霍尔电流模块、螺线管电流模块、霍尔电压模块分别连接继电器控制模块，霍尔电流模块、螺线管电流模块、霍尔电压模块、继电器控制模块分别连接单片机控制模块。触控屏和STC89C52RC芯片结合继电器电路等外围电路，取代电位器和机械开关，在电流大小和方向调节的过程中降低机械磨损，提升了仪器使用寿命。本实验仪可在触控屏上完成所有实验操作，实现设备的一体化，提高设备的空间利用率；增加了实验电路的模拟接线、实时曲线显示、实验数据记录新功能，丰富了实验内容。

A solenoid magnetic field tester

The utility model discloses a solenoid magnetic field tester, which comprises a solenoid and a Hall element, including a single-chip microcomputer control module, a Hall current module, a Hall voltage module, a solenoid current module, a relay control module, a solenoid electrically connected solenoid current module, a Hall current module, a solenoid current module, and a solenoid current module. Hall voltage module is connected with relay control module, Hall current module, solenoid current module, Hall voltage module and relay control module are respectively connected with single chip microcomputer control module. Touch screen and STC89C52RC chip combine with relay circuit and other peripheral circuits to replace potentiometers and mechanical switches, reduce mechanical wear and improve the service life of the instrument in the process of adjusting the current size and direction. The instrument can complete all the experimental operations on the touch screen, realize the integration of equipment, improve the utilization of equipment space, and add the new functions of analog wiring, real-time curve display, experimental data recording, which enrich the experimental content.

【技术实现步骤摘要】
一种螺线管磁场实验仪
本技术涉及一种螺线管磁场实验仪，属于教学仪器

技术介绍
随着电子技术的飞速发展，电流控制电路的应用越来越多。在应用众多的电流控制电路中，控制部分大多数采用机械开关和电位器来实现电路控制和电流大小和方向的调节。机械开关是采用机械触碰方式改变电路的通断。反复大量的使用，不断的机械式触碰，会有很大的磨损，机械开关的寿命短，导致在控制电路的通断时会失灵。因此，仪器需要定期更换电位器和机械开关。电位器是一种可调的电子元件。它是由一个电阻体和一个转动或滑动系统组成。当电阻体的两个固定触点之间外加一个电压时，通过转动或滑动系统改变触点在电阻体上的位置，在动触点与固定触点之间便可得到一个与动触点位置成一定关系的电压。它大多是用作分压器，这时电位器是一个四端元件。电位器基本上就是滑动变阻器，有几种样式，一般用在音箱音量开关和激光头功率大小调节，电位器是一种可调的电子元件，用于分压的可变电阻器。在裸露的电阻体上，紧压着一至两个可移金属触点。触点位置确定电阻体任一端与触点间的阻值。电位器在转动过程中，接触点与电阻体进行摩擦。