一種電磁混合磁懸浮的教學實驗裝置製造方法
2023-11-02 12:56:32
一種電磁混合磁懸浮的教學實驗裝置製造方法
【專利摘要】一種電磁混合磁懸浮的教學實驗裝置，實驗臺架由實驗臺板、臺板豎臂和支撐橫臂構成，臺板豎臂固定在實驗臺板上，支撐橫臂固定在臺板豎臂上；其中支撐橫臂上經螺栓固定有電磁鐵的鐵芯，電磁鐵的鐵芯底部設有霍爾傳感器，實驗臺板置放由永久磁鐵和配重物連接構成的實驗懸浮物；電磁鐵的線圈經導線連接到驅動電路上，霍爾傳感器經導線連接到脈寬調製器上，脈寬調製器還分別連電磁鐵線圈的驅動電路和多諧振蕩器；脈寬調製器和多諧振蕩器構成電磁鐵線圈驅動電路的控制器，經由電磁鐵線圈驅動電路來控制電磁鐵的磁力和極性。本實用新型具有結構簡單、設計合理等特點，使用方便，利於實驗課程的順利開展。
【專利說明】 一種電磁混合磁懸浮的教學實驗裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於教學實驗裝置【技術領域】，具體是涉及一種電磁混合磁懸浮的教學實驗裝置。
【背景技術】
[0002]電磁懸浮技術是工業領域的高技術之一，電磁懸浮技術包含有很多物理規律和實驗技術。將此實驗技術引入到大學物理實驗教學課程中，讓學生通過項目學習和實驗探索，獨自完成電磁混合磁懸浮的系統的實驗設計、製作、調試，並最終實現物體的懸浮，這對於學生理解和掌握相關原理和技術，啟迪思維、提高能力具有重要作用。利用本專利完成的實驗裝置可實現上述目的。
【發明內容】
[0003]本實用新型主要是解決上述現有技術所存在的技術問題，提供了一種電磁混合磁懸浮的教學實驗裝置。
[0004]本實用新型的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的:一種電磁混合磁懸浮的教學實驗裝置，所述教學實驗裝置包括實驗臺架，實驗臺架由實驗臺板、臺板豎臂和支撐橫臂構成，臺板豎臂固定在實驗臺板上，支撐橫臂固定在臺板豎臂上；其中支撐橫臂上經螺栓固定有電磁鐵的鐵芯，電磁鐵的鐵芯底部設有霍爾傳感器，實驗臺板置放由永久磁鐵和配重物連接構成的實驗懸浮物；電磁鐵的線圈經導線連接到驅動電路上，霍爾傳感器經導線連接到脈寬調製器上，脈寬調製器還分別連電磁鐵線圈的驅動電路和多諧振蕩器；脈寬調製器和多諧振蕩器構成電磁鐵線圈驅動電路的控制器，經由電磁鐵線圈驅動電路來控制電磁鐵的磁力和極性。
[0005]本實用新型主要包括多諧振蕩器、脈寬調製器、霍爾傳感器、驅動電路、電磁鐵、實驗懸浮物和實驗臺架等幾個部分。實驗可以在九孔麵包板上通過學生自組的方式完成電磁混合磁懸浮教學實驗，適合大學物理教學中開設課題研究性實驗。
[0006]實驗時，經由脈寬調製器和多諧振蕩器構成的控制器控制電磁鐵線圈驅動電路，給電磁鐵的線圈通電，並控制其磁力和極性，使得由永久磁鐵和配重物連接構成的實驗懸浮物懸浮在某一平衡位置處，實驗懸浮物的重力與電磁力平衡。當實驗懸浮物在平衡位置受到向下的擾動時，實驗懸浮物會偏離原來的平衡位置向下運動，此時霍耳傳感器所在處的磁場減小，霍耳傳感器會將這個信息傳給由脈寬調製器和多諧振蕩器構成的控制器，控制器將這一信號處理後，通過改變輸出脈寬調製信號的佔空比來增加電磁鐵對實驗懸浮物的吸力，使實驗懸浮物受到的向上的力大於向下的力，則懸浮物重新回到原來的平衡位置；反之，當實驗懸浮物在平衡位置受到向上的擾動時，控制器控制電磁鐵對實驗懸浮物產生一個斥力，迫使實驗懸浮物下移，懸浮物也會重新回到原來的平衡位置，本實用新型通過這種動態控制可以實現實驗懸浮物在平衡位置附近動態懸浮。本實用新型具有結構簡單、設計合理等特點，實用方便，利於實驗課程的順利開展。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]圖1是本實用新型的一種結構示意圖。
