一种螺线管磁场实验仪的制作方法

文档序号:15655493发布日期:2018-10-12 23:48阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种螺线管磁场实验仪,包括螺线管和霍尔元件,霍尔元件包括霍尔电流输入端和霍尔电压输出端,霍尔电流输入端包括霍尔元件的Vcc端和霍尔元件的GND端,霍尔电压输出端包括霍尔元件的out1端和霍尔元件的out2端,其特征在于,还包括单片机控制模块、霍尔电流模块、霍尔电压模块、螺线管电流模块、用于调节霍尔元件电流方向和螺线管电流方向的继电器控制模块、霍尔电压模块,所述螺线管电连接所述螺线管电流模块,所述霍尔电流输入端、所述霍尔电压输出端、所述霍尔电流模块、所述螺线管电流模块、所述霍尔电压模块分别连接所述继电器控制模块,所述霍尔电流模块、所述螺线管电流模块、所述霍尔电压模块、所述继电器控制模块分别连接所述单片机控制模块。

2.根据权利要求1所述的一种螺线管磁场实验仪,其特征在于,所述霍尔电流模块包括TLV5616数模转换芯片(U3)、ADS7816模数转换芯片(U4)、LM358运算放大器芯片(U5)、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、TIP50三极管(Q1);所述TLV5616数模转换芯片(U3)的DIN端、SCLK端、CS端、FS端均连接所述单片机控制模块,所述TLV5616数模转换芯片(U3)的VDD端、REFIN端之间串联电阻R2,所述TLV5616数模转换芯片(U3)的VDD端+5V供电,所述TLV5616数模转换芯片(U3)的GND端、REFIN端之间串联电阻R3,所述TLV5616数模转换芯片(U3)的GND端接地,所述TLV5616数模转换芯片(U3)的OUT端与所述LM358运算放大器芯片(U5)的in+端之间串联电阻R6;

所述ADS7816模数转换芯片(U4)的Vref端、Vcc端均+5V供电,所述ADS7816模数转换芯片(U4)的+in端和所述LM358运算放大器芯片(U5)的in-端之间串联电阻R5,所述ADS7816模数转换芯片(U4)的-in端、GND端均接地,所述ADS7816模数转换芯片(U4)的clock端、Dout端均分别连接所述单片机控制模块、所述螺线管电流模块,所述ADS7816模数转换芯片(U4)的+in端与电阻R5之间的节点串联电阻R7后接地;

所述LM358运算放大器芯片(U5)的Vcc-端接地,所述LM358运算放大器芯片(U5)的out1端与所述TIP50三极管(Q1)的基极之间串联电阻R4,所述LM358运算放大器芯片(U5)的Vcc+端+12V供电,所述TIP50三极管(Q1)的集电极+12V供电,所述TIP50三极管(Q1)的发射极连接所述继电器控制模块。

3.根据权利要求2所述的一种螺线管磁场实验仪,其特征在于,所述螺线管电流模块包括恒流源电路、TLV5616数模转换芯片(U7)、ADS7816模数转换芯片(U8)、电阻R9、电阻R10、电阻R12、电阻R13、电阻R14、二极管D3、电容C4,所述TLV5616数模转换芯片(U7)的DIN端、SCLK端、FS端对应连接所述TLV5616数模转换芯片(U3)的DIN端、SCLK端、FS端,所述TLV5616数模转换芯片(U7)的CS端连接所述单片机控制模块,所述TLV5616数模转换芯片(U7)的VDD端与GND端之间串联电阻R9、电阻R10,电阻R9、电阻R10之间的节点连接所述TLV5616数模转换芯片(U7)的REFIN端,所述TLV5616数模转换芯片(U7)的VDD端+5V供电,所述TLV5616数模转换芯片(U7)的OUT端串联电阻R13后连接所述恒流源电路;所述ADS7816模数转换芯片(U4)的clock端、Dout端分别连接所述ADS7816模数转换芯片(U8)的clock端、Dout端,所述ADS7816模数转换芯片(U8)Vref端、Vcc端均+5V供电,所述ADS7816模数转换芯片(U8)的+in端串联电阻R12后连接所述恒流源电路,所述ADS7816模数转换芯片(U8)的-in端、GND端接地,所述ADS7816模数转换芯片(U8)的CS端连接所述单片机控制模块,所述ADS7816模数转换芯片(U8)的+in端与电阻R12之间的节点串联电阻R14后接GND1。

