一种磁悬浮装置的制作方法

本实用新型涉及一种磁悬浮装置，具体涉及一种可以调节悬浮体磁场方向和悬浮高度的磁悬浮装置。

背景技术：

现有磁悬浮产品，基本采用人工手动的方式陈放悬浮物。磁悬浮系统的底座一般采用环形磁铁加上电磁调整线圈组成，圆环内圈某个预定区域磁场方向与悬浮体磁场方向相同。然而当悬浮体位于圆环磁铁内圈和外圈之间的区域时，悬浮体的本身磁场方向与此时所处磁场的方向相反，底座会对悬浮体产生吸力，影响摆放过程中的手感，使得摆放过程中的体验操作性较差，并且摆放成功之后，悬浮体的悬浮高度不可调。现有的磁悬浮系统中的悬浮体大多采用永磁铁产生磁场，其磁场方向与大小均不可调整。

中国专利CN201520417608.4、《磁悬浮装置》公开了一种具有永磁铁的悬浮体和磁悬浮机构的结构。磁悬浮机构包含中心永磁体以及环形永磁体，环形永磁体围绕中心永磁体设置并与中心永磁体隔开。当悬浮体正常悬浮在磁悬浮机构上方时，悬浮体的永磁体的下表面磁性与中心永磁体的上表面磁性相同，并且与环形永磁体的上表面磁性相反。虽然该装置结构简单，但是其悬浮高度不可调。

中国专利CN201210056800.6、《具有悬浮物自动升降功能的磁悬浮装置》公开的技术，通过在底座上设置升降组件自动完成在磁悬浮装置上进行悬浮物的放置，并且设置有悬浮物位置检测模块，用于检测上升过程中悬浮体的平衡状态。虽然该方案能改变底座与悬浮体的相对高度，达到悬浮高度可调的目的，然而在底座磁铁上升的过程中悬浮体容易出现抖动，不利于平衡。而且由于增加了升降组件，大大增加了底座的高度以及底座结构的复杂性。

技术实现要素：

为了解决上述现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种可调节悬浮体磁场方向的磁悬浮装置。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种磁悬浮装置，包括基座与悬浮体，基座中设有环形磁铁，环形磁铁内部放置电磁线圈，电磁线圈与控制装置相连；悬浮体包括电源、磁场传感电路、电路控制单元以及单个电磁线圈，电源为磁场传感电路、电路控制单元以及电磁线圈供电，磁场传感电路和电磁线圈分别连接到电路控制单元，所述磁场传感电路用于检测悬浮体移动过程中基座的磁场方向，并将信号传输 给电路控制单元，所述电路控制单元根据接收的信号调整电磁线圈的电流方向，使得电磁线圈的磁场方向与基座的磁场方向保持一致。

所述磁场传感电路包括单个磁场位置传感元件、加减运算电路以及放大电路。

优选地，所述磁场位置传感元件采用霍尔传感器。

所述电路控制单元包括单片机和电流放大电路，电流放大电路连接单片机的输出IO口和电磁线圈。

进一步地，所述电流放大电路可采用三极管电流放大电路或者采用运放电路进行电流放大。

所述电路控制单元还可以根据输入信号调整电磁线圈的电流大小。

进一步地，所述输入信号由按键模块输入。

所述电源为电池或者外接电源。

本实用新型的磁悬浮装置创新性地采用电磁铁代替现有悬浮体中的永磁铁。在摆放过程中，悬浮体通过磁场传感电路感应所处磁场的方向变化，电路控制单元根据感应的磁场方向变化及时调整磁场方向，避免出现悬浮体移动到底座某位置时由于磁场方向相反而与底座相吸，不利于摆放的情况。并且，可通过电路控制单元对通过线圈的电流大小进行调整，从而调节通过线圈的磁场强度，进一步的改变悬浮体所受磁场力，最终达到改变悬浮体悬浮高度的目的，代替了现有方案中的升降组件，降低了底座结构的复杂性。与现有磁悬浮系统相比，本实用新型的线圈电路使得电路的磁场方向与大小可控，可以降低摆放难度，且悬浮体的悬浮高度可调。

附图说明

图1为本实用新型悬浮体摆放示意图；

图2为本实用新型悬浮体的基本电路架构图；

图3为本实用新型实施例的磁悬浮装置结构示意图；

图4为本实用新型实施例的电路框图；

图5为本实用新型实施例中的三极管电流放大电路图。

具体实施方式

本实用新型悬浮体摆放示意图如图1所示，其中悬浮体4主要包括线圈组件3外加电路控制单元，基座1中主要包括四个电磁线圈，四个电磁线圈的外部套有一个环形磁铁，另外设有与线圈相连的传感器以及控制电路。当悬浮体4正常悬浮于基座1上方时，位于悬浮体4线圈组件下方的磁场方向与环形永磁铁上表面的磁场方向相反。

如图2所示，本实用新型悬浮体4中含有磁场传感集成电路、电路控制单元以及电磁线圈，利用磁场传感集成电路感应磁场方向变化，磁场传感电路与电路控制单元连接，电路控制单元根据感应的磁场方向变化及时调整通过线圈的电流方向，摆放完成之前或者之后可通过电路控制单元对通过线圈的电流大小进行调整，改变悬浮体4的悬浮高度。磁场传感集成电路中磁场传感器优先选用霍尔效应传感器。电磁线圈用于产生磁场，并且利用磁场产生的磁场力克服悬浮体所受的重力，使悬浮体4无接触地悬浮于空中。

