数控旋转磁场仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种数控旋转磁场仪，属于电子技术应用和实验应用的领域。
【背景技术】
[0002]在农业工程领域，磁场生物效应研宄已有很多年并形成了相应的磁处理技术，磁处理技术是一种农业物理技术，具有对农作物生理损伤小、快捷和高效等优点，在一定的磁场强度下，能促进动植物的生长发育和带来正面影响的为磁场的正生物学效应。
[0003]在农业工程领域内，农业相关的磁场生物效应研宄不但给农作物增产提供了新方法，也丰富了生物磁学研宄的内容。旋转磁场作用于生物体后，在生物体内引起一系列的生物学效应，同时也为动物临床磁疗提供了理论基础。关于旋转磁场生物效应的研宄，近年来在国内外都取得许多新的进展，目前已有实验研宄了其对于血细胞和血液流变学、组织愈合、酶和自由基、血糖及组织细胞、胆汁、损伤康复、骨愈合、杆菌生长等方面的影响。
[0004]要研宄旋转磁场的生物效应，就要有产生旋转磁场的仪器，现有数控旋转磁场仪器大多是采用交流电来产生旋转磁场，磁场的稳定性差，且与交流电信号的频率和电流的稳定性有很大的关系。本实用新型利用步进电机转速的稳定性和微处理器的控制及逻辑运算能力，结合强磁体磁铁块，能产生稳定的旋转磁场，同时能方便的调节旋转的速度，从而产生不同频率的旋转磁场。
【实用新型内容】
[0005]针对现有的数控旋转磁场仪器的不足，本实用新型的数控旋转磁场仪，采用精确的步进电机带动强磁体磁铁块转动从而形成稳定的旋转磁场，而在数控旋转旋转磁场仪主机内采用微处理器来准确的控制步进电机的转速，采用磁场传感探头测量磁场的强度，并可通过液晶屏显示转速和磁场等信息。
[0006]数控旋转磁场仪包括旋转磁场仪主机和旋转磁场架，旋转磁场仪主机上设置有液晶屏、电机控制接口、磁场测量接口、菜单和选择按键、启动按键、停止按键、转速调节旋钮和方向控制旋钮，旋转磁场仪主机内具有微处理器及微处理器控制电路、步进电机驱动电路、磁场传感放大电路、转速调节电路、液晶驱动和显示电路；旋转磁场架由步进电机、旋转盘、旋转盘上的条形磁铁块和磁场传感探头构成。
[0007]本实用新型旋转磁场仪主机内采用的微处理器是TI公司生产的MSP430F479芯片。它是一款超低功耗的微处理器，它基于真正的正交16位RISCCPU内核，具有16个可单周期全寻址的16位寄存器，3个不同的时钟信号，6种工作模式，耗电电流很小，并可置于省电模式，以中断的方式唤醒，尽可能地降低功耗。MSP430F479具有强大的运算性能、片内包括有精密硬件乘法器、具有60KB的FLASH、2KB的RAM、16位的A/D转换器、高精度比较器等常用资源。通过片内的JTAG调试接口即可完成系统编码的调试，开发环境方便高效。
[0008]本实用新型利用MSP430F479微处理器的控制功能，产生一定频率的脉冲序列精确控制步进电机的转速，从而控制旋转磁场的频率；同时利用片内的16位A/D转换器来实现A/D转换，通过微处理器控制液晶屏显示频率、磁场强度等信息。
[0009]旋转磁场仪主机内的微处理器起着控制和运算的核心作用，保证着各单元电路相互协调和稳定的工作，在旋转磁场仪主机内的电源、微处理器控制电路、步进电机驱动电路和步进电机依次连接；磁场传感探头、磁场传感放大电路和微处理器依次连接；同时转速调节电路和液晶驱动和显示电路也都与微处理器相连接。
[0010]本实用新型选用8相42BY48HJ30B精密步进电机，但其驱动电流较大，直接用微处理器无法驱动，故加入了驱动电路可达500mA的驱动芯片ULN2003，在微处理器的控制下驱动步进电机转动。微处理器的4个I/O端口分别直接与ULN2003的输入相连，ULN2003的输出分别与步进电机的4个输入端相连，从而达到微处理器控制步进电机的目的。
【附图说明】
[0011 ] 图1是旋转磁场仪主机外观图，其中的I是液晶屏、2是电机控制接口、3是磁场测量接口、4是菜单和选择按键、5是启动按键、6是停止按键、7是转速调节旋钮、8是方向控制旋钮。
[0012]图2是旋转磁场架外观图，其中的9是电机控制线，10是步进电机，11是旋转盘，12是条形磁铁块，13是磁场传感探头、14是磁场传感线，15是旋转磁场架底板。
[0013]图3是旋转盘结构图。
