生物效应电磁铁系统技术方案

本发明专利技术公开了一种生物效应电磁铁系统。它将延时通限流保护电路串联在供电电路中，克服了同类产品保险丝和功率器件易损坏的缺陷。将功率控制电路与电磁铁线圈串联后并联在电磁铁直流变换器的输出端，间歇控制器的输出端与脉冲控制器的供电输入端相连，脉冲控制器的输出端与功率控制电路的输入端相连，实现了间歇磁场脉冲或间歇恒稳磁场的输出，并且由于间歇时间内电磁铁及电磁铁变压器有充分的休息散热时间，在同样器材规格条件下，可实现比现有技术更高的磁场强度输出。磁场输出的模式也是多样化的。本发明专利技术可用于大功率、低成本、高可靠性、多磁场输出模式的生物效应电磁铁的生产，它可用于生物组织或动植物物种的磁场刺激改良生产或研究。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电磁铁系统，尤其指一种生物效应电磁铁系统。
技术介绍
电磁铁系统包含电磁铁变压器、电磁铁直流变换器和电磁铁，生物效应电磁铁系 统也是如此。电磁铁变压器、电磁铁直流变换器是将220伏交流市电经过电磁铁变压器降 压后，送到桥式整流器变换成脉动直流电，再送到包含滤波电容的滤波电路，从而形成了平 滑的直流电。如果需要稳压或者稳流，还要将滤波后的直流电送到开关或者串联稳压或稳 流电路进行稳压或稳流，最后输出稳定的直流电送到电磁铁产生磁场。要得到强磁场，电磁 铁直流变换器输出电流往往高达几十安培的数量级。由于输出电流很大，为了保证滤波效 果，需要的滤波电容的电容值就很大(往往高达几万微法拉)，这就导致开机的充电电流很 大，再加上大功率电源变压器的输入阻抗很小，导致了开机的起始电流远大于额定工作电 流。这就要选择电流规格很大的保险丝，在工作时即便远远超过额定电流保险丝也烧不断， 使得内部功率元器件经常损坏，保险丝也起不到真正的保险作用。即便如此，在正常启动 时，保险丝也常常不知不觉地烧断。磁场作用于生物体具有生物效应是众所周知的事实。比如用特定参数的磁场作 用于植物种子可用于种子的改良，特定参数的磁场作用于人体可用于治疗疾病等等，生物、 医学、农学等领域也都广泛地进行这方面的研究。这就需要宽范围的磁场强度调节量，要求 输出的磁场强度足够强，并且磁场作用的方式要尽可能多，但现有技术中的生物效应电磁 铁不满足这一需求。要输出强磁场，常常受制于电磁铁变压器和功率输出相关电子元器件 的额定功率的限制，比如我校花8万元买的某公司生产的庞大的大功率电磁铁系统，其最 大磁场强度也仅2特斯拉，它只能输出单一的恒稳磁场模式，且经常发生烧保险的现象。电 磁铁变压器和功率输出电子元件的最大使用功率也没有充分利用，输出磁场强度还有很大 的余量，不满足生产应用和科研的需要。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有启动自动限流保护、可调式间歇脉冲磁场输出的生 物效应电磁铁系统。它具有显著超器件的额定输出功率的强磁场输出能力，还具有高可靠 性。为了实现上述目的，本专利技术将电源插头通过电源线与保险丝及电源开关串联，电 磁铁变压器的输出端与电磁铁直流变换器的输入端相连，电磁铁直流变换器的输出端与电 磁铁的一端相连，电磁铁的另一端与功率控制电路的输出端相连，电磁铁还与自感电压抑 制元件并联，功率控制电路的输入端接脉冲控制器的输出端，间歇控制器的输出端与脉冲 控制器的电源输入端相连，电磁铁变压器的一个输入端通过延时通限流保护电路的执行部 件与一条电源线相连，另一个输入端接另一条电源线，稳压电源的输出端与间歇控制器和 延时通限流保护电路的电源输入端相连，稳压电源的输入端接电源线。为了简化电路、降低成本和提高性能，间歇控制器和脉冲控制器以及延时通限流 保护电路是由555时基集成电路和外围元器件连接而成。为了方便地直观观察各部分电路 的工作情况，间歇控制器和脉冲控制器的输出端与发光二极管和限流电阻串联构成的工作 状态显示电路相连。为了方便使用和降低成本，间歇控制器的间歇时间调节电位器的调节 旋钮上和脉冲控制器的脉冲频率调节电位器的调节旋钮上带有刻度。为了实现不同工作模式，间歇控制器和脉冲控制器的定时电容都并联有开关。由于本专利技术在电磁铁的供电电路串联有功率控制电路，功率控制电路的输入端与 脉冲控制器的输出端相连，并巧妙地把脉冲控制器的电源输入取自间歇控制器的输出端电 压，使得间歇控制器可控制脉冲控制器的工作与否，而脉冲控制器又可以控制功率控制电 路，这样就可以实现功率控制电路间歇脉冲式电流输出，电磁铁也就实现了间歇脉冲式磁 场输出。