CN220543692U - 一种交变磁场发生装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种交变磁场发生装置，涉及电磁感应技术领域，解决了直流电机预驱芯片进行霍尔灵敏度检测时需提供交变磁场环境，但现有的测试装置不兼容，且操作繁琐的技术问题。该装置包括电感线圈和控制板，控制板包括MCU芯片、驱动芯片组、H桥功率变换电路和调节单元；MCU芯片、驱动芯片组、H桥功率变换电路、电感线圈依次连接；MCU芯片向驱动芯片组输出驱动信号，控制H桥功率变换电路的通断；调节单元对MCU芯片输出的驱动信号的频率和占空比进行调节；电感线圈根据H桥功率变换电路的通断，产生大小相同、方向相反的电流，得到交变磁场。本实用新型用于提供一种兼容多电机的交变磁场发生装置，能够产生不同强度的交变磁场。

Description

一种交变磁场发生装置

技术领域

本实用新型涉及电磁感应技术领域，尤其涉及一种交变磁场发生装置。

背景技术

对于不同产品的直流电机而言，由于直流电机的预驱电路板不能兼容，不同的产品需要开发不同的电路板，针对每种产品开发对应的测试装置，这样无疑会增加生产成本。在测试过程中需要同时控制好磁场、高斯计探头和被测元件的位置距离，如果仅凭测试人员手动操作很难把控测试的稳定性、一致性和精准性，并且操作很繁琐，特别在产品量产后的批量抽检过程中效率很低。

此外，直流电机预驱芯片出厂前需要对其霍尔灵敏度进行抽测，以防止芯片内置霍尔灵敏度不达标，而导致直流电机在使用中其旋转磁场不能正确翻转。在直流驱动芯片对其进行霍尔灵敏度检测时，需要为其提供交变磁场环境。

在实现本实用新型过程中，实用新型人发现现有技术中至少存在如下问题：

直流电机预驱芯片进行霍尔灵敏度检测时需提供交变磁场环境，但现有的测试装置不兼容，且操作繁琐。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种交变磁场发生装置，以解决现有技术中存在的直流电机预驱芯片进行霍尔灵敏度检测时需提供交变磁场环境，但现有的测试装置不兼容，且操作繁琐的技术问题。本实用新型提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

本实用新型提供的一种交变磁场发生装置，包括：电感线圈和控制板，所述控制板包括MCU芯片、驱动芯片组、H桥功率变换电路和调节单元；

所述MCU芯片、驱动芯片组、H桥功率变换电路、电感线圈依次连接；所述MCU芯片向所述驱动芯片组输出驱动信号，控制所述H桥功率变换电路的通断；所述调节单元对所述MCU芯片输出的所述驱动信号的频率和占空比进行调节；所述电感线圈根据所述H桥功率变换电路的通断，产生大小相同、方向相反的电流，得到交变磁场。

优选的，所述H桥功率变换电路包括MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3和MOS管Q4；

所述MOS管Q1、MOS管Q3的源极分别与所述MOS管Q2、MOS管Q4的漏极连接；所述电感线圈的负极连接到所述MOS管Q1的源极与所述MOS管Q2的漏极之间，所述电感线圈的正极连接到所述MOS管Q3的源极与所述MOS管Q4的漏极之间。

优选的，所述MCU芯片的型号为HK32F103C8T6。

优选的，所述MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3、MOS管Q4均为N沟道MOS管。

优选的，所述驱动芯片组包括第一驱动芯片U4和第二驱动芯片U5，所述MOS管Q1、MOS管Q3的栅极分别与所述第一驱动芯片U4、第二驱动芯片U5的HO接口连接；所述MOS管Q2、MOS管Q4的栅极分别与所述第一驱动芯片U4、第二驱动芯片U5的LO接口连接。

优选的，所述电感线圈的正极、负极分别与所述第二驱动芯片U5、第一驱动芯片U4的VS接口连接，所述第二驱动芯片U5、第一驱动芯片U4驱动所述电感线圈产生不同方向的驱动电流。

优选的，所述MCU芯片的第29引脚、第26引脚分别与所述第一驱动芯片U4的HIN接口、LIN接口连接；所述MCU芯片的第30引脚、第27引脚分别与所述第二驱动芯片U5的HIN接口、LIN接口连接。

优选的，所述调节单元包括调节电路和调节旋钮，所述调节旋钮包括调频率旋钮和调占空比旋钮；所述调频率旋钮与所述调占空比旋钮通过所述调节电路与所述H桥功率变换电路连接，分别用于调节所述驱动信号的频率和占空比。

