磁悬浮装置及其控制系统制造方法及图纸

一种磁悬浮装置及其控制系统，包括支持物、浮体、底座和电子线路，其特点是还有由棒形铁磁体及其套在其外的线圈构成的电磁器件，底座中心传感器、磁感应传感器和偏转力发生器，在包括电源、主控电路、同步脉冲偏转电路、温度补偿电路、手感补偿电路的电子线路的控制下，浮体不仅能稳定地悬浮，而且能自动旋转。在环境温度－２５℃到＋６０℃内变化，受某些振动，浮体重量及形成有所改变时，仍有良好的适应性。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及磁悬浮装置，特别是一种浮体可旋转的磁悬浮装置及其控制系统。加拿大研制的“磁浮地球仪”，不能自动旋转，由于采用红外线测距方式来控制地球仪的浮空位置，效果差，成本高，浮空间距太小，且控制线路考虑不周，整机的稳定性差，因而很难商品化。新加坡的“悬浮相架”采用老式门框式的门架，内部结构不合理，控制线路设计不佳，外形和性能均不理想，也难以商品化。本专利技术的目的是为了克服上述缺点并有独特的技术方案，提供一种磁悬浮装置及其控制系统，使浮体不仅可以稳定地较好地悬浮，而且可以自动匀速旋转，当然浮体可以具有多种式样。本专利技术是这样实现的。一种磁悬浮装置及其控制系统，包括支持物、浮体、底座和电子线路，其特点是支持物支持一电磁盒，该电磁盒内垂直安放着由一棒形铁磁体及套在其外的线圈构成的电磁器件A；所说底座台面安装有中心传感器L，偏离它的位置独立且靠近地安装偏转力发生器P和磁感应传感器Z；在所说浮体重心线穿过的该浮体的上端面和下端面的位置分别安装永磁体B和永磁体C，在浮体下端面偏离永磁体C适当距离的对称位置分别安装永磁体D和永磁体E；当浮体上永磁体B受电磁器件A的吸引力而悬空时，上述安装应使电磁器件A、永磁体B、永磁体C和中心传感器L均位于浮体的重心线上，而且永磁体D或E与永磁体C之间的中心距离应等于偏转力发生器P与中心传感器L之间的中心距离，而偏转力发生器P与磁感应传感器Z靠近，即都应同时在永磁体D或E的磁作用范围内；所说的电子线路包含有直流电源、主控电路、同步脉冲偏转电路、温度补偿电路、手感补偿电路。所说的电磁器件A的棒形铁磁体和线圈的两端还可以附有片状或扁平形铁磁体或永磁体。所说电磁器件A的棒形铁磁体对永磁体B产生的静磁吸力FZ为电磁器件A对永磁体B的电磁力FD的2-3倍。所说的主控电路主要包括主控信号形成电路、中放电路、工作点控制电路和功率放大及附属电路。所说的主控信号形成电路是由集成电路IC1接成LC振荡电路，电容C7和中心传感器L并联在IC1的正输入端和输出端I之间，IC1的负输入端通过R6接地，IC1的输出端I通过限压限流器W4接地或通过BG2组成的电路接地，输出端I脉冲波经电容C8的耦合在电阻R7上的j点形成锯齿脉冲电压，经二极管W5与负载电阻R8形成检波，再经电容C9滤波，在k点形成有一定直流分量的脉冲波，并单端输入集成电路IC2的正输入端，IC2的负输入端与输出端相连，形成深度负反馈。所说的中间放大电路包括两部分(1)电容C10隔直耦合送IC3负输入端，IC3的正输入端通过电阻R9接地，电容C11与电阻R10并联后，一端接在IC3负输入端和电容C10的节点上，另一端接IC3输出极与电阻R11的节点，由电阻R11输出微分放大信号；(2)电阻R12接电容C13、电阻R13、电容C12及IC4负输入端的节点，电容C12另一端接地，电容C13和电阻R13并联后，另一端接IC4输出端与电阻R15、R14及电容C15的节点p，电容C15另一端接地，由p点形成积分放大输出。所说的工作点控制电路采用非平衡电桥网络构成，即电阻R17、R18、R19和R20构成非平衡电桥，R20是调节器，电桥的s和t双臂输出分别接IC5正、负输入端构成差动放大，电阻R21并联在IC5的负输入端和输出端之间，IC5输出经电阻R22形成工作点平台u。所说的功率放大及附属电路是由电容C30与电磁器件A并联后接在三极管BG1集电极与电源正极之间，三极管BG1的发射极经电阻R41接地，电阻R40接在地与三极管BG1的基极之间，R40与BG1基极的节点经电阻R42接集成电路IC8输出端，IC8的输出控制BG1的基极电位，由电阻R42与R40的分压决定基极的电压和电流值，控制输出功率，IC8负输入端的电压值由主控信号w的电压值决定，IC8的正输入端通过电阻R44接地，IC9是一个开关电路，IC9的正输入端接电阻R47，电阻R48与电容C22的节点，电阻R47的另一端接电源正极，电阻R48与电容C22的另一端接地，IC9的负输入端接电阻R46与电容C21的节点，C21的另一端接地，R46的另一端接积分放大的输出端p点，IC9的输出端通过电阻R45接IC8的负输入端和电阻R11的节点。