一种螺线管韦安特性自动测量装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电磁领域，具体是一种螺线管韦安特性自动测量装置。
【背景技术】
[0002]电感包括线性电感和非线性电感，一般情况下，电感元件用一条Ψ-1曲线描述其电感特性，这条曲线称为电感元件的韦安特性(即磁链与电流的关系曲线)；如果一个二端电路元件在任意时刻t，电流i (t)与其磁链Ψ (t)之间的关系为Ψ-1平面上的一条近似直线，则此二端电路元件即称为线性电感元件，并且其为电感元件韦安特性的一种特殊情形。螺线管作一种电感元件，为获得其韦安特性需要测量通过该螺线管的电流和磁链，因此电流和磁链的测量成为关键，即此螺线管韦安特性自动测量装置必须能精准地测出流过该元件的电流大小，以及检测出随电流变化而变化的磁链的大小。现有的测量方法大多采用电流天平法、力的平衡法、动力学法、功能关系法，这些方法一般通过人工参与，首先测磁感应强度，再求出磁链的大小，而且这些方法测量误差大，计算过程复杂，耗时长，因此对螺线管韦安特性自动测量装置有着迫切需求。
【实用新型内容】
[0003]针对现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是:提供一种螺线管韦安特性自动测量装置，通过该测量装置可以测得螺线管电流和磁链的关系，了解电磁转换机理，了解霍尔效应；并且此装置为自动测量装置，通过单片机处理模块，能够简单、快速、准确地测出所需的数据，并且通过RS-232总线传输至PC机，拟合出螺线管韦安特性曲线。
[0004]本实用新型解决所述问题所采用的技术方案是:提供一种螺线管韦安特性自动测量装置，其特征在于所述装置包括单片机、霍尔电压测量模块、电压信号A/D转换器、电流信号A/D转换器和电流检测模块；所述霍尔电压测量模块与电压信号A/D转换器电连接；所述电流检测模块与电流信号A/D转换器电连接；所述电压信号A/D转换器和电流信号A/D转换器分别与单片机连接；
[0005]所述电流检测模块包括滑线变阻器、螺线管直流稳压电源、电流采样电阻、电流测量开关、第一采样保持芯片和螺线管；所述滑线变阻器的滑动端与电流采样电阻电连接；所述第一采样保持芯片与电流采样电阻电连接，第一采样保持芯片与电流信号A/D转换器电连接；所述螺线管直流稳压电源的一端与电流测量开关电连接，另一端与螺线管电连接；
[0006]所述霍尔电压测量模块包括探杆、霍尔片、霍尔片直流稳压电源、霍尔片工作开关、第二采样保持芯片、限流电阻和电压采样电阻；所述探杆是固定装置，用于固定螺线管和霍尔片；所述霍尔片固定在螺线管上，所述霍尔片具有四个电极引线，其中两个电极引线与霍尔片直流稳压电源、霍尔片工作开关和限流电阻构成闭合回路，另外两个电极引线与电压采样电阻构成闭合回路；所述第二采样保持芯片与电压采样电阻电连接，第二采样保持芯片与电压信号A/D转换器电连接。
[0007]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:
[0008]中学实验很少涉及螺线管韦安特性的测量，学生对其韦安特性的了解很少，通过此自动测量装置可以测得螺线管电流和磁链的关系，了解电磁转换机理，了解霍尔效应，加深对单片机数据处理模块的认识。
[0009]螺线管韦安特性自动测量装置中霍尔电压测量模块，充分说明了电磁转换机理，向螺线管中通入电流，控制输入电流的大小不同，同时向霍尔片中通入恒定电流，此时将在霍尔片的两端产生感应电势差，继而可以计算出磁感应强度，进而求出磁链的大小。该装置克服现有测量装置因人工因素导致测量精度低、费时费力的缺点，同时具有简单、快速、准确的优点。
【附图说明】
[0010]图1是本实用新型螺线管韦安特性自动测量装置一种实施例的整体结构示意图；图中:1、单片机；2、霍尔电压测量模块；3、电压信号A/D转换器；4、电流信号A/D转换器；5、电流检测模块；
[0011]图2是本实用新型螺线管韦安特性自动测量装置一种实施例的整体结构电路图；图中:201、探杆；202、霍尔片；203、霍尔片直流稳压电源；204、霍尔片工作开关；205、第二采样保持芯片；206、限流电阻；207、电压采样电阻；501、滑线变阻器；502、螺线管直流稳压电源；503、电流采样电阻；504、电流测量开关；505、第一采样保持芯片；506、螺线管。
【具体实施方式】
[0012]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0013]本实用新型提供的螺线管韦安特性自动测量装置，包括单片机1、霍尔电压测量模块2、电压信号A/D转换器3、电流信号A/D转换器4和电流检测模块5 ;所述霍尔电压测量模块2与电压信号A/D转换器3电连接；所述电流检测模块5与电流信号A/D转换器4电连接；所述电压信号A/D转换器3和电流信号A/D转换器4分别与单片机I连接；所述单片机I通过RS-232总线与外接PC机电连接；