[0008]圖中，1-實驗臺板，2-臺板豎臂，3-支撐橫臂，4-鐵芯，5-線圈，6-霍爾傳感器，
7-永久磁鐵，8-配重物，9-脈寬調製器，10-多諧振蕩器，11-驅動電路，12-螺栓。
【具體實施方式】
[0009]下面通過實施例，並結合附圖，對本實用新型的技術方案作進一步具體的說明。
[0010]實施例:參看圖1，本實用新型包括實驗臺架，實驗臺架由實驗臺板、臺板豎臂和支撐橫臂構成，臺板豎臂固定在實驗臺板上，支撐橫臂固定在臺板豎臂上；其中支撐橫臂上經螺栓固定有電磁鐵的鐵芯，電磁鐵的鐵芯底部設有霍爾傳感器，實驗臺板置放由永久磁鐵和配重物連接構成的實驗懸浮物；電磁鐵的線圈經導線連接到驅動電路上，霍爾傳感器經導線連接到脈寬調製器上，脈寬調製器還分別連電磁鐵線圈的驅動電路和多諧振蕩器；脈寬調製器和多諧振蕩器構成電磁鐵線圈驅動電路的控制器，經由電磁鐵線圈驅動電路來控制電磁鐵的磁力和極性。
[0011]本實用新型主要包括多諧振蕩器、脈寬調製器、霍爾傳感器、驅動電路、電磁鐵、實驗懸浮物和實驗臺架等幾個部分。實驗可以在九孔麵包板上通過學生自組的方式完成電磁混合磁懸浮教學實驗，適合大學物理教學中開設課題研究性實驗。
[0012]實驗時，經由脈寬調製器和多諧振蕩器構成的控制器控制電磁鐵線圈驅動電路，給電磁鐵的線圈通電，並控制其磁力和極性，使得由永久磁鐵和配重物連接構成的實驗懸浮物懸浮在某一平衡位置處，實驗懸浮物的重力與電磁力平衡。當實驗懸浮物在平衡位置受到向下的擾動時，實驗懸浮物會偏離原來的平衡位置向下運動，此時霍耳傳感器所在處的磁場減小，霍耳傳感器會將這個信息傳給由脈寬調製器和多諧振蕩器構成的控制器，控制器將這一信號處理後，通過改變輸出脈寬調製信號的佔空比來增加電磁鐵對實驗懸浮物的吸力，使實驗懸浮物受到的向上的力大於向下的力，則懸浮物重新回到原來的平衡位置；反之，當實驗懸浮物在平衡位置受到向上的擾動時，控制器控制電磁鐵對實驗懸浮物產生一個斥力，迫使實驗懸浮物下移，懸浮物也會重新回到原來的平衡位置，本實用新型通過這種動態控制可以實現實驗懸浮物在平衡位置附近動態懸浮。本實用新型具有結構簡單、設計合理等特點，實用方便，利於實驗課程的順利開展。
[0013]最後，應當指出，以上實施例僅是本實用新型較有代表性的例子。顯然，本實用新型不限於上述實施例，還可以有許多變形。凡是依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均應認為屬於本實用新型的保護範圍。
【權利要求】
1.一種電磁混合磁懸浮的教學實驗裝置，其特徵在於所述教學實驗裝置包括實驗臺架，實驗臺架由實驗臺板、臺板豎臂和支撐橫臂構成，臺板豎臂固定在實驗臺板上，支撐橫臂固定在臺板豎臂上；其中支撐橫臂上經螺栓固定有電磁鐵的鐵芯，電磁鐵的鐵芯底部設有霍爾傳感器，實驗臺板置放由永久磁鐵和配重物連接構成的實驗懸浮物；電磁鐵的線圈經導線連接到驅動電路上，霍爾傳感器經導線連接到脈寬調製器上，脈寬調製器還分別連電磁鐵線圈的驅動電路和多諧振蕩器；脈寬調製器和多諧振蕩器構成電磁鐵線圈驅動電路的控制器，經由電磁鐵線圈驅動電路來控制電磁鐵的磁力和極性。
【文檔編號】G09B23/18GK204102406SQ201420491521
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年8月28日 優先權日:2014年8月28日
【發明者】趙海發, 劉世剛 申請人:哈爾濱工業大學, 趙海發