电阻体表面的碳膜等涂层会被磨损，经常出现触点损坏，接触不良等情况。这样，电位器调节电压的调节精度，调节灵敏度等都会大打折扣，造成控制质量下降以致控制仪器失灵。现有的主流螺线管磁场实验仪是利用电位器调节霍尔元件和螺线管电流的大小，利用机械开关调节霍尔元件和螺线管电流的方向，利用数码管显示实验数据。现有的主流螺线管磁场实验仪的不足：1.霍尔元件和螺线管的电流大小和方向是分别利用电位器和机械开关调节的，长期使用会造成损坏失灵，调节不准确。2.电路接线都已固定好，以防止学生接线错误损坏仪器，学生缺乏必要的动手实践机会。3．缺少自动待机功能，在学生做完实验忘记关闭电源时，对仪器的损耗较大。4.利用数码管来显示实验数据，数据记录较为麻烦。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种利用触控屏和STC89C52RC芯片结合外围电路，取代电位器和机械开关，实现电流大小和方向的无机械磨损调节的新型螺线管磁场实验仪。为达到上述目的，本技术提供一种螺线管磁场实验仪，包括螺线管和霍尔元件，霍尔元件包括霍尔电流输入端和霍尔电压输出端，霍尔电流输入端包括霍尔元件的Vcc端和霍尔元件的GND端，霍尔电压输出端包括霍尔元件的out1端和霍尔元件的out2端，其特征在于，包括单片机控制模块、霍尔电流模块、螺线管电流模块、用于调节霍尔元件和螺线管电流方向的继电器控制模块、霍尔电压模块，所述螺线管电连接所述螺线管电流模块，所述霍尔电流输入端、所述霍尔电压输出端、所述霍尔电流模块、所述螺线管电流模块、所述霍尔电压模块分别连接所述继电器控制模块，所述霍尔电流模块、所述螺线管电流模块、所述霍尔电压模块、所述继电器控制模块分别连接所述单片机控制模块。优先地，所述霍尔电流模块包括TLV5616数模转换芯片U3、ADS7816模数转换芯片U4、LM358运算放大器芯片U5、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、TIP50三极管Q1；所述TLV5616数模转换芯片U3的DIN端、SCLK端、CS端、FS端均连接所述单片机控制模块，所述TLV5616数模转换芯片U3的VDD端、REFIN端之间串联电阻R2，所述TLV5616数模转换芯片U3的VDD端+5V供电，所述TLV5616数模转换芯片U3的GND端、REFIN端之间串联电阻R3，所述TLV5616数模转换芯片U3的GND端接地，所述TLV5616数模转换芯片U3的OUT端与所述LM358运算放大器芯片U5的in+端之间串联电阻R6；所述ADS7816模数转换芯片U4的Vref端、Vcc端均+5V供电，所述ADS7816模数转换芯片U4的+in端和所述LM358运算放大器芯片U5的in-端之间串联电阻R5，所述ADS7816模数转换芯片U4的-in端、GND端均接地，所述ADS7816模数转换芯片U4的clock端、Dout端均分别连接所述单片机控制模块、所述螺线管电流模块，所述ADS7816模数转换芯片U4的+in端与电阻R5之间的节点串联电阻R7后接地；所述LM358运算放大器芯片U5的Vcc-端接地，所述LM358运算放大器芯片U5的out1端与所述TIP50三极管Q1的基极之间串联电阻R4，所述LM358运算放大器芯片U5的Vcc+端+12V供电，所述TIP50三极管Q1的集电极+12V供电，所述TIP50三极管Q1的发射极连接所述继电器控制模块。优先地，所述螺线管电流模块包括恒流源电路、TLV5616数模转换芯片U7、ADS7816模数转换芯片U8、电阻R9、电阻R10、电阻R12、电阻R13、电阻R14、二极管D3、电容C4，所述TLV5616数模转换芯片U7的DIN端、SCLK端、FS端对应连接所述TLV5616数模转换芯片U3的DIN端、SCLK端、FS端，所述TLV5616数模转换芯片U7的CS端连接所述单片机控制模块，所述TLV5616数模转换芯片U7的VDD端与GND端之间串联电阻R9、电阻R10，电阻R9、电阻R10之间的节点连接所述TLV5616数模转换芯片U7的REFIN端，所述TLV5616数模转换芯片U7的VDD端+5V供电，所述TLV5616数模转换芯片U7的OUT端串联电阻R13后连接所述恒流源电路；所述ADS7816模数转换芯片U4的clock端、Dout端分别连接所述ADS7816模数转换芯片U8的clock端、Dout端，所述ADS7816模数转换芯片U8Vref端、Vcc端均+5V供电，所述ADS7816模数转换芯片U8的+in端串联电阻R12后连接所述恒流源电路，所述ADS7816模数转换芯片U8的-in端、GND端接地，所述ADS7816模数转换芯片U8的CS端连接所述单片机控制模块，所述ADS7816模数转换芯片U8的+in端与电阻R12之间的节点串联电阻R14后接GND1。