一种多功能磁悬浮装置制造方法及图纸

技术编号:3389621 阅读:268 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本实用新型专利技术多功能磁悬浮装置,底座上安装有支撑电磁盒的支架,电磁盒中置有电磁铁,被悬浮物置于电磁盒下;特征是传感器安装在电磁铁的下部,永磁体被装在悬浮物的上部,在同一块电磁铁上采用单点控制方式来实现对被悬浮物体的控制,优化了装置的结构,简化了控制电路;设置有调节旋钮于装置的外部,被悬浮物和电磁铁之间的距离可以在一定范围内调节;本实用新型专利技术装置可做成科教实验、演示设备等组合装置;电磁盒的形状和被悬浮物体还可以按照不同的要求做不同的组合,实现多种功能,能激发使用者直接参与,增加互动效果。(*该技术在2013年保护过期,可自由使用*)

【技术实现步骤摘要】

本技术属于电磁应用及自动控制
,特别是涉及磁悬浮装置。
技术介绍
目前国内对磁悬浮已有很多研究。中国专利号ZL99252312.5介绍的一种磁悬浮装置,是在被悬浮物体的上下端面放置永磁体,支架上端放置电磁铁,底座上放置两个传感器和一个偏转力发生器。这种装置由于采用对被悬浮物上下两端控制,电路复杂且装置的结构受到限制。中国专利号ZL00251936.4介绍的一种磁悬浮球装置,是在支架顶部放置电磁铁,底座上安装驱动电磁铁,也是在被悬浮物的上下端放置导磁体,而将传感器放置在球体的两侧。《自动化与仪表》第16卷2001年第1期中《磁悬浮球模糊控制系统的研究》一文对于这种结构的磁悬浮装置的控制,从理论上作了详尽的论述。但这种结构同样存在电路复杂和装置的结构受到控制方式的限制的问题。国外也有类似专利,其结构和原理与上述专利基本类似。以上装置都采取上下两端控制,虽能使物体悬浮在空气中,但装置的结构受到控制方式限制;对于磁体和传感器的安装位置要求较高,当安装位置有误差时,被悬浮物体会产生振动、偏斜甚至脱落;上述装置一旦安装调试好后,其被悬浮物就固定不能任意变换,功能单一;且其采用多个控制点,所用电子元器件较多,电路较复杂,功率消耗大。
技术实现思路
本技术提出一种多功能磁悬浮装置,采用单点控制方式来控制被悬浮物,以优化装置的结构、简化控制电路并实现多功能。本技术多功能磁悬浮装置,在底座(1)上安装有支撑电磁盒(5)的支架(2),该电磁盒(5)中置有电磁铁(6),被悬浮物(3)置于电磁盒(5)下,调节旋钮(8)以及控制电路(9)安置于底座(1)上;其特征在于传感器(4)安装在电磁铁(6)的下部,永磁体(7)安装在被悬浮物(3)的上部;所述控制电路(9)可采用包括信号调节电路(201)、负反馈电路(202)和功率放大电路(203)的基本电路来实现最基本的控制传感器(4)的输出接至信号调节电路(201)的输入端(P1),信号调节电路(201)的输出接至负反馈电路(202)的输入端,负反馈电路(202)的输出接至功率放大电路(203),功率放大电路(203)的输出端(P3、P4)接至电磁铁(6);所述调节旋钮(8)与控制电路(9)中调压电阻(Rx)的调节端(P2)相连接。使用时,接通电源,电磁铁(6)产生电磁力,吸引永磁体(7)将被悬浮物(3)悬浮在电磁盒(5)下,调节旋钮(8)通过控制电路(9)中调压电阻(Rx)的调节端(P2)调节流过电磁铁(6)线圈中电流的大小以控制磁力的大小从而改变悬浮物(3)与电磁铁(6)之间的距离并适应不同重量的被悬浮物(3);当被悬浮物(3)与电磁铁(6)之间的距离变化时,传感器(4)的输出信号跟着变化,使通过电磁铁(6)的电流随之变化,从而迫使被悬浮物(3)与电磁铁(6)之间的距离向相反方向改变并最终趋于平衡。本技术采用将传感器(4)安装在电磁铁(6)的下部,永磁体(7)装在被悬浮物(3)的上部的方式来控制被悬浮物,由于将传感器(4)与电磁铁(6)安装在一起,可利用被悬浮物的重力自动定位并趋于稳定,无需在电磁铁以外的地方设置控制点,因而本技术的控制电路可较为简单。本技术将传感器(4)与电磁铁(6)安装在一起而实现对被悬浮物体的单点控制,优化了控制电路,简化了装置的结构并降低了成本。由于本技术将调节旋钮放在装置的外部,被悬浮物和电磁铁之间的距离可以调节;同一装置可以悬浮不同重量、形状等的物体,可实现多种功能;本技术制成后,其被悬浮物可替换,可利用本技术装置的支架、底座、电磁盒的形状和被悬浮物体作多种变换组合,以此为基本框架做成科教实验、演示设备,工艺美术品,新型悬浮玩具,悬浮地球仪+台灯+时钟+笔架等组合装置等多种产品;使用者可根据兴趣悬浮任意物体,从而增加了神秘感,能诱发人们好奇心,能激发使用者直接参与,增加互动效果,激发其求知欲,给人以美的享受。