CN103956102A - 基于磁流变胶泥的智能沙盘 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于磁流变胶泥的智能沙盘，包括底座和托盘，底座和托盘之间设置有若干磁场发生装置，若干磁场发生装置呈矩阵分布形成具有m行n列的磁场发生装置阵列，所述托盘中装有磁流变胶泥，磁流变胶泥的表面在没有受到磁场作用时保持水平，各个磁场发生装置分别通过导线与一一对应的电源模块连接，各个电源模块分别与可编程电流控制器电连接，所述可编程电流控制器用于根据预制程序分别输出控制信号给各个电源模块，控制各个电源模块分别输出励磁电流给对应的磁场发生装置，控制整个磁场发生装置阵列区域的磁场分布，控制磁流变胶泥的表面形貌，形成沙盘。它具有可逆性，可重复使用，且本智能沙盘还具有可迅速构建和撤消的优点。

Description

基于磁流变胶泥的智能沙盘

技术领域

本发明涉及一种沙盘，特别涉及一种基于磁流变胶泥的智能沙盘。

背景技术

沙盘，就是根据地形图、航空像片或实地地形，按一定的比例关系，用泥沙、兵棋和其它材料堆制的模型。沙盘被广泛用于军事作战、地形勘察等领域，能形象地显示作战地区的地形地貌，表示敌我阵地组成、兵力部署和兵器配置等情况。军事指挥员常用以研究地形、敌情、作战方案，组织协同动作，实施战术演练，研究战例和总结作战经验等。现有的沙盘只能对一块地形进行模拟，要想再获取其他地形地貌的信息，就必须另制沙盘，具有不可重复使用，难以制作，制作效率低等问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种基于磁流变胶泥的智能沙盘，它利用磁流变胶泥在外磁场作用下可改变表面形貌的特点设计出的智能可控的模型，当外磁场撤消后，磁流变胶泥迅速恢复至初始状态，具有可逆性，可重复使用，且本智能沙盘还具有可迅速构建和撤消的优点。

本发明的目的是采用下述方案实现的：

基于磁流变胶泥的智能沙盘，包括底座和托盘，所述底座和托盘之间设置有若干磁场发生装置，若干磁场发生装置呈矩阵分布形成具有m行n列的磁场发生装置阵列，所述托盘中装有磁流变胶泥，磁流变胶泥的表面在没有受到磁场作用时保持水平，各个磁场发生装置分别通过导线与一一对应的电源模块连接，各个电源模块分别与一可编程电流控制器电连接，所述可编程电流控制器用于根据预制程序分别输出控制信号给各个电源模块，控制各个电源模块分别输出励磁电流给对应的磁场发生装置，控制整个磁场发生装置阵列区域的磁场分布，控制磁流变胶泥的表面形貌，形成沙盘。

所述底座和托盘由不导磁的硬质高分子材料或金属材料制成。

各个磁场发生装置均包括磁芯和励磁线圈，所述磁芯为方柱状，磁极表面为正方形，所述励磁线圈绕制在柱状磁芯上，并固定。

所述磁场发生装置的磁极的表面积为1平方厘米。

所述电源模块采用DC-DC可调恒压恒流稳压电源，输出的电流可调范围为0.15Ａ-2A。

所述的磁流变胶泥由高粘度的高分子聚合物材料与微米级软磁性颗粒制备而成，且软磁颗粒质量比含量不低于60%。

所述磁流变胶泥在没有受到磁场作用时的厚度为5～10厘米。

本发明具有的优点是：由于本发明的基于磁流变胶泥的智能沙盘是利用磁流变胶泥在外磁场作用下可改变表面形貌的特点设计出的智能可控的模型，当外磁场撤消后，磁流变胶泥迅速恢复至初始状态，具有可逆性，可重复使用，节省重复制作成本。且智能沙盘内部填充的磁流变胶泥具有沉降稳定性好，且在磁场下反应迅速，利用可编程电流控制器控制电源模块中输入到每个磁场发生装置的电流大小，可以调节各调整每个磁场发生装置上方磁流变胶泥处磁场的大小，从而控制整个磁场发生装置阵列区域的磁场分布，达到控制磁流变胶泥的表面形貌的目的，实现本发明的智能沙盘，具有可迅速构建和撤消沙盘的优点，改变了传统沙盘的制作方式，实现了沙盘的智能化，与高科技进行了融合，解决了传统沙盘的不可重复使用，难以制作，制作效率低等问题。且本智能沙盘具有结构简单，可维护性好。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的磁场发生装置阵列的结构示意图；

图3为本发明的各个磁场发生装置的结构示意图；

图4为本发明的电路原理框图；

图5为使用本发明模拟的地形示意图。

附图中，1为底座，2为托盘，3为磁流变胶泥，4为磁场发生装置，41为磁芯，42为励磁线圈，43为接线端，44为限位环，5为引出线，6为导电线束，7为电源模块，8为电流控制器，81为单片机，82为电流传感器，83为键盘，84为显示模块。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述：