优先地，所述恒流源电路包括LM358运算放大器芯片U9、电阻R11、TIP50三极管Q3和BU406三极管Q4，所述LM358运算放大器芯片U9的VCC-端接地，所述TLV5616数模转换芯片U7的OUT端联电阻R13后连接LM358运算放大器芯片U9的in+端，所述ADS7816模数转换芯片U8的+in端串联电阻R12后连接LM358运算放大器芯片U9的in-端，LM358运算放大器芯片U9的out1端串联电阻R11后连接TIP50三极管Q3的基极，所述TIP50三极管Q3的集电极和所述BU406三极管Q4的集电极均+15V供电，所述TIP50三极管Q3的发射极连接所述BU406三极管Q4的基极，所述BU406三极管Q4的发射极串联电阻R14后接地。优先地，所述霍尔电压模块包括光耦隔离电路、数模和模数转换电路和小信号放大电路，所述数模和模数转换电路包括ADS7816模数转换芯片U14，所述ADS7816模数转换芯片U14分别连接所述光耦隔离电路、所述小信号放大电路，所述ADS7816模数转换芯片U14的Vcc端和Vref端均+5V供电，所述ADS7816模数转换芯片U14的G本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种螺线管磁场实验仪，包括螺线管和霍尔元件，霍尔元件包括霍尔电流输入端和霍尔电压输出端，霍尔电流输入端包括霍尔元件的Vcc端和霍尔元件的GND端，霍尔电压输出端包括霍尔元件的out1端和霍尔元件的out2端，其特征在于，还包括单片机控制模块、霍尔电流模块、霍尔电压模块、螺线管电流模块、用于调节霍尔元件电流方向和螺线管电流方向的继电器控制模块、霍尔电压模块，所述螺线管电连接所述螺线管电流模块，所述霍尔电流输入端、所述霍尔电压输出端、所述霍尔电流模块、所述螺线管电流模块、所述霍尔电压模块分别连接所述继电器控制模块，所述霍尔电流模块、所述螺线管电流模块、所述霍尔电压模块、所述继电器控制模块分别连接所述单片机控制模块。

【技术特征摘要】
1.一种螺线管磁场实验仪，包括螺线管和霍尔元件，霍尔元件包括霍尔电流输入端和霍尔电压输出端，霍尔电流输入端包括霍尔元件的Vcc端和霍尔元件的GND端，霍尔电压输出端包括霍尔元件的out1端和霍尔元件的out2端，其特征在于，还包括单片机控制模块、霍尔电流模块、霍尔电压模块、螺线管电流模块、用于调节霍尔元件电流方向和螺线管电流方向的继电器控制模块、霍尔电压模块，所述螺线管电连接所述螺线管电流模块，所述霍尔电流输入端、所述霍尔电压输出端、所述霍尔电流模块、所述螺线管电流模块、所述霍尔电压模块分别连接所述继电器控制模块，所述霍尔电流模块、所述螺线管电流模块、所述霍尔电压模块、所述继电器控制模块分别连接所述单片机控制模块。2.根据权利要求1所述的一种螺线管磁场实验仪，其特征在于，所述霍尔电流模块包括TLV5616数模转换芯片(U3)、ADS7816模数转换芯片(U4)、LM358运算放大器芯片(U5)、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、TIP50三极管(Q1)；所述TLV5616数模转换芯片(U3)的DIN端、SCLK端、CS端、FS端均连接所述单片机控制模块，所述TLV5616数模转换芯片(U3)的VDD端、REFIN端之间串联电阻R2，所述TLV5616数模转换芯片(U3)的VDD端+5V供电，所述TLV5616数模转换芯片(U3)的GND端、REFIN端之间串联电阻R3，所述TLV5616数模转换芯片(U3)的GND端接地，所述TLV5616数模转换芯片(U3)的OUT端与所述LM358运算放大器芯片(U5)的in+端之间串联电阻R6；所述ADS7816模数转换芯片(U4)的Vref端、Vcc端均+5V供电，所述ADS7816模数转换芯片(U4)的+in端和所述LM358运算放大器芯片(U5)的in-端之间串联电阻R5，所述ADS7816模数转换芯片(U4)的-in端、GND端均接地，所述ADS7816模数转换芯片(U4)的clock端、Dout端均分别连接所述单片机控制模块、所述螺线管电流模块，所述ADS7816模数转换芯片(U4)的+in端与电阻R5之间的节点串联电阻R7后接地；所述LM358运算放大器芯片(U5)的Vcc-端接地，所述LM358运算放大器芯片(U5)的out1端与所述TIP50三极管(Q1)的基极之间串联电阻R4，所述LM358运算放大器芯片(U5)的Vcc+端+12V供电，所述TIP50三极管(Q1)的集电极+12V供电，所述TIP50三极管(Q1)的发射极连接所述继电器控制模块。