CN204463612U - 一种动态反馈式磁悬浮演示装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种动态反馈式磁悬浮演示装置，包括底座和支架，其特征是：所述支架的上端连接控制装置，所述控制装置连接电磁铁，所述电磁铁的下端中心设置有位置传感器，所述位置传感器的下端设置有悬浮磁体，所述位置传感器连接所述控制装置。本实用新型通过位置传感器探测悬浮磁体的位置，将悬浮磁体的位置信息传输给控制器，控制器分析处理接收的信息，并输出控制信号给脉冲宽度调节电路，从而调节发电机输出电流的大小，进而改变电磁铁磁力的大小，使得悬浮磁体受力平衡，最终大大提高了系统的稳定性。
Description
技术领域
本实用新型涉及电磁阀演示装置，具体地说，涉及一种动态反馈式磁悬浮演示装置。
背景技术
磁悬浮现象，是当今的热门话题。但是利用磁力使物体悬浮，实现起来并不容易。因为磁悬浮技术是集电磁学、电子技术、控制工程、信号处理、机械学、动力学为一体的典型的机电一体化技术。随着电子技术、控制工程、信号处理元器件、电磁理论及新型电磁材料和转子动力学的发展，磁悬浮技术得到了长足的进步。目前国内外研究的相近的方案有磁悬浮轴承和磁悬浮列车、磁悬浮导轨、磁悬浮三环阀、磁悬浮动量轮、磁悬浮转动惯量以及磁悬浮温度计等。现有的磁悬浮技术有很多种。首先最简单的是仅仅依靠同性相斥异性相吸的原则来达到悬浮效果，此类磁悬浮稳定性差；第二类就是通过多个电磁线圈形成一个力的势阱，将金属块限制其中，但是现有的系统中无反馈装置，所以需要多个电磁线圈来稳定悬浮体，结构比较复杂，成本较高。
发明内容：
本实用新型要解决的技术问题是提供一种动态反馈式磁悬浮演示装置，稳定性高，无摩擦，节能环保。
本实用新型采用如下技术手段实现发明目的：
一种动态反馈式磁悬浮演示装置，包括底座和支架，其特征是：所述支架的上端连接控制装置，所述控制装置连接电磁铁，所述电磁铁的下端中心设置有位置传感器，所述位置传感器的下端设置有悬浮磁体，所述位置传感器连接所述控制装置。
作为对本技术方案的进一步限定，所述控制装置包括控制器，所述控制器连接脉冲宽度调节电路，所述脉冲宽度调节电路连接电机驱动芯片，所述电机驱动芯片连接发电机，所述发电机连接所述电磁铁。
作为对本技术方案的进一步限定，所述位置传感器采用霍尔感应装置，所述霍尔感应装置连接振荡器。
与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型通过位置传感器探测悬浮磁体的位置，将悬浮磁体的位置信息传输给控制器，控制器分析处理接收的信息，并输出控制信号给脉冲宽度调节电路，从而调节发电机输出电流的大小，进而改变电磁铁磁力的大小，使得悬浮磁体受力平衡，最终大大提高了系统的稳定性。悬浮磁体只与空气接触，系统具有无接触、无摩擦、使用寿命长、不用润滑、适应性好、环保无污染等特殊的优点。另外，本实用新型安装简单易操作：系统只需要一个悬浮磁体、传感器、控制器和执行器即可，使系统变得简单易操作，效率高，大大节省了操作时间。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型的原理方框图。
图中，1、支架，2、底座，3、控制装置，4、电磁铁，5、位置传感器，6、悬浮磁体，
具体实施方式:
下面结合实施例，进一步说明本实用新型。
参见图1和图2，本实用新型包括底座2和支架1，所述支架1的上端连接控制装置3，所述控制装置3连接电磁铁4，所述电磁铁4的下端中心设置有位置传感器5，所述位置传感器5的下端设置有悬浮磁体6，所述位置传感器5连接所述控制装置3。
所述控制装置3包括控制器，所述控制器连接脉冲宽度调节电路，所述脉冲宽度调节电路连接电机驱动芯片，所述电机驱动芯片连接发电机，所述发电机连接所述电磁铁。控制器采用单片机STC12C5A60S2，单片机STC12C5A60S2是STC生产的单时钟/机器周期（1T）的单片机，是高速、低功耗、超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路，8路高速10位A/D转换，针对电机控制，强干扰场合。
所述位置传感器5采用霍尔感应装置，所述霍尔感应装置连接振荡器。
本实用新型的工作原理为：在竖直方向，悬浮磁体6受到重力mg和可控电磁力F的作用，重力与电磁力平衡的时候，F=mg。当悬浮在平衡位置的悬浮磁体6受到竖直方向的扰动时，电磁力F将根据悬浮磁体6的位置变化而增大或减小，从而将悬浮磁体6吸回或推回平衡位置。悬浮磁体6在平衡位置时，靠悬浮磁体6与电磁铁4之间的作用力吸浮。电磁铁4的电磁线圈中的控制电流很小，因此系统的功耗较小，电磁线圈中的电流主要用于控制。假设悬浮磁体6在平衡位置受到向下的扰动，悬浮物偏离原来的平衡位置向下运动，此时位置传感器5检测出悬浮物偏离其平衡位置的位移，控制器将这一信号处理后，输出脉宽调制信号的占空比将增大，此信号输入电机驱动芯片后，将导致电磁力增大，使悬浮磁体6受到的向上的力大于向下的力，则悬浮磁体6回到原来的平衡位置。同理，当悬浮磁体6受到径向的向上的扰动时，吸力减小，悬浮磁体6下移，同样能达到平衡。在水平方向，我们把电磁铁铁芯指向悬浮磁体6的一面打磨圆滑, 使其底端接近于一个球面或锥体。当悬浮磁体6在水平方向上偏离中心平衡位置时,电磁力总是可以分解为垂直方向和水平方向两个分量，水平方向分量使悬浮磁体恢复到中心平衡位置。
Claims (3)
1.一种动态反馈式磁悬浮演示装置，包括底座和支架，其特征是：所述支架的上端连接控制装置，所述控制装置连接电磁铁，所述电磁铁的下端中心设置有位置传感器，所述位置传感器的下端设置有悬浮磁体，所述位置传感器连接所述控制装置。
2.根据权利要求1所述的动态反馈式磁悬浮演示装置，其特征是：所述控制装置包括控制器，所述控制器连接脉冲宽度调节电路，所述脉冲宽度调节电路连接电机驱动芯片，所述电机驱动芯片连接发电机，所述发电机连接所述电磁铁。
3.根据权利要求1所述的动态反馈式磁悬浮演示装置，其特征是：所述位置传感器采用霍尔感应装置，所述霍尔感应装置连接振荡器。
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