磁悬浮实验装置的控制电路的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种磁悬浮实验装置的控制电路。该磁悬浮实验装置的控制电路包括：电路构造相同的第一控制板和第二控制板，第一控制板和第二控制板分别包括：传感器接口，与传感器部件连接，用于接收测量信号；比例微分调节电路，与传感器接口连接，用于将测量信号进行比例微分调节；信号调制电路，与比例微分调节电路连接，用于将经过比例微分调节的测量信号与预设的静态工作点电压信号进行叠加和调制，得到调制控制信号；驱动电路，与信号调制电路连接，用于按照调制控制信号向对应的电磁铁输出励磁电流。该控制电路分别利用模拟电路搭建独立的两块控制板，电路结构简单，无需采集电流信号，省去了积分环节，减少了可能出现的故障点，可靠性高。
【专利说明】磁悬浮实验装置的控制电路
【技术领域】
[0001]本发明涉及科研实验装置领域，具体而言，涉及一种磁悬浮实验装置的控制电路。【背景技术】
[0002]磁悬浮技术起源于德国，早在1922年德国工程师赫尔曼?肯佩尔就提出了电磁悬浮原理。随着电子技术、控制工程、信号处理元器件、电磁理论及新型电磁材料的发展和转子动力学的进展，磁悬浮技术得到了长足的发展。近年来，磁悬浮技术在很多领域得到广泛的应用，如磁悬浮列车、主动控制磁悬浮轴承、磁悬挂天平、磁悬浮小型传输设备、磁悬浮测量仪器、磁悬浮机器人手腕、磁悬浮教学系统等。
[0003]基于以上磁悬浮技术的广阔应用前景，在我国现有的研究方法主要从理论上进行研究，在此基础上进行仿真实验，为磁悬浮技术提供理论依据。但是在现有科研机构和大中院校中，对磁悬浮技术实验装置的研究和开发处于空白阶段，更缺乏对于磁悬浮实验装置的控制电路的研究，从而无法满足磁悬浮实验的要求。
【发明内容】
[0004]鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的磁悬浮实验装置的控制电路。
[0005]本发明中的磁悬浮实验装置包括:固定板、传感器部件、柱状的第一电磁铁和第二电磁铁、被测悬浮部件，其中，第一电磁铁和第二电磁铁的第一端均固定在固定板上，被测悬浮部件上设置有第一磁性悬浮部和第二磁性悬浮部，第一磁性悬浮部的位置与第一电磁铁第二端的位置相对应，第二磁性悬浮部的位置与第二电磁铁第二端的位置相对应，传感器部件与固定板相对平行设置，用于分别测量第一磁性悬浮部的悬浮高度以及第二磁性悬浮部件的悬浮高度，并将第一磁性悬浮部的悬浮高度和第二磁性悬浮部件的悬浮高度分别转换为对应的测量信号。本发明提供的磁悬浮实验装置的控制电路包括:电路构造相同的第一控制板和第二控制板，第一控制板和第二控制板分别包括:传感器接口，与传感器部件连接，用于接收测量信号；比例微分调节电路，与传感器接口连接，用于将测量信号进行比例微分调节；信号调制电路，与比例微分调节电路连接，用于将经过比例微分调节的测量信号与预设的静态工作点电压信号进行叠加和调制，得到调制控制信号；驱动电路，与信号调制电路连接，用于按照调制控制信号向对应的电磁铁输出励磁电流。
[0006]进一步地， 传感器接口与比例微分调节电路之间还设置有电压跟随器。
[0007]进一步地，比例微分调节电路中由第一运算放大器构建的比例放大电路和由第二运算放大器构建的微分放大电路组成。
[0008]进一步地，第一控制板和第二控制板分别还包括:静态工作点设置电路，该静态工作点设置电路用于输出稳定的静态工作点电压信号，该静态工作点设置电路的输出端与比例微分调节电路的输出端连接，将经过比例微分调节的测量信号与预设的静态工作点电压信号进行叠加。[0009]进一步地，信号调制电路包括:三角波生成电路和PWM调制电路，PWM调制电路包括第三放大器，第三放大器的正向输入端连接比例微分调节电路的输出端，第三放大器的反向输入端连接三角波生成电路的输出端，第三放大器的输出端连接驱动电路。
[0010]进一步地，第三放大器的正向输入端与比例微分调节电路的输出端之间连接有第四运算放大器，其中，第四运算放大器的反向输入端连接比例微分调节电路的输出端，第四运算放大器的正向输入端接地，第四运算放大器的输出端连接第三放大器的正向输入端，第四运算放大器的输出端与正向输入端之间设置有电阻。
[0011]进一步地，三角波生成电路包括:第五运算放大器和第六运算放大器，其中，第五运算放大器的反向输入端和第六运算放大器的正向输入端均与地连接，第五运算放大器的正向输入端通过第一电阻连接第五运算放大器的输出端，第五运算放大器的正向输入端通过第二电阻连接第六运算放大器的输出端，第五运算放大器的输出端通过第三电阻连接第六运算放大器的反向输入端，第六运算放大器的反向输入端和第六运算放大器的输出端之间连接有第一电容，第六运算放大器的输出端作为三角波生成电路的输出电路。
