基于磁流变液的智能制动系统演示仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种基于磁流变液的智能制动系统演示仪。
【背景技术】
[0002]目前，磁流变液作为一种新型的智能材料，广受国内外学术界的关注。磁流变液是一种在外加磁场作用下流变性可发生急剧变化的新型材料，其流变特性可由外加磁场连续控制。磁流变液在外加磁场强度不同时，其屈服应力不同并且可控，基于这一特性可以设计出根据不同情况进行制动的智能制动系统。一方面可满足常规制动的需求，另一方面还可根据实际需求提供相应的制动方式。该技术目前尚未在市场上广泛应用。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的是提供一种基于磁流变液的智能制动系统演示仪。
[0004]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:本实用新型利用磁流变液在外加磁场作用下能够快速、可逆地由流动性良好的牛顿流体转变为高黏度、低流动性的宾汉塑性流体的性质，通过控制磁场强度来改变磁流变液的粘滞阻力从而达到智能制动的目的。本实用新型由制动模块、控制模块、驱动模块以及电源模块构成，其中制动模块包括励磁线圈、圆筒、磁流变液以及刹车片，控制模块包括STC-89C52RC单片机、数字速度传感器、外部功率放大电路，驱动模块包括驱动电路、直流电机、惯性飞轮，电源模块包括5V直流电源适配器、开关。
[0005]【具体实施方式】:打开开关，5V电源适配器为系统供电。STC-89C52RC单片机通过向驱动芯片输送PWM信号控制60GA775F-2500直流电机开始转动，通过调节旋钮以调节直流电机的速度。直流电机通过连动杆带动惯性飞轮转动。当需要制动时，按下制动按钮，STC-89C52RC单片机通过向驱动电路的驱动芯片输送PWM信号控制直流电机停止工作。STC-89C52RC单片机通过控制输入到外部功率放大电路的电流大小来控制输入励磁线圈的电流，励磁线圈在圆筒内产生励磁磁场，磁流变液在磁场的作用下由牛顿流体变为有粘度的宾汉塑性流体，刹车片受到粘滞阻力的作用导致惯性飞轮停下产生制动效果。开始制动时数字式转速传感器对直流电机的转动速度进行测量，将测量的数字信号传递给STC-89C52RC单片机。当系统检测到直流电机的速度超过系统设定的数值时进行紧急制动，由STC-89C52RC单片机向功率放大电路输入一个设定好的电流，功率放大电路将电流放大，然后输入到励磁线圈使线圈产生较强的励磁磁场，使得磁流变液产生较强的屈服应力，使得刹车片受到的阻力变大，惯性飞轮快速停止转动以达到制动的目的；当直流电机的转速低于系统设定的数值时惯性飞轮进行缓慢制动，由STC-89C52RC单片机向功率放大电路输入较小的电流，功率放大电路将电流放大并且输入到励磁线圈中产生较弱的励磁磁场，磁流变液产生较小的屈服应力，使得刹车片受到的阻力变小，惯性飞轮缓慢停止转动以达到制动的目的。
[0006]本实用新型的有益效果是:操作简单方便，演示效果直观，使用磁流变液可控的屈服应力制动，实现了制动过程的智能化控制，磁流变液制动在很多领域都可以进行推广，应用前景十分可观。
【附图说明】
[0007]图1为基于磁流变液的智能制动系统演示仪的示意图。
【具体实施方式】
[0008]下面结合附图本实用新型的具体结构作进一步说明。
[0009]图中，1-圆筒，2-磁流变液，3-励磁线圈，4-开关，5-5V直流电源适配器，6_外部功率放大电路，7-STC-89C52RC单片机，8-调节旋钮，9-制动按钮，10-驱动电路，11-60GA775F-2500直流电机，12-数字转速传感器，13-惯性飞轮，14-刹车片。