优选的，所述调节电路包括第一运放器、第二运放器、第一二极管和第二二极管；所述第一驱动芯片U4的LO接口同时与所述第一运放器的同相输入端、所述第一二极管的正极连接，所述第一运放器的反向输入端同时与所述第一二极管的负极、所述调节旋钮的硬件接口连接；所述第二驱动芯片U5的LO接口同时与所述第二运放器的同相输入端、所述第二二极管的正极连接，所述第一运放器的反向输入端与所述第一二极管的负极连接后接地；所述第一运放器、第二运放器的输出端分别与所述MCU芯片的第18引脚、第19引脚连接。

优选的，所述控制板还包括直流电源；所述直流电源的正极同时与所述MOS管Q1、MOS管Q3的漏极连接；所述直流电源的负极与所述MOS管Q2、MOS管Q4的源极连接后接地。

实施本实用新型上述技术方案中的一个技术方案，具有如下优点或有益效果：

本实用新型通过MCU芯片向驱动芯片组发送PWM信号，驱动芯片组接收后向H桥功率变换电路输出驱动信号，控制H桥功率变换电路的通断，进而控制电感线圈产生大小相同、方向相反的交变电流，产生交变磁场。其中，本实用新型还设置有调节单元，能够对MCU芯片发送的PWM信号的频率和占空比进行调节，进而调节装置产生的交变磁场的强度。本实用新型通过提供一种交变磁场发生装置，在产生交变磁场的同时，根据需求对交变磁场进行调节。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，附图中：

图1是本实用新型实施例的结构示意图；

图2是本实用新型实施例的MCU芯片引脚图；

图3是本实用新型实施例的第一驱动芯片U4的电路连接图；

图4是本实用新型实施例的第二驱动芯片U5的电路连接图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下文将要描述的各种示例性实施例将要参考相应的附图，这些附图构成了示例性实施例的一部分，其中描述了实现本实用新型可能采用的各种示例性实施例。除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。应明白，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实用新型公开的一些方面相一致的流程、方法和装置等的例子，还可使用其他的实施例，或者对本文列举的实施例进行结构和功能上的修改，而不会脱离本实用新型的范围和实质。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”等指示的是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的元件必须具有的特定的方位、以特定的方位构造和操作。术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。术语“多个”的含义是两个或两个以上。术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接、可拆卸连接、一体连接、机械连接、电连接、通信连接、直接相连、通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

为了说明本实用新型所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分。

实施例一：

如图1所示，本实用新型提供了一种交变磁场发生装置，包括：电感线圈和控制板，控制板包括MCU芯片、驱动芯片组、H桥功率变换电路和调节单元；

MCU芯片、驱动芯片组、H桥功率变换电路、电感线圈依次连接；MCU芯片向驱动芯片组输出驱动信号，控制H桥功率变换电路的通断；调节单元对MCU芯片输出的驱动信号的频率和占空比进行调节；电感线圈根据H桥功率变换电路的通断，产生大小相同、方向相反的电流，得到交变磁场。

作为可选的实施方式，H桥功率变换电路包括MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3和MOS管Q4；

MOS管Q1、MOS管Q3的源极分别与MOS管Q2、MOS管Q4的漏极连接；电感线圈的负极连接到MOS管Q1的源极与MOS管Q2的漏极之间，电感线圈的正极连接到MOS管Q3的源极与MOS管Q4的漏极之间。

作为可选的实施方式，MCU芯片的型号为HK32F103C8T6。

作为可选的实施方式，MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3、MOS管Q4均为N沟道MOS管。

作为可选的实施方式，驱动芯片组包括第一驱动芯片U4和第二驱动芯片U5，MOS管Q1、MOS管Q3的栅极分别与第一驱动芯片U4、第二驱动芯片U5的HO接口连接；MOS管Q2、MOS管Q4的栅极分别与第一驱动芯片U4、第二驱动芯片U5的LO接口连接。

作为可选的实施方式，电感线圈的正极、负极分别与第二驱动芯片U5、第一驱动芯片U4的VS接口连接，第二驱动芯片U5、第一驱动芯片U4驱动电感线圈产生不同方向的驱动电流。

作为可选的实施方式，MCU芯片的第29引脚、第26引脚分别与第一驱动芯片U4的HIN接口、LIN接口连接；MCU芯片的第30引脚、第27引脚分别与第二驱动芯片U5的HIN接口、LIN接口连接。

作为可选的实施方式，调节单元包括调节电路和调节旋钮，调节旋钮包括调频率旋钮和调占空比旋钮；调频率旋钮与调占空比旋钮通过调节电路与H桥功率变换电路连接，分别用于调节驱动信号的频率和占空比。

作为可选的实施方式，调节电路包括第一运放器、第二运放器、第一二极管和第二二极管；第一驱动芯片U4的LO接口同时与第一运放器的同相输入端、第一二极管的正极连接，第一运放器的反向输入端同时与第一二极管的负极、调节旋钮的硬件接口连接；第二驱动芯片U5的LO接口同时与第二运放器的同相输入端、第二二极管的正极连接，第一运放器的反向输入端与第一二极管的负极连接后接地；第一运放器、第二运放器的输出端分别与MCU芯片的第18引脚、第19引脚连接。