4.根据权利要求3所述的一种螺线管磁场实验仪,其特征在于,所述恒流源电路包括LM358运算放大器芯片(U9)、电阻R11、TIP50三极管(Q3)和BU406三极管(Q4),所述LM358运算放大器芯片(U9)的VCC-端接地,所述TLV5616数模转换芯片(U7)的OUT端联电阻R13后连接LM358运算放大器芯片(U9)的in+端,所述ADS7816模数转换芯片(U8)的+in端串联电阻R12后连接LM358运算放大器芯片(U9)的in-端,LM358运算放大器芯片(U9)的out1端串联电阻R11后连接TIP50三极管(Q3)的基极,所述TIP50三极管(Q3)的集电极和所述BU406三极管(Q4)的集电极均+15V供电,所述TIP50三极管(Q3)的发射极连接所述BU406三极管(Q4)的基极,所述BU406三极管(Q4)的发射极串联电阻R14后接地。

5.根据权利要求4所述的一种螺线管磁场实验仪,其特征在于,所述霍尔电压模块包括光耦隔离电路、数模和模数转换电路和小信号放大电路,所述数模和模数转换电路包括ADS7816模数转换芯片(U14),所述ADS7816模数转换芯片(U14)分别连接所述光耦隔离电路、所述小信号放大电路,所述ADS7816模数转换芯片(U14)的Vcc端和Vref端均+5V供电,所述ADS7816模数转换芯片(U14)的GND端和-in端均接地。

6.根据权利要求5所述的一种螺线管磁场实验仪,其特征在于,所述光耦隔离电路包括6N137光耦芯片(U11)、6N137光耦芯片(U12)、6N137光耦芯片(U13)、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20和电阻R21,所述6N137光耦芯片(U11)的-端连接所述单片机控制模块,所述6N137光耦芯片(U11)的VCC端与Vc端之间串联电阻R17,所述6N137光耦芯片(U11)的VCC端+5V供电,所述6N137光耦芯片(U11)的GND端接地,所述6N137光耦芯片(U11)的Vc端连接所述ADS7816模数转换芯片(U14)的CS端;

所述6N137光耦芯片(U11)的-端串联电阻R16、电阻R18后连接所述6N137光耦芯片(U12)的Vc端,电阻R16、电阻R18之间的节点分别连接所述6N137光耦芯片(U12)的VCC端、串联电阻R20后连接所述6N137光耦芯片(U13)的+端,所述6N137光耦芯片(U12)的VCC端+5V供电,所述6N137光耦芯片(U12)的-端连接所述ADS7816模数转换芯片(U14)的Dout端,所述6N137光耦芯片(U12)的+端串联电阻R19、电阻R21后连接所述6N137光耦芯片(U13)的Vc端,所述6N137光耦芯片(U13)的VCC端+5V供电,所述6N137光耦芯片(U13)的GND端接地,所述6N137光耦芯片(U12)的GND端接地,所述6N137光耦芯片(U13)的Vc端连接所述ADS7816模数转换芯片(U14)的clock端。

7.根据权利要求6所述的一种螺线管磁场实验仪,其特征在于,所述小信号放大电路包括UA741运算放大器(U15)、UA741运算放大器(U16)、电容C5、电容C6、电容C7、电阻R22、电阻R23、电阻R24、滑动电阻R25、电阻R26、电阻R27和电阻R28,

所述ADS7816模数转换芯片(U14)的+in端串联电容C6后接地,所述ADS7816模数转换芯片(U14)的+in端、电容C7的正极、电容C7的负极、UA741运算放大器(U16)的in-端依次串联,电容C7上并联电阻R26,UA741运算放大器(U16)的in-端串联电阻R27后接地,UA741运算放大器(U16)的VCC+端+5V供电,UA741运算放大器(U16)的in+端串联电阻R28后连接UA741运算放大器(U15)的vo端;滑动电阻R25的滑动端连接UA741运算放大器(U15)的VCC-端,UA741运算放大器(U15)的VCC-端-5V供电,UA741运算放大器(U15)的两个set端之间串联滑动电阻R25,UA741运算放大器(U15)的in-端串联电阻R23后接地,UA741运算放大器(U15)的in-端串联电阻R22后连接UA741运算放大器(U15)的vo端,UA741运算放大器(U15)的in+端串联电阻R24、电容C5正极后接地,电阻R24、电容C5正极之间的节点连接所述继电器控制模块。