现有技术的磁悬浮系统在摆放过程中，由于基座1为圆环形磁铁，环形磁铁外圈与环形磁铁外圈与内圈之间部分的磁场方向相反，而环形磁铁外圈与内圈之间部分的磁场方向又与环形磁铁内圈某个预定区域的磁场方向相反，悬浮体4稳定浮于磁铁正上方要求悬浮体下方的磁场方向与圆环形磁铁内圈某个预定区域的磁场方向相同，即需将悬浮体4放置于圆环形磁铁的内圈某个预定区域，利用磁斥力平衡重力产生悬浮效果，这就导致了若悬浮体4依靠永磁铁与基座1平衡，则在摆放过程中，当悬浮体4永磁铁在圆环形磁铁外圈与内圈之间部分时由于磁场方向相反，悬浮体4会受到底座较强的吸力，不利于摆放。本实用新型中，悬浮体4用电磁线圈产生的磁场来代替永磁铁产生的磁场。初始设置通过电磁线圈方向的电流时，让其面向磁悬浮底座磁场方向与磁悬浮体基座1内圈某个预定区域的磁场方向一致，因此摆放时，当悬浮体4移动到磁悬浮基座1内圈和外圈之间的位置时，由于磁场方向的变化导致通过磁场传感器的电势迅速发生变化，由于磁场传感电路与电路控制单元相连，电路控制单元能够迅速检测到磁场传感器的电势变化并作出相应调整，即调整通过线圈的电流方向，使得通过电磁线圈的磁场方向与此时所处的磁场方向一致，由磁场同性相斥的原理可知，此时基座1仍会产生对悬浮体的斥力，从而避免了摆放时与磁悬浮基座1相吸的情况。

同理，当悬浮体4移动到磁悬浮基座1内圈预定区域上方时，电路控制单元仍然可以对此时的磁场传感器的电势变化做出相应改变，即及时改变通过线圈电流的方向，使得通过线圈的磁场方向仍然与此时所处的磁场方向相同。在摆放前后，可通过改变电路控制单元中电磁线圈两端的电压值，从而达到调整通过电磁线圈电流大小的目的，由于增大了线圈电流，从而导致了通过线圈的磁场强度的变化，磁场强度的增加进一步的改变了悬浮体4所受的磁场力，最后达到改变悬浮体4悬浮高度的目的。

实施例

本实施例提供一种磁悬浮蓝牙音箱，将音箱作为悬浮体4悬浮于基座1上方，避免音响播放过程中因与接触物接触产生共振，从而影响音质。

如图3所示，悬浮高度可调的磁悬浮蓝牙音箱，包含磁悬浮基座1以及音箱。其中线圈2固定于线圈组件3上，线圈组件3固定于悬浮体4上，线圈组件3上设有霍尔传感器，基座1包括基本水平设置在底座内的环形永磁铁，以及位于环形永磁铁内圈的四个电磁线圈以及与电磁线圈相连的水平控制单元。当悬浮体4偏离基准位置时，控制其返回基准位置。

本实施例中给出一种搭建该硬件装置的方式：如图4所示，线圈组件3由霍尔传感集成电路、单片机、三极管电流放大电路以及电磁线圈组成，霍尔传感集成电路包括单个霍尔传感元件、加减运算电路以及放大电路，霍尔元件可采用AN503型集成霍尔传感器。同时，本实用新型霍尔元件用于感应底座环形磁铁相对于悬浮体的位置变化只需使用一个即可，而现有技术中一般采用两个或两个以上的霍尔元件，因此本方案节约了产品成本。单片机可采用51或者52系列，单片机的IO口与两个三极管电流放大电路的基极控制端相连，三极管电流放大电路如图5所示，L1为电磁线圈。

音箱在摆放过程中，通过霍尔传感器实时检测音箱移动过程中基座1的磁场方向，霍尔传感电路与单片机相连，从而单片机能够通过传感电路反馈改变其输出IO口的控制电压，控制电压通过三极管电流放大电路，即通过改变三极管放大电路的基极的控制电压改变三极管集电极电势，而三极管集电极与电磁线圈L1相连，进一步的改变线圈两端电压的方向，从而改变电流方向，最后导致磁场方向的变化，避免了在摆放过程中由于磁场方向相反产生的吸力影响磁悬浮系统的摆放。

因三极管放大电路的控制端基极与单片机相连，通过改变单片机内部PWM控制寄存器的数值来实现占空比的相应变化，单片机与按键相连，通过单片机对按键值进行扫描，单片机根据扫描的按键值对寄存器的数值进行修改，从而改变三极管放大电路基极的控制电压，三极管基极控制电压的改变引起集电极电流的变化，电流的变化导致电压的变化，而三极管集电极与电磁线圈相连，进一步改变通过线圈电路的电压大小从而改变通过线圈电流的大小。电流大小的变化引起通过磁场强度的变化，从而改变悬浮体悬浮高度。

基于上述描述可知，本实用新型的磁悬浮装置，能够实现摆放过程中线圈磁场方向的调整，有效降低了摆放难度，同时由于线圈电流可调，可改变通过线圈磁场的磁场强度，从而改变悬浮物的悬浮高度。