作为可选的实施方式，控制板还包括直流电源；直流电源的正极同时与MOS管Q1、MOS管Q3的漏极连接；直流电源的负极与MOS管Q2、MOS管Q4的源极连接后接地。

具体的，本实用新型通过MCU芯片向驱动芯片组发送PWM信号，驱动芯片组接收后向H桥功率变换电路输出驱动信号，控制H桥功率变换电路的通断，进而控制电感线圈产生大小相同、方向相反的交变电流，产生交变磁场。其中，本实用新型还设置有调节单元，能够对MCU芯片发送的PWM信号的频率和占空比进行调节，进而调节装置产生的交变磁场的强度。本实用新型通过提供一种交变磁场发生装置，在产生交变磁场的同时，根据需求对交变磁场进行调节。

本实用新型的实现原理为：

如图1所示，本实用新型通过MCU芯片产生激励信号(PWM信号)，再经驱动芯片组处理发出逻辑驱动波形对MOS管进行通、断管理，控制电感线圈产生大小相同、方向相反的交变电流，进而产生交变磁场。控制板上的显示屏上显示出所设置的频率和占空比大小，用户通过控制板上的调频率旋钮和调占空比旋钮能够对MCU芯片产生的激励信号进行调节。

控制板是由直流电源DC、H桥功率变换电路、MCU芯片、驱动芯片组、显示屏和调节单元等组成。电感线圈是在圆柱体铁芯上绕制线圈，将绕制线圈的首、尾两根线引出两根接线，分别接在H桥功率变换电路的两个桥臂上的B点和A点。其中，H桥功率变换电流的两个桥臂上的B点和A点分别连接的是电感线圈的正负极(“+”端和“-”端)。

H桥功率变换电路由直流电源DC、4个MOS管以及电阻、电容、二极管等元器件组成。4个MOS管分别为图1上所示的Q1、Q2、Q3和Q4，该4个MOS管均为N沟道MOS管。

如图2所示，MCU芯片即为U9，其型号为HK32F103C8T6。MCU芯片的第26引脚、第27引脚、第29引脚和第30引脚与驱动芯片组连接，用于发出PWM信号，使驱动芯片组向H桥功率变换电路输出驱动波形。

如图3和图4所示，U4和U5均是驱动芯片，组成驱动芯片组。MCU芯片产生逻辑激励信号，给驱动芯片组做输入信号，驱动芯片组的输出分别给4个NMOS管发出合适的驱动波形，通过控制H桥功率变换电路上的MOS管关、断，即可控制电感线圈产生大小相同、方向相反的交变电流，进而产生交变磁场。需要说明的是，H桥功率变换电路上同侧的MOS管通常不会同时关断，以防止电路短路。

若设置电感线圈的正极(“+”端)的流入方向为电流正方向，此时H桥变换电路上的MOS管Q1和MOS管Q4断开，MOS管Q2和MOS管Q3闭合导通。MCU芯片的第26引脚和第30引脚分别向第一驱动芯片U4的LIN接口、第二驱动芯片U5的HIN接口输入高电平信号，驱动芯片组接收逻辑信号后，第一驱动芯片U4的LO接口、第二驱动芯片U5的HO接口分别输出高电平，此时MOS管Q2和MOS管Q3的栅极接收到高电平闭合导通。电流从直流电机的正极出发，经由MOS管Q3，通过H桥功率变换电路的桥臂上的B点到达电感线圈的正极(“+”端)。电感线圈通电后，通过负极端流向H桥功率变换电路的桥臂上的A点到达MOS管Q2处，通过MOS管Q2的源极连接到地。至此，电感线圈获取到一个方向的电流，并产生感应磁场。

若设置电感线圈的负极(“-”端)的流入方向为电流正方向，此时H桥变换电路上的MOS管Q2和MOS管Q3断开，MOS管Q1和MOS管Q4闭合导通。MCU芯片的第29引脚和第27引脚分别向第一驱动芯片U4的HIN接口、第二驱动芯片U5的LIN接口输入高电平信号，驱动芯片组接收逻辑信号后，第一驱动芯片U4的HO接口、第二驱动芯片U5的LO接口分别输出高电平，此时MOS管Q1和MOS管Q4的栅极接收到高电平闭合导通。电流从直流电机的正极出发，经由MOS管Q1，通过H桥功率变换电路的桥臂上的A点到达电感线圈的负极(“-”端)。电感线圈通电后，通过正极(“+”端)流向H桥功率变换电路的桥臂上的B点到达MOS管Q4处，通过MOS管Q4的源极连接到地。至此，电感线圈获取到另一个方向的电流，并产生感应磁场。