附图说明图1是本技术多功能磁悬浮装置的结构示意图;图2是控制电路的原理框图。图3是本专利技术特别设计的一种包含电流反馈和距离反馈的控制电路;图4是实施例2采用的一种具体控制电路;图5是实施例3采用的一种控制电路。具体实施方式实施例1多功能磁悬浮装置本实施例的多功能磁悬浮装置如图1所示底座(1)为空心座,控制电路(9)安装在其底部,支架(2)安装在底座(1)上,电磁盒(5)悬挂在支架(2)上,电磁盒(5)中安置电磁铁(6),传感器(4)安装在电磁铁(6)的底部,支架(2)为空心支架;控制电路(9)的电线从支架(2)的中心孔道通过与电磁铁(6)和传感器(4)相连,调节旋钮(8)安装在底座(1)上,调节旋钮(8)与图3所示的控制电路中的调压电阻(Rx)的调节端(P2)相连;其中电磁盒(5)以不锈钢制作,电磁铁(6)为内含纯铁长方体铁芯的方形电磁铁;本实施例中选用了将长方体形状的永磁体(7)固定在被悬浮物(3)的上部;被悬浮物(3)可以是根据所选用元件的参数特别是电磁铁的参数而确定的一定重量范围内的物体,例如选用地球模型,可将永磁体(7)粘在地球模型的内部上端;本实施例中的控制电路(9)采用了特别设计的一种包含电流反馈和距离反馈电路的控制电路,如图3所示变压器(T1)的输出接至桥式镇流单元(D1)的输入端,桥式镇流单元(D1)的输出通过滤波电容(C1)滤波后作为供给整个电路的直流电源(VCC)并连接到稳压单元(IC9)的输入,稳压单元(IC9)输出到传感器(IC8),传感器(IC8)的两个输出端通过电阻(R1)和电阻(R2)分别连接到放大器(IC1)和放大器(IC2)的正相端,放大器IC1的输出端通过电阻(R6)连接到放大器(IC3)的正相端,放大器(IC2)的输出通过电阻(R7、R8)连接到放大器(IC3)的负相端,其中三个放大器(IC1、IC2、IC3)共同构成同相差动放大器;调压电阻(Rx)的固定阻值的两端分别接直流电源(VCC)和电源地,其调节端(P2)通过电阻(R26)接到放大器(IC4)的正相输入端,放大器(IC4)的输出通过电阻(R25)和电阻(R8)连接到放大器(IC3)的负相端,放大器(IC3)正相输入端通过电阻R35与其输出端相连,放大器(IC3)的输出通过电阻(R9)连接到放大器(IC6)的正相输入端,放大器(IC6)的输出通过电阻(R14)连接到三极管(Q1)的基极,三极管(Q1)的发射极通过电阻(R17)接地,其集电极通过电阻(R15)经电阻(R16)接电源(VCC);场效应管(Q2)的漏极接电源(VCC),其栅极接在电阻(R15)和电阻(R16)之间,源极(S)和电磁铁(6)的线圈(L)相连;二极管(D2)的正极接地,负极接场效应管(Q2)的源极(S),发光二极管(D4)和二极管(D3)反向并联,电容(C3)和电阻(R33)与发光二极管(D4)和二极管(D3)串联后与二极管(D2)并联;电磁铁(6)线圈(L)一端接场效应管(Q2)的源极(S),另一端接到电阻(R31)和电阻(R32),电阻(R32)的另一端接地,电阻(R32)的另一端接至放大器(IC5)的正相输入端,放大器(IC5))的输出端接至电阻R23和电阻R24;电阻(R24)和电容(C2)串联后再和电阻(R23)并联,本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多功能磁悬浮装置,在底座(1)上安装有支撑电磁盒(5)的支架(2),该电磁盒(5)中置有电磁铁(6),被悬浮物(3)置于电磁盒(5)下,调节旋钮(8)以及控制电路(9)安置于底座(1)上;其特征在于:传感器(4)安装在电磁铁(6 )的下部,永磁体(7)安装在被悬浮物(3)的上部;所述控制电路(9)采用包括信号调节电路(201)、负反馈电路(202)和功率放大电路(203)来实现最基本的控制:传感器(4)的输出接至信号调节电路(201)的输入端(P1),信号调 节电路(201)的输出接至负反馈电路(202)的输入端,负反馈电路(202)的输出接至功率放大电路(203),功率放大电路(203)的输出端(P3、P4)接至电磁铁(6);所述调节旋钮(8)与控制电路(9)中调压电阻(Rx)的调节端 (P2)相连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:孔凡让冯志华刘永斌张平刘维来李晓峰王建平刘志刚
申请(专利权)人:中国科学技术大学
类型:实用新型
国别省市:34[中国|安徽]

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