由于功率控制电路实现了间歇脉冲式电流输出，使得输出电流和经过电磁铁的电 流间断式运行。在间断的时间内，无电流通过电磁铁、功率控制电路、电磁铁直流变换器的 输出器件，电磁铁变压器和电磁铁直流变换器的桥式整流器也正处于很小电流输入输出状 态，使上述这些器件的热量得以散发，允许在导通的时间内超过各自的额定功率使用。这就 比现有技术中的非间断式输出具有显著提高输出功率或输出电流的效果，从而使电磁铁输 出的磁场强度明显提高，而电磁铁变压器、电磁铁直流变换器、电磁铁等部件可用与现有技 术同规格的。也即本专利技术显著地提高了资源的利用率、提高了性能、降低了成本(电磁铁变 压器和电磁铁为成本大头)。同样体积或规格的电磁铁和电磁铁变压器，用该专利技术后可获得 更强的磁场。由于本专利技术在电源线和电磁铁直流变换器之间的电路中串联有延时通限流保护 电路，使得在开机时不产生大冲击电流(或称大的起始电流)，从而可选用与整机正常工作 电流相匹配的保险丝，充分保护了内部元器件，并且不会发生频繁烧保险丝的现象，提高了 整机的可靠性和使用的方便性。本专利技术的间歇控制器和脉冲控制器的定时电容都并联有开关，可根据需要方便地 选择不同的工作方式。间歇控制器和脉冲控制器的输出端都带有发光二极管指示电路，可 直观形象地显示各自的工作状态。附图说明 附图是本专利技术的实施例电路原理图。 具体实施例方式在图中，虚线框起来的13是延时通限流保护电路。虚线框起来的16是稳压电源。 电源变压器BY把220V交流市电降压为15V，送给由二极管Dl、D2、D3、D4构成的桥式整流 器变成脉动直流电，再经过滤波电容C3、C4、C5、C6和三端稳压器ICl变成平滑的稳压12V 直流电，作为相关控制电路的工作电源。第一块555时基集成块IC的2脚和6脚连在一起 接定时电容Cl和定时电阻Rl以及放电二极管D7，4脚和8脚连在一起接稳压12V直流电 的正极，1脚接地，5脚接电容C2，输出端3脚通过保护电阻R2接三极管T的基极。三极管 T的发射极接地，集电极接继电器的电磁线圈J，保护二极管D6是保护三极管T不被继电器 的电磁线圈J的反电势击穿的。限流电阻R3和继电器的常断触点开关JK并联后一端接上电源线，另一端接电磁铁变压器BM的初级绕组的上端，作为延时通限流保护电路13的执行 部件。如果继电器J不需要很大的驱动电流，也可省略三极管T和电阻R2，此时要将继电 器电磁线圈J连同保护二极管D6 —起接在IC输出端3脚和地之间(二极管D6的正极接 地)。下电源线与保险丝10串联后接电磁铁变压器BM的初级绕组的下端。电磁铁变压 器BM的次级绕组与电磁铁直流变换器11的输入端相连。电磁铁直流变换器11的输出端 是12。电磁铁直流变换器11的内部电路可用现有技术中的各种类型的结构，但其电路结构 都包括桥式整流器和滤波电容(这与图1中的由二极管Dl、D2、D3、D4构成的桥式整流器 和滤波电容C3的连接方式相同，但由于要求强功率输出，桥式整流器要用50A左右的桥堆， 滤波电容也要几万微法拉的容量)。电磁铁L可用现有技术中常见的各类电磁铁。电源插 头9与两条电源线相接。上电源线与电源插头之间还可串联一个电源开关K(也可省略该 开关用拔插电源插头9代替)。延时通限流保护电路13的工作原理如下在刚接通电源的时刻，定时电容Cl上的 电压不能突变，使555时基集成块IC的2脚和6脚电位较高，其输出端3脚无输出电压，使 得三极管T截止，继电器电磁线圈J中无电流，继电器的常断触点开关JK还处于断开状态， 限流电阻R3就本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物效应电磁铁系统，电源插头通过电源线与保险丝及电源开关串联，电磁铁变压器的输出端与电磁铁直流变换器的输入端相连，电磁铁直流变换器的输出端与电磁铁的一端相连，其特征在于电磁铁的另一端与功率控制电路的输出端相连，电磁铁还与自感电压抑制元件并联，功率控制电路的输入端接脉冲控制器的输出端，间歇控制器的输出端与脉冲控制器的电源输入端相连，电磁铁变压器的一个输入端通过延时通限流保护电路的执行部件与一条电源线相连，另一个输入端接另一条电源线，稳压电源的输出端与间歇控制器和延时通限流保护电路的电源输入端相连，稳压电源的输入端接电源线。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵杰，
申请(专利权)人：德州学院，
类型：发明
国别省市：37[中国|山东]