且由于电感线圈接收的感应电流的大小是一致的，所以改变H桥功率变换电路内不同MOS管的通断，即可获得不同方向、相同大小的感应电流，进而产生不同方向、相同大小的感应磁场，也即交变磁场。

进一步的，第一驱动芯片U4、第二驱动芯片U5连接的运放器对接收到的信号进行放大后分别通过MCU的第18引脚、第19引脚传输至MCU芯片进行处理。

显示屏对输出信号的频率和占空比进行显示，用户通过调节旋钮能够调节MCU芯片的输出信号的频率和占空比，根据不同的需求获取不同强度的交变磁场。

如图3所示，H3和H4是调节旋钮接入电路的硬件接口，调节旋钮通过该硬件接口与MCU芯片连接，对MCU芯片向驱动芯片发送的激励信号进行调节，进而控制驱动芯片组的输出驱动波形的频率和占空比，得到不同强度的交变磁场。

实施例仅是一个特例，并不表明本实用新型就这样一种实现方式。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，本领域技术人员知悉，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等同替换。另外，在本实用新型的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本实用新型的精神和范围。因此，本实用新型不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种交变磁场发生装置，其特征在于，包括：电感线圈和控制板，所述控制板包括MCU芯片、驱动芯片组、H桥功率变换电路和调节单元；

所述MCU芯片、驱动芯片组、H桥功率变换电路、电感线圈依次连接；所述MCU芯片向所述驱动芯片组输出驱动信号，控制所述H桥功率变换电路的通断；所述调节单元对所述MCU芯片输出的所述驱动信号的频率和占空比进行调节；所述电感线圈根据所述H桥功率变换电路的通断，产生大小相同、方向相反的电流，得到交变磁场。

2.根据权利要求1所述的一种交变磁场发生装置，其特征在于，所述H桥功率变换电路包括MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3和MOS管Q4；

所述MOS管Q1、MOS管Q3的源极分别与所述MOS管Q2、MOS管Q4的漏极连接；所述电感线圈的负极连接到所述MOS管Q1的源极与所述MOS管Q2的漏极之间，所述电感线圈的正极连接到所述MOS管Q3的源极与所述MOS管Q4的漏极之间。

3.根据权利要求2所述的一种交变磁场发生装置，其特征在于，所述MCU芯片的型号为HK32F103C8T6。

4.根据权利要求3所述的一种交变磁场发生装置，其特征在于，所述MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3、MOS管Q4均为N沟道MOS管。

5.根据权利要求3所述的一种交变磁场发生装置，其特征在于，所述驱动芯片组包括第一驱动芯片U4和第二驱动芯片U5，所述MOS管Q1、MOS管Q3的栅极分别与所述第一驱动芯片U4、第二驱动芯片U5的HO接口连接；所述MOS管Q2、MOS管Q4的栅极分别与所述第一驱动芯片U4、第二驱动芯片U5的LO接口连接。

6.根据权利要求5所述的一种交变磁场发生装置，其特征在于，所述电感线圈的正极、负极分别与所述第二驱动芯片U5、第一驱动芯片U4的VS接口连接，所述第二驱动芯片U5、第一驱动芯片U4驱动所述电感线圈产生不同方向的驱动电流。

7.根据权利要求5所述的一种交变磁场发生装置，其特征在于，所述MCU芯片的第29引脚、第26引脚分别与所述第一驱动芯片U4的HIN接口、LIN接口连接；所述MCU芯片的第30引脚、第27引脚分别与所述第二驱动芯片U5的HIN接口、LIN接口连接。

8.根据权利要求5所述的一种交变磁场发生装置，其特征在于，所述调节单元包括调节电路和调节旋钮，所述调节旋钮包括调频率旋钮和调占空比旋钮；所述调频率旋钮与所述调占空比旋钮通过所述调节电路与所述H桥功率变换电路连接，分别用于调节所述驱动信号的频率和占空比。

9.根据权利要求8所述的一种交变磁场发生装置，其特征在于，所述调节电路包括第一运放器、第二运放器、第一二极管和第二二极管；所述第一驱动芯片U4的LO接口同时与所述第一运放器的同相输入端、所述第一二极管的正极连接，所述第一运放器的反向输入端同时与所述第一二极管的负极、所述调节旋钮的硬件接口连接；所述第二驱动芯片U5的LO接口同时与所述第二运放器的同相输入端、所述第二二极管的正极连接，所述第一运放器的反向输入端与所述第一二极管的负极连接后接地；所述第一运放器、第二运放器的输出端分别与所述MCU芯片的第18引脚、第19引脚连接。

10.根据权利要求2所述的一种交变磁场发生装置，其特征在于，所述控制板还包括直流电源；所述直流电源的正极同时与所述MOS管Q1、MOS管Q3的漏极连接；所述直流电源的负极与所述MOS管Q2、MOS管Q4的源极连接后接地。