一种电磁混合磁悬浮的教学实验装置制造方法
【专利摘要】一种电磁混合磁悬浮的教学实验装置，实验台架由实验台板、台板竖臂和支撑横臂构成，台板竖臂固定在实验台板上，支撑横臂固定在台板竖臂上；其中支撑横臂上经螺栓固定有电磁铁的铁芯，电磁铁的铁芯底部设有霍尔传感器，实验台板置放由永久磁铁和配重物连接构成的实验悬浮物；电磁铁的线圈经导线连接到驱动电路上，霍尔传感器经导线连接到脉宽调制器上，脉宽调制器还分别连电磁铁线圈的驱动电路和多谐振荡器；脉宽调制器和多谐振荡器构成电磁铁线圈驱动电路的控制器，经由电磁铁线圈驱动电路来控制电磁铁的磁力和极性。本实用新型具有结构简单、设计合理等特点，使用方便，利于实验课程的顺利开展。
【专利说明】 一种电磁混合磁悬浮的教学实验装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于教学实验装置【技术领域】，具体是涉及一种电磁混合磁悬浮的教学实验装置。
【背景技术】
[0002]电磁悬浮技术是工业领域的高技术之一，电磁悬浮技术包含有很多物理规律和实验技术。将此实验技术引入到大学物理实验教学课程中，让学生通过项目学习和实验探索，独自完成电磁混合磁悬浮的系统的实验设计、制作、调试，并最终实现物体的悬浮，这对于学生理解和掌握相关原理和技术，启迪思维、提高能力具有重要作用。利用本专利完成的实验装置可实现上述目的。
【发明内容】
[0003]本实用新型主要是解决上述现有技术所存在的技术问题，提供了一种电磁混合磁悬浮的教学实验装置。
[0004]本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的:一种电磁混合磁悬浮的教学实验装置，所述教学实验装置包括实验台架，实验台架由实验台板、台板竖臂和支撑横臂构成，台板竖臂固定在实验台板上，支撑横臂固定在台板竖臂上；其中支撑横臂上经螺栓固定有电磁铁的铁芯，电磁铁的铁芯底部设有霍尔传感器，实验台板置放由永久磁铁和配重物连接构成的实验悬浮物；电磁铁的线圈经导线连接到驱动电路上，霍尔传感器经导线连接到脉宽调制器上，脉宽调制器还分别连电磁铁线圈的驱动电路和多谐振荡器；脉宽调制器和多谐振荡器构成电磁铁线圈驱动电路的控制器，经由电磁铁线圈驱动电路来控制电磁铁的磁力和极性。
[0005]本实用新型主要包括多谐振荡器、脉宽调制器、霍尔传感器、驱动电路、电磁铁、实验悬浮物和实验台架等几个部分。实验可以在九孔面包板上通过学生自组的方式完成电磁混合磁悬浮教学实验，适合大学物理教学中开设课题研究性实验。
[0006]实验时，经由脉宽调制器和多谐振荡器构成的控制器控制电磁铁线圈驱动电路，给电磁铁的线圈通电，并控制其磁力和极性，使得由永久磁铁和配重物连接构成的实验悬浮物悬浮在某一平衡位置处，实验悬浮物的重力与电磁力平衡。当实验悬浮物在平衡位置受到向下的扰动时，实验悬浮物会偏离原来的平衡位置向下运动，此时霍耳传感器所在处的磁场减小，霍耳传感器会将这个信息传给由脉宽调制器和多谐振荡器构成的控制器，控制器将这一信号处理后，通过改变输出脉宽调制信号的占空比来增加电磁铁对实验悬浮物的吸力，使实验悬浮物受到的向上的力大于向下的力，则悬浮物重新回到原来的平衡位置；反之，当实验悬浮物在平衡位置受到向上的扰动时，控制器控制电磁铁对实验悬浮物产生一个斥力，迫使实验悬浮物下移，悬浮物也会重新回到原来的平衡位置，本实用新型通过这种动态控制可以实现实验悬浮物在平衡位置附近动态悬浮。本实用新型具有结构简单、设计合理等特点，实用方便，利于实验课程的顺利开展。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1是本实用新型的一种结构示意图。