3.根据权利要求2所述的一种螺线管磁场实验仪，其特征在于，所述螺线管电流模块包括恒流源电路、TLV5616数模转换芯片(U7)、ADS7816模数转换芯片(U8)、电阻R9、电阻R10、电阻R12、电阻R13、电阻R14、二极管D3、电容C4，所述TLV5616数模转换芯片(U7)的DIN端、SCLK端、FS端对应连接所述TLV5616数模转换芯片(U3)的DIN端、SCLK端、FS端，所述TLV5616数模转换芯片(U7)的CS端连接所述单片机控制模块，所述TLV5616数模转换芯片(U7)的VDD端与GND端之间串联电阻R9、电阻R10，电阻R9、电阻R10之间的节点连接所述TLV5616数模转换芯片(U7)的REFIN端，所述TLV5616数模转换芯片(U7)的VDD端+5V供电，所述TLV5616数模转换芯片(U7)的OUT端串联电阻R13后连接所述恒流源电路；所述ADS7816模数转换芯片(U4)的clock端、Dout端分别连接所述ADS7816模数转换芯片(U8)的clock端、Dout端，所述ADS7816模数转换芯片(U8)Vref端、Vcc端均+5V供电，所述ADS7816模数转换芯片(U8)的+in端串联电阻R12后连接所述恒流源电路，所述ADS7816模数转换芯片(U8)的-in端、GND端接地，所述ADS7816模数转换芯片(U8)的CS端连接所述单片机控制模块，所述ADS7816模数转换芯片(U8)的+in端与电阻R12之间的节点串联电阻R14后接GND1。4.根据权利要求3所述的一种螺线管磁场实验仪，其特征在于，所述恒流源电路包括LM358运算放大器芯片(U9)、电阻R11、TIP50三极管(Q3)和BU406三极管(Q4)，所述LM358运算放大器芯片(U9)的VCC-端接地，所述TLV5616数模转换芯片(U7)的OUT端联电阻R13后连接LM358运算放大器芯片(U9)的in+端，所述ADS7816模数转换芯片(U8)的+in端串联电阻R12后连接LM358运算放大器芯片(U9)的in-端，LM358运算放大器芯片(U9)的out1端串联电阻R11后连接TIP50三极管(Q3)的基极，所述TIP50三极管(Q3)的集电极和所述BU406三极管(Q4)的集电极均+15V供电，所述TIP50三极管(Q3)的发射极连接所述BU406三极管(Q4)的基极，所述BU406三极管(Q4)的发射极串联电阻R14后接地。5.根据权利要求4所述的一种螺线管磁场实验仪，其特征在于，所述霍尔电压模块包括光耦隔离电路、数模和模数转换电路和小信号放大电路，所述数模和模数转换电路包括ADS7816模数转换芯片(U14)，所述ADS7816模数转换芯片(U14)分别连接所述光耦隔离电路、所述小信号放大电路，所述ADS7816模数转换芯片(U14)的Vcc端和Vref端均+5V供电，所述ADS7816模数转换芯片(U14)的GND端和-in端均接地。6.根据权利要求5所述的一种螺线管磁场实验仪，其特征在于，所述光耦隔离电路包括6N137光耦芯片(U11)、6N137光耦芯片(U12)、6N137光耦芯片(U13)、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20和电阻R21，所述6N137光耦芯片(U11)的-端连接所述单片机控制模块，所述6N137光耦芯片(U11)的VCC端与Vc端之间串联电阻R17，所述6N137光耦芯片(U11)的VCC端+5V供电，所述6N137光耦芯片(U11)的GND端接地，所述6N137光耦芯片(U11)的Vc端连接所述ADS7816模数转换芯片(U14)的CS端；所述6N137光耦芯片(U11)的-端串联电阻R16、电阻R18后连接所述6N137光耦芯片(U12)的Vc端，电阻R16、...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文娟，蒋学俊，贾鹏，李猛，张莉，张共宁，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32