[0014]图4是系统电路原理图。
【具体实施方式】
[0015]结合附图，下面具体说明数控旋转磁场仪的工作和电路情况。
[0016]本实用新型的旋转盘上的条形磁铁块一共有六块，都采用钕铁硼材料的强磁体磁铁块，并按图3中的六边对称分布摆放，形成水平的磁场，并随旋转盘的转动再转动。
[0017]将钕铁硼材料的强磁体磁铁块，通过嵌入固定在步进电机的旋转盘上，当步进电机转动时，其强磁体磁铁块产生的磁场也跟着旋转，从而产生旋转的磁场，其步进电机的转速决定着旋转磁场的旋转的频率。
[0018]在使用中，结合旋转磁场仪主机上的转速调节旋钮和方向控制旋钮可对步进电机的转动速度和转动方向进行调节，其启动按键和停止按键可对步进电机的运行和停止进行控制。
[0019]本实用新型的磁场强度测量采用磁场强度传感器和运放来对磁场信号进行采取和放大，其中磁场强度传感器选用了霍尔线性小型集成块UGN350IT，其具有测量体积小、精度高、线性好等特点，将它置于磁场传感探头顶端，同时磁场传感探头的外形结构为梯形，并通过梯形滑槽与旋转磁场架底板相吻合，在使用中，可以通过滑槽取出并放置到需要测量磁场强度的区域，使用非常方便。磁场信号的放大采用运放TL084来构成，将输出信息进行放大后送入微处理器，计算得到并由液晶显示磁场强度。
[0020]旋转磁场仪主机上的电机控制接口和磁场测量接口都采用多芯航空插座。
[0021]本实用新型的液晶显示采用低电压、低功耗带中文字库、采用ST7920控制器的128X64液晶显示屏。它具有4/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，其模块接口方式灵活，操作指令简单、方便，可以显示8X4行16X16点阵的汉字，也可完成图形显示，可构成全中文人机交互图形界面。
[0022]本数控旋转磁场仪采用微处理器实现了精确地控制步进电机的转速，并控制了旋转磁场的频率，旋转磁场仪工作稳定可靠、磁场频率精度高、操作简便，可广泛用于研宄旋转磁场的生物效应测量和相应的实验。
【主权项】
1.一种数控旋转磁场仪，其特征是:数控旋转磁场仪包括旋转磁场仪主机和旋转磁场架，旋转磁场仪主机上设置有液晶屏(I)、电机控制接口(2)、磁场测量接口(3)、菜单和选择按键(4)、启动按键(5)、停止按键￠)、转速调节旋钮(8)和方向控制旋钮(7)，旋转磁场仪主机内具有微处理器及微处理器控制电路、步进电机驱动电路、磁场传感放大电路、转速调节电路、液晶驱动和显示电路；旋转磁场架由步进电机(10)、旋转盘(11)及旋转盘上的条形磁铁块(12)和磁场传感探头(13)构成；其旋转磁场仪主机内的电源、微处理器控制电路、步进电机驱动电路和步进电机依次连接；磁场传感探头、磁场传感放大电路和微处理器依次连接；同时转速调节电路和液晶驱动和显示电路也都与微处理器相连接；其旋转磁场架上的磁场传感探头(13)的外形结构为梯形，并通过梯形滑槽与旋转磁场架底板(15)相吻合。
2.根据权利要求1所述的数控旋转磁场仪，其特征是:其旋转磁场仪主机内的微处理器采用的是TI公司生产的MSP430F479芯片。
3.根据权利要求1所述的数控旋转磁场仪，其特征是:其旋转盘(11)上的条形磁铁块(12)—共有六块，都采用钕铁硼材料的强磁体磁铁块。
【专利摘要】本实用新型涉及一种数控旋转磁场仪，数控旋转磁场仪包括旋转磁场仪主机和旋转磁场架，旋转磁场仪主机上设置有液晶屏、电机控制接口、磁场测量接口、菜单和选择按键、启动按键、停止按键、转速调节旋钮和方向控制旋钮，旋转磁场仪主机内具有微处理器及微处理器控制电路、步进电机驱动电路、磁场传感放大电路、转速调节电路、液晶驱动和显示电路；旋转磁场架由步进电机、旋转盘、旋转盘上的条形磁铁块和磁场传感探头构成。本数控旋转磁场仪采用微处理器实现精确地控制步进电机的转速，从而控制了旋转磁场的频率，同时旋转磁场仪工作稳定可靠、磁场频率精度高、操作简便，可广泛用于研究旋转磁场的生物效应测量和相应的实验。
【IPC分类】A01G7-06
【公开号】CN204335415
【申请号】CN201420787394
【发明人】汪建
【申请人】四川农业大学, 汪建
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2014年12月12日