[0008]图中，1-实验台板，2-台板竖臂，3-支撑横臂，4-铁芯，5-线圈，6-霍尔传感器，
7-永久磁铁，8-配重物，9-脉宽调制器，10-多谐振荡器，11-驱动电路，12-螺栓。
【具体实施方式】
[0009]下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。
[0010]实施例:参看图1，本实用新型包括实验台架，实验台架由实验台板、台板竖臂和支撑横臂构成，台板竖臂固定在实验台板上，支撑横臂固定在台板竖臂上；其中支撑横臂上经螺栓固定有电磁铁的铁芯，电磁铁的铁芯底部设有霍尔传感器，实验台板置放由永久磁铁和配重物连接构成的实验悬浮物；电磁铁的线圈经导线连接到驱动电路上，霍尔传感器经导线连接到脉宽调制器上，脉宽调制器还分别连电磁铁线圈的驱动电路和多谐振荡器；脉宽调制器和多谐振荡器构成电磁铁线圈驱动电路的控制器，经由电磁铁线圈驱动电路来控制电磁铁的磁力和极性。
[0011]本实用新型主要包括多谐振荡器、脉宽调制器、霍尔传感器、驱动电路、电磁铁、实验悬浮物和实验台架等几个部分。实验可以在九孔面包板上通过学生自组的方式完成电磁混合磁悬浮教学实验，适合大学物理教学中开设课题研究性实验。
[0012]实验时，经由脉宽调制器和多谐振荡器构成的控制器控制电磁铁线圈驱动电路，给电磁铁的线圈通电，并控制其磁力和极性，使得由永久磁铁和配重物连接构成的实验悬浮物悬浮在某一平衡位置处，实验悬浮物的重力与电磁力平衡。当实验悬浮物在平衡位置受到向下的扰动时，实验悬浮物会偏离原来的平衡位置向下运动，此时霍耳传感器所在处的磁场减小，霍耳传感器会将这个信息传给由脉宽调制器和多谐振荡器构成的控制器，控制器将这一信号处理后，通过改变输出脉宽调制信号的占空比来增加电磁铁对实验悬浮物的吸力，使实验悬浮物受到的向上的力大于向下的力，则悬浮物重新回到原来的平衡位置；反之，当实验悬浮物在平衡位置受到向上的扰动时，控制器控制电磁铁对实验悬浮物产生一个斥力，迫使实验悬浮物下移，悬浮物也会重新回到原来的平衡位置，本实用新型通过这种动态控制可以实现实验悬浮物在平衡位置附近动态悬浮。本实用新型具有结构简单、设计合理等特点，实用方便，利于实验课程的顺利开展。
[0013]最后，应当指出，以上实施例仅是本实用新型较有代表性的例子。显然，本实用新型不限于上述实施例，还可以有许多变形。凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均应认为属于本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种电磁混合磁悬浮的教学实验装置，其特征在于所述教学实验装置包括实验台架，实验台架由实验台板、台板竖臂和支撑横臂构成，台板竖臂固定在实验台板上，支撑横臂固定在台板竖臂上；其中支撑横臂上经螺栓固定有电磁铁的铁芯，电磁铁的铁芯底部设有霍尔传感器，实验台板置放由永久磁铁和配重物连接构成的实验悬浮物；电磁铁的线圈经导线连接到驱动电路上，霍尔传感器经导线连接到脉宽调制器上，脉宽调制器还分别连电磁铁线圈的驱动电路和多谐振荡器；脉宽调制器和多谐振荡器构成电磁铁线圈驱动电路的控制器，经由电磁铁线圈驱动电路来控制电磁铁的磁力和极性。
【文档编号】G09B23/18GK204102406SQ201420491521
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年8月28日 优先权日:2014年8月28日
【发明者】赵海发, 刘世刚 申请人:哈尔滨工业大学, 赵海发