所说的同步脉冲偏转电路以集成电路IC10组成RC单稳态电路，常态下IC10输出低电平，磁感应传感器Z在浮体浮空并旋转时发出的信号，即正脉冲在电阻R50分压和电容C50滤波和整形下，在电阻R51得到正电位脉冲，通过二极管W5，在电阻R52分压和电容C52滤波下，向集成电路IC10正输入端输入，电阻R54和电容C53形成RC延时电路，此单稳态电路随即输出一个正脉冲通过电阻R56输向三极管BG2基极，使三极管BG2处于导通饱和态，其集电极“倒相”地发出“低脉冲”，处于集电极的偏转力发生器P可得到一定的电功率，同步地发出偏转力，该偏转力的大小由限压限流电阻R58所决定，偏转力施加给永磁体D或E的时间，由IC10电路中R54和C53的值来调节，通常可调节R54的值来改变。所说的温度补偿电路包括两部分(1)温度补偿，即在电源正极与地之间有串联电阻R24、Rt和R25，与热敏电阻Rt并联的是调节电位器R23，R23的滑动抽头接集成电路IC6的正输入端，接地的R26的另一端接电阻R27和IC6负输入端的节点，R27的另一端接IC6的输出端并通过电阻R28输入工作平台u。(2)二次控制，从主控电路的功放级的三极管BG1的发射极采样点v的电压值即电阻R31和R32的分压的信号输入IC7的正输入端，电阻R33和R34串连在地与电源正极之间，电阻R36跨接在IC7的输出端与负输入端、电阻R33和R34的节点之间，IC7的输出端一方面通过C20接地，另一方面通过电阻R35和IC5输向工作点平台u。所说的二次控制，也可采用从功放电路中三极管BG1的发射极的v点，经电阻R39、R38和电容C31负反馈输入前置放大IC8负输入端，与从BG1发射极的r点经电阻R17进入IC5的负输入端的负反馈共同构成。所说的手感补偿电路是这样构成的接在电源正极与地之间的由电阻R60、R61、R62、R63串联电路在y点的分压输入集成电路IC11正输入端，IC11的负输入端与输出端(z点)直接连起来，z点电位即是y点电位。此预先按手感系数调节好的电位，直接或间接地控制电压工作点调节平台u。这种控制作用和能力，受IC8的输出状态所控制，也即是，在电磁线圈中没有电流情况下，才起到手感控制作用，此情况仅发生在浮体入架操作时，使手工操作顺利、快捷。本专利技术是这样工作的。本专利技术接通电源，它的电子线路开始工作，当把浮体用手引入电磁器件A和底座台面上空时，电磁器件A与浮体上的永磁体B相互吸引产生足够的向上提拉力量与浮体的重力平衡而使浮体悬空，由中心传感器L与浮体下端面的永磁体C提供的吸力形成浮体在浮空时纵向定位的纠偏系统，中心传感器L探测浮体悬空时的“浮空”位置变化情况，给出相应的动态信号，该信号经电子线路和主控电路进行放大，控制并调整供给电磁器件A的线圈一具有直流分量的脉动电流，调整电磁器件A对浮体的磁作用力，使浮体能在平衡位置，处于一种动态平衡。例如发现浮体下落，中心传感器L就发出一信号传输给控制线路，快速地加大本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁悬浮装置及其控制系统，包括支持物（２）、浮体（３）、底座（４）和电子线路（５），其特征在于： 支持物（２）支持一电磁盒（１），该电磁盒（１）内垂直安放着由一棒形铁磁体（１１）及套在其外的线圈（１２）构成的电磁器件Ａ； 所说底座（４）台面安装有中心传感器Ｌ，偏离它的位置独立且靠近地安装偏转力发生器Ｐ和磁感应传感器Ｚ； 在所说浮体（３）重心线穿过的该浮体（３）的上端面和下端面的位置分别安装永磁体Ｂ和永磁体Ｃ，在浮体（３）下端面偏离永磁体Ｃ适当距离的对称位置分别安装永磁体Ｄ和永磁体Ｅ； 当浮体（３）上永磁体Ｂ受电磁器件Ａ的吸引力而悬空时，上述安装应使电磁器件Ａ、永磁体Ｂ、永磁体Ｃ和中心传感器Ｌ均位于浮体（３）的重心线上，而且永磁体Ｄ或Ｅ与永磁体Ｃ之间的中心距离应等于偏转力发生器Ｐ与中心传感器Ｌ之间的中心距离，而偏转力发生器Ｐ与磁感应传感器Ｚ靠近，即都应同时在永磁体Ｄ或Ｅ的磁作用范围内； 所说的电子线路（５）包含有直流电源（５１）、主控电路（５２）、同步脉冲偏转电路（５３）、温度补偿电路（５４）、手感补偿电路（５５）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：唐建一，
申请(专利权)人：宁波天明电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：33[中国|浙江]