[0014]所述电流检测模块5包括滑线变阻器501、螺线管直流稳压电源502、电流采样电阻503、电流测量开关504、第一采样保持芯片505和螺线管506 ;所述滑线变阻器501的滑动端与电流采样电阻503电连接；所述第一采样保持芯片505的引脚3与电流采样电阻503电连接，第一采样保持芯片505的引脚5与电流信号A/D转换器4电连接；所述螺线管直流稳压电源502的一端与电流测量开关504电连接，另一端与螺线管506电连接，通过调节滑线变阻器501的阻值即可改变流过螺线管506的电流i ;所述螺线管直流稳压电源502为螺线管506提供电流，产生相应的磁场；
[0015]所述霍尔电压测量模块2包括探杆201、霍尔片202、霍尔片直流稳压电源203、霍尔片工作开关204、第二采样保持芯片205、限流电阻206和电压采样电阻207 ;所述探杆201是固定装置，用于固定螺线管506和霍尔片202 ;所述霍尔片202固定在螺线管506上，所述霍尔片202具有四个电极引线，从螺线管左端引出，其中A、A’两个电极引线与霍尔片直流稳压电源203、霍尔片工作开关204和限流电阻206构成闭合回路，使得霍尔片能够正常工作，为霍尔片提供适当电流Is，另外两个D、D’电极引线与电压采样电阻207构成闭合回路，以测霍尔片因电流变化所引起的霍尔电压的大小Vh;所述第二采样保持芯片205的引脚3与电压采样电阻207电连接，第二采样保持芯片205的引脚5与电压信号A/D转换器3电连接；
[0016]所述单片机I的型号为AT8951 ；
[0017]所述电压信号A/D转换器3和电流信号A/D转换器4的型号为AD0809 ;
[0018]所述第二采样保持芯片205和第一采样保持芯片505的型号为LF398 ；
[0019]所述螺线管韦安特性自动测量装置的工作原理和过程是:
[0020]开始测量，电流测量开关504闭合后，螺线管直流稳压电源502为螺线管506提供电流，通过改变滑线变阻器501的阻值控制流入螺线管506电流i的大小，通过电流采样电阻503，第一米样保持芯片505将信号放大后，经过电流信号A\D转换器4传输至单片机I内；同时霍尔片工作开关204闭合，直流稳压电源203为固定在螺线管506上的霍尔片202通入恒定电流，使其正常工作，同时由于霍尔效应的作用，产生霍尔电SVh，通过电压采样电阻207，第二采样保持芯片205将信号放大后，经过电压信号A/D转换器3将模拟信号转换成数字信号，传输至单片机I。通过霍尔电压Vh，求出其磁感应强度B，进而求出一匝线圈的磁通量Φ，并且求出η匝螺线管的磁链Ψ，进而得到韦安特性中的两个物理量磁链Ψ和电流i ;所述单片机I通过RS-232总线与外接PC机电连接，进而通过单片机I将数据传输至PC机进行韦安特性曲线拟合，可得到所需螺线管韦安特性曲线。
[0021]本实用新型未述及之处适用现有技术。
【主权项】
1.一种螺线管韦安特性自动测量装置，其特征在于所述装置包括单片机、霍尔电压测量模块、电压信号A/D转换器、电流信号A/D转换器和电流检测模块；所述霍尔电压测量模块与电压信号A/D转换器电连接；所述电流检测模块与电流信号A/D转换器电连接；所述电压信号A/D转换器和电流信号A/D转换器分别与单片机连接； 所述电流检测模块包括滑线变阻器、螺线管直流稳压电源、电流采样电阻、电流测量开关、第一采样保持芯片和螺线管；所述滑线变阻器的滑动端与电流采样电阻电连接；所述第一采样保持芯片与电流采样电阻电连接，第一采样保持芯片与电流信号A/D转换器电连接；所述螺线管直流稳压电源的一端与电流测量开关电连接，另一端与螺线管电连接； 所述霍尔电压测量模块包括探杆、霍尔片、霍尔片直流稳压电源、霍尔片工作开关、第二采样保持芯片、限流电阻和电压采样电阻；所述探杆是固定装置，用于固定螺线管和霍尔片；所述霍尔片固定在螺线管上，所述霍尔片具有四个电极引线，其中两个电极引线与霍尔片直流稳压电源、霍尔片工作开关和限流电阻构成闭合回路，另外两个电极引线与电压采样电阻构成闭合回路；所述第二采样保持芯片与电压采样电阻电连接，第二采样保持芯片与电压信号A/D转换器电连接。2.根据权利要求1所述的螺线管韦安特性自动测量装置，其特征在于所述单片机的型号为 AT8951。3.根据权利要求1所述的螺线管韦安特性自动测量装置，其特征在于所述电压信号A/D转换器和电流信号A/D转换器的型号为AD0809。4.根据权利要求1所述的螺线管韦安特性自动测量装置，其特征在于所述第一采样保持芯片和第二采样保持芯片的型号为LF398。
【专利摘要】本实用新型公开了一种螺线管韦安特性自动测量装置，所述装置包括单片机、霍尔电压测量模块、电压信号A/D转换器、电流信号A/D转换器和电流检测模块；所述霍尔电压测量模块与电压信号A/D转换器电连接；所述电流检测模块与电流信号A/D转换器电连接；所述电压信号A/D转换器和电流信号A/D转换器分别与单片机连接；所述单片机通过RS-232总线与外接PC机电连接。通过该测量装置可以测得螺线管电流和磁链的关系，了解电磁转换机理，了解霍尔效应；并且此装置为自动测量装置，通过单片机处理模块，能够简单、快速、准确地测出所需的数据，并且通过RS-232总线传输至外接PC机，拟合出螺线管韦安特性曲线。
【IPC分类】G01R31/00
【公开号】CN204649872
【申请号】CN201520384116
【发明人】张韬, 赵全明, 靳佩佩, 权文静, 李宗礼, 姚明坤, 李玲玲
【申请人】河北工业大学
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年6月8日