8.根据权利要求7所述的一种螺线管磁场实验仪,其特征在于,所述继电器控制模块包括霍尔电流输入换向电路、螺线管电流输入换向电路和霍尔电压换向电路,

所述霍尔电流输入换向电路包括继电器一(U6)、二极管D1、电阻R8和S9013三极管(Q2),所述继电器一(U6)的6号端口串联电阻R7后接地,TIP50三极管(Q1)的发射极连接所述继电器一(U6)的3号端口,所述继电器一(U6)的1号端口和7号端口连接霍尔电流输入端的一端,所述继电器一(U6)的2号端口和8号端口连接霍尔电流输入端的另一端,所述继电器一(U6)的5号端口串联二极管D1后+12V供电,所述继电器一(U6)的4号端口+12V供电,所述继电器一(U6)的5号端口连接所述S9013三极管(Q2)的集电极,所述S9013三极管(Q2)的发射极接地,S9013三极管(Q2)的基极串联电阻R8后连接所述单片机控制模块;

所述螺线管电流输入换向电路包括继电器二(U10)、二极管D2、电阻R15和S9013三极管(Q5),继电器二(U10)的1号端口、7号端口连接螺纹管的一端,继电器二(U10)的2号端口、8号端口连接螺纹管的另一端,继电器二(U10)的3号端口连接GND1、继电器二(U10)的6号端口连接GND2,GND1连接二极管D3负极,GND2连接二极管D3正极,电容C4正极并联二极管D3负极,电容C4负极并联二极管D3正极;

所述霍尔电压换向电路包括继电器三(U17)、二极管(D4)、电阻R29和S9013三极管(Q6),电阻R24、电容C5正极之间的节点连接继电器三(U17)的3号端口,继电器三(U17)的1号端口、7号端口连接霍尔电压输出端的一端,继电器三(U17)的2号端口、8号端口连接霍尔电压输出端的另一端,继电器三(U17)的6号端口接地,继电器三(U17)的4号端口+12V供电,继电器三(U17)的5号端口串联二极管D4正极后连接继电器三(U17)的4号端口,继电器三(U17)的5号端口连接S9013三极管(Q6)的集电极,S9013三极管(Q6)发射极接地,S9013三极管(Q6)的基极串联电阻R29后连接所述单片机控制模块。

9.根据权利要求8所述的一种螺线管磁场实验仪,其特征在于,所述单片机控制模块包括触控屏、STC89C52RC芯片、上拉排阻(U2)、复位开关S1、电容C1、电阻R1、电容C2、电容C3、12M晶振X1,所述上拉排阻(U2)有18个引脚,所述上拉排阻(U2)的10口~18口分别连接STC89C52RC芯片Vcc端、P00~P07端,所述STC89C52RC芯片的Vss端接地,触控屏的TXD端接STC89C52RC芯片的RXD端,触控屏的RXD端接STC89C52RC芯片的TXD端,触控屏采用+12V供电;

所述STC89C52RC芯片的RST端连接电容C1负极,电容C1正极+5V供电,电容C1上并联复位开关S1,电容C1负极串联电阻R1后接地,所述STC89C52RC芯片的XTAL2端串联电容C2后接地,所述STC89C52RC芯片的的XTAL1端串联电容C3后接地,所述STC89C52RC芯片的XTAL2端和电容C2之间的节点、所述STC89C52RC芯片的的XTAL1端和电容C3之间的节点并联12M晶振X1。

10.根据权利要求9所述的一种螺线管磁场实验仪,其特征在于,所述TLV5616数模转换芯片(U3)的DIN端、SCLK端、CS端、FS端分别对应连接所述上拉排阻(U2)的P2口、P3口、P4口和P5口,所述ADS7816模数转换芯片(U4)的clock端、Dout端、CS端连接分别连接所述上拉排阻(U2)的P6口、P7口、P8口;所述TLV5616数模转换芯片(U7)的CS端连接所述STC89C52RC芯片的P27端口,所述ADS7816模数转换芯片(U8)的CS端连接所述STC89C52RC芯片的P26端口,所述S9013三极管(Q2)的基极串联电阻R8后连接所述上拉排阻(U2)的P9口,所述6N137光耦芯片(U11)的-端连接所述STC89C52RC芯片的P24端口,S9013三极管(Q6)的基极串联电阻R29后连接所述STC89C52RC芯片的P21端口。

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