参见图1至图5，基于磁流变胶泥的智能沙盘，包括底座和托盘，所述托盘和底座由不导磁的硬质高分子材料或金属材料制成，可有效提高磁流变胶泥处的磁场强度。所述底座和托盘之间设置有若干磁场发生装置，若干磁场发生装置呈矩阵分布形成具有m行n列的磁场发生装置阵列 。每个磁场发生装置相互独立。本实施例的每个磁场发生装置的磁极表面积设计为1平方厘米，使得整个磁场发生装置阵列区域的磁场可以呈现不均匀分布，实现磁流变胶泥高低起伏的沙盘模型。各排相邻的两个磁场发生装置中心间距为1.5厘米。各列相邻的两个磁场发生装置中心间距为1.5厘米。磁场发生装置阵列的每个磁场发生装置的两磁极端的端面分别与底座、托盘固定连接。本实施例的每个磁场发生装置的两个磁极表面分别与底座、托盘通过涂抹胶层相粘结。所述托盘中装有磁流变胶泥，磁流变胶泥的表面在没有受到磁场作用时保持水平,且磁流变胶泥的厚度为5～10厘米。所述磁流变胶泥是一种公知的磁流变材料，由较高粘度的高分子聚合物材料与微米级软磁性颗粒制备而成，且软磁颗粒质量比含量不低于60%。磁流变胶泥利用高粘度的聚合物基体替代油基制备而成，可有效改善沉降稳定性，且磁流变胶泥同样具有磁流变液的高磁致效应。各个磁场发生装置分别通过导线与一一对应的电源模块连接，各个电源模块分别与可编程电流控制器电连接，所述可编程电流控制器用于根据预制程序分别输出控制信号给各个电源模块，控制各个电源模块分别输出励磁电流给对应的磁场发生装置，控制整个磁场发生装置阵列区域的磁场分布，控制磁流变胶泥的表面形貌，形成沙盘。本发明由计算机设定沙盘模型的程序，利用可编程电流控制器控制各个电源模块输入到每个磁场发生装置的电流大小，调整每个磁场发生装置上方磁流变胶泥处磁场的大小，从而控制整个磁场发生装置阵列区域的磁场分布，达到控制磁流变胶泥的表面形貌的目的，参见图5为使用本发明模拟的地形示意图。当外磁场撤消后，磁流变胶泥迅速恢复至初始状态，具有可逆性，可重复使用，节省重复制作成本。具有可迅速构建和撤消沙盘的优点，改变了传统沙盘的制作方式，实现了沙盘的智能化，与高科技进行了融合，解决了传统沙盘的不可重复使用，难以制作，制作效率低等问题。

参见图2，磁场发生装置阵列中的每个磁场发生装置的两个接线端与引出线中的两根导线相连，所有的引出线集中构成导电线束。所述导电线束的末端设有用于与电源模块连接的接口。磁场发生装置阵列中的每个磁场发生装置通过导电线束分别与各个电源模块一一对应连接。

参见图3，各个磁场发生装置均包括磁芯、励磁线圈，所述磁芯为柱状，所述励磁线圈绕制在方柱状磁芯上。柱状磁芯的横截面为正方形。所述柱状磁芯的横截面积为1平方厘米。所述方柱状磁芯的两端通过冲压的方式将限位环安装在磁芯两端，起到固定励磁线圈的作用，将励磁线圈限定于两限位环之间。所述方柱状磁芯由高导磁合金材料制成。所述限位环由不导磁的硬质高分子材料或金属材料制成。本实施例的限位环为铝制的限位环。

参见图4，所述可编程电流控制器采用商品化可编程电流控制器（以单片机为控制核心），通过单片机的编程可以实现电流控制功能。可编程电流控制器可以采用电流传感器（ACS712）监测各个电源模块输出的电流，采用单片机（MSP430）高速ADC转换通道实时采集电源模块输出的电流，并与单片机内的设定值比较，根据采集值与设定值的比较得到偏差，并通过PID调节器控制反馈输出，从而控制各个电源模块输出的电流大小。通过键盘可以实现电流参考值的设定，通过显示模块显示电流的采集值。也可取消键盘与显示模块，用单片机自带的 接口输入和输出电流值，接收计算机传递来的控制信号。所述电源模块为DC-DC可调恒压恒流稳压电源，输出的电流可调范围为0.15Ａ-2A。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种芯片信号的改动和变型等而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.基于磁流变胶泥的智能沙盘，其特征在于：包括底座和托盘，所述底座和托盘之间设置有若干磁场发生装置，若干磁场发生装置呈矩阵分布形成具有m行n列的磁场发生装置阵列，所述托盘中装有磁流变胶泥，磁流变胶泥的表面在没有受到磁场作用时保持水平，各个磁场发生装置分别通过导线与一一对应的电源模块连接，各个电源模块分别与可编程电流控制器电连接，所述可编程电流控制器用于根据预制程序分别输出控制信号给各个电源模块，控制各个电源模块分别输出励磁电流给对应的磁场发生装置，控制整个磁场发生装置阵列区域的磁场分布，控制磁流变胶泥的表面形貌，形成沙盘。

2.根据权利要求1所述的基于磁流变胶泥的智能沙盘，其特征在于：所述底座和托盘由不导磁的硬质高分子材料或金属材料制成。

3.根据权利要求1所述的基于磁流变胶泥的智能沙盘，其特征在于：各个磁场发生装置均包括磁芯和励磁线圈，所述磁芯为方柱状，磁极表面为正方形，所述励磁线圈绕制在柱状磁芯上，并固定。

4.根据权利要求1或3所述的基于磁流变胶泥的智能沙盘，其特征在于：所述磁场发生装置的磁极的表面积为1平方厘米。

5.根据权利要求1所述的基于磁流变胶泥的智能沙盘，其特征在于：所述电源模块采用DC-DC可调恒压恒流稳压电源，输出的电流可调范围为0.15Ａ-2A。

6.根据权利要求1所述的基于磁流变胶泥的智能沙盘，其特征在于：所述磁流变胶泥由高粘度的高分子聚合物材料与微米级软磁性颗粒制备而成，且软磁颗粒质量比含量不低于60%。

7.根据权利要求1所述的基于磁流变胶泥的智能沙盘，其特征在于：所述磁流变胶泥在没有受到磁场作用时的厚度为5～10厘米。