[0010]打开开关4，5V电源适配器5为系统供电。STC-89C52RC单片机7通过向驱动芯片输送PffM信号控制60GA775F-2500直流电机11开始转动，通过调节旋钮8以调节直流电机的速度。直流电机通过连动杆带动惯性飞轮13转动。当需要制动时，按下制动按钮9，STC-89C52RC单片机通过向驱动电路10的驱动芯片输送PffM信号控制直流电机停止工作。STC-89C52RC单片机通过控制输入到外部功率放大电路6的电流大小来控制输入励磁线圈3的电流，励磁线圈在圆筒I内产生励磁磁场，磁流变液2在磁场的作用下由牛顿流体变为有粘度的宾汉塑性流体，刹车片14受到粘滞阻力的作用导致惯性飞轮停下产生制动效果。开始制动时数字式转速传感器12对直流电机的转动速度进行测量，将测量的数字信号传递给STC-89C52RC单片机。当系统检测到直流电机的速度超过系统设定的数值时进行紧急制动，由STC-89C52RC单片机向功率放大电路输入一个设定好的电流，功率放大电路将电流放大，然后输入到励磁线圈使线圈产生较强的励磁磁场，使得磁流变液产生较强的屈服应力，使得刹车片受到的阻力更大，惯性飞轮快速停止转动达到制动的目的；当直流电机的转速低于系统设定的数值时对惯性飞轮进行缓慢制动，由STC-89C52RC单片机向功率放大电路输入较小的电流，功率放大电路将电流放大并且输入到励磁线圈中产生较弱的励磁磁场，磁流变液产生较小的屈服应力，使得刹车片受到较小的阻力，惯性飞轮缓慢停止达到制动的目的。
[0011]本实用新型实现了基于磁流变液的智能制动，能直观的演示磁流变液的制动过程，操作简单方便，演示效果直观。该演示仪能够根据不同的需求控制输出电流实现不同的制动效果。基于磁流变液实现的制动效果要远远优于传统的制动效果，具有响应时间短、制动效能恒定等特点。
【主权项】
1.一种基于磁流变液的智能制动系统装置的演示仪，其特征在于:本装置利用磁流变液在外加磁场的作用下可快速响应，在固相和液相之间转换，通过控制磁场强度来改变磁流变液的粘滞阻力从而达到智能制动的目的；本实用新型由制动模块、控制模块、驱动模块以及电源模块构成，打开开关，5V电源适配器为系统供电；STC-89C52RC单片机通过向驱动芯片输送PWM信号控制60GA775F-2500直流电机开始转动，通过调节旋钮以调节直流电机的速度；直流电机通过连动杆带动惯性飞轮转动；当需要制动时，按下制动按钮，STC-89C52RC单片机通过向驱动电路的驱动芯片输送PWM信号控制直流电机停止工作；STC-89C52RC单片机通过控制输入到外部功率放大电路的电流大小来控制输入励磁线圈的电流，励磁线圈在圆筒内产生励磁磁场，磁流变液在磁场的作用下由牛顿流体变为有粘度的宾汉塑性流体，刹车片受到粘滞阻力的作用导致惯性飞轮停下产生制动效果；开始制动时数字式转速传感器对直流电机的转动速度进行测量，将测量的数字信号传递给STC-89C52RC单片机；当系统检测到直流电机的速度超过系统设定的数值时进行紧急制动，由STC-89C52RC单片机向功率放大电路输入一个设定好的电流，功率放大电路将电流放大，然后输入到励磁线圈使线圈产生较强的励磁磁场，使得磁流变液产生较强的屈服应力，使得刹车片受到的阻力变大，惯性飞轮快速停止转动以达到制动的目的；当直流电机的转速低于系统设定的数值时惯性飞轮进行缓慢制动，由STC-89C52RC单片机向功率放大电路输入较小的电流，功率放大电路将电流放大并且输入到励磁线圈中产生较弱的励磁磁场，磁流变液产生较小的屈服应力，使得刹车片受到的阻力变小，惯性飞轮缓慢停止转动以达到制动的目的。
【专利摘要】本实用新型的目的是提供一种基于磁流变液的智能制动系统演示仪，本实用新型利用磁流变液在外加磁场作用下可快速响应，在固相和液相之间转换的性质，通过控制磁场强度来改变磁流变液的粘滞阻力从而达到智能制动的目的。本实用新型由制动模块、控制模块、驱动模块以及电源模块构成，其中制动模块由励磁线圈、圆筒、磁流变液以及刹车片组成，控制模块包括STC-89C52RC单片机、数字速度传感器、外部功率放大电路，驱动模块包括驱动电路、直流电机、惯性飞轮，电源模块包括5V直流电源适配器、开关。本实用新型的有益效果是：操作简单方便，演示效果直观，使用磁流变液可控的屈服应力制动，实现了制动过程的智能化控制，磁流变液制动在很多领域都可以进行推广，应用前景十分可观。
【IPC分类】G09B23/18
【公开号】CN204884354
【申请号】CN201520650242
【发明人】李津宁, 刘凤祥, 位浩杰, 任学智, 陈文娟
【申请人】李津宁
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年8月24日