[0012]进一步地，驱动电路包括:第一光耦器件、第二光耦器件、以及电流放大电路，其中，第一光稱器件的第一输入端连接正电源，第一光稱器件的第二输入端与第二光稱器件的第一输入端连接，第二光耦器件的第二输入端连接第三放大器的输出端，第一光耦器件的输出端输出第一驱动信号，第二光I禹器件的输出端第二驱动信号；电流放大电路，与第一光耦器件的输出端和第二光耦器件的输出端分别连接，用于根据第一驱动信号和第二驱动信号输出励磁电流。
[0013]进一步地，第一控制板和第二控制板均布置于磁悬浮实验装置的箱体底座中。
[0014]进一步地，第一控制板与第一电磁铁连接的电线，以及第二控制板与第二电磁铁连接的电线均从支撑管中穿过，支撑管构成的支撑架用于支撑固定板。
[0015]应用本发明技术方案提供的控制电路，接收传感器部件测量的被测悬浮部件两点的悬浮高度作为反馈信号，进行比例微分反馈控制，向电磁铁提供励磁电流，从而分别控制两个电磁铁的电磁力，吸引被测悬浮部件的磁性部分，使被测悬浮部件克服重力，在空间内维持悬浮状态。从而不仅可以完成针对被测悬浮部件的升降控制，还可以进行俯仰角度控制，完成多种悬浮姿态的实验，悬浮间隙调节范围大，充分满足了磁悬浮实验的要求。
[0016]另外，本发明技术方案提供的控制电路，利用模拟电路搭建独立的两块控制板实现对实验装置的控制，电路结构简单，控制过程中不需要采集电流信号，并且省去了传统PID控制中的积分环节，减少了可能出现的故障点，可靠性高。
[0017]根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中:
[0019]图1是根据本发明实施例的磁悬浮实验装置的结构图；
[0020]图2是根据本发明实施例的磁悬浮实验装置的控制框图；[0021]图3是根据本发明实施例的磁悬浮实验装置的控制电路中第一控制板的电路结构框图；
[0022]图4是根据本发明实施例的磁悬浮实验装置的控制电路中比例微分调节电路的电路原理图；
[0023]图5是根据本发明实施例的磁悬浮实验装置的控制电路中信号调制电路的电路原理图；以及
[0024]图6是根据本发明实施例的磁悬浮实验装置的控制电路中驱动电路的电路原理图。
【具体实施方式】
[0025]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0026]首先对应用本发明实施例的控制方法和控制装置的磁悬浮实验装置进行说明，该磁悬浮实验装置，通过两个电磁铁产生磁力，以保证具有一定长度的悬浮部件在空间中悬浮，并检测被测悬浮部件的位置作为反馈信号，通过调节电磁铁的磁力改变被测悬浮部件的悬浮姿态，完成磁悬浮实验过程。
[0027]图1是根据本发明实施例的磁悬浮实验装置的结构图，该磁悬浮实验装置包括:固定板11、传感器部件21、柱状的第一电磁铁31和第二电磁铁32、控制部件41、被测悬浮部件51,其中,第一电磁铁31和第二电磁铁32的长度一致。传感器部件21与固定板11相对平行设置，第一电磁铁31和第二电磁铁32的第一端均固定在固定板11上，并且第一电磁铁31和第二电磁铁32布置在传感器部件21与固定板11之间，第一电磁铁31的第二端和第二电磁铁32的第二端向下设置，被测悬浮部件51上设置有第一磁性悬浮部511和第二磁性悬浮部512,第一磁性悬浮部511的位置与第一电磁铁31第二端的位置相对应,第二磁性悬浮部512的位置与第二电磁铁32第二端的位置相对应；传感器部件21通过测量可以得到第一磁性悬浮部511至传感器部件21的间隙和第二磁性悬浮部512至传感器部件21的间隙，得到被测悬浮部件51的悬浮姿态。
[0028]电磁铁磁力的大小与励磁电流的大小直接相关，在本发明的磁悬浮实验装置中无需对励磁电流进行测量，而直接利用传感器部件测量的位置信号作为磁力的反馈信号，避免了电流测量的误差影响控制结果。
[0029]被测悬浮部件51优选使用圆筒状结构，第一磁性悬浮部511和第二磁性悬浮部512分别为铁磁性材料圆环，组装方式可以为多种，例如直接套设在圆筒外周，直接嵌入圆筒对应位置的凹槽中，或者直接作为圆筒的一段。磁性部件一般选用与筒体不同的颜色，这样还可以作为位置标记。
[0030]传感器部件21中的测量部件可以选用各种间隙传感器，例如光传感器、涡流传感器、激光测距传感器等。间隙传感器通过非接触的方式测量第一磁性悬浮部511和第二磁性悬浮部512的悬浮高度。
[0031]在本实施例的应用环境下，传感器部件21中的测量部件优选使用涡流传感器，具体包括第一涡流传感器和第二涡流传感器，其中，第一涡流传感器用于测量第一磁性悬浮部511至第一涡流传感器的距离并转换为对应的第一测量信号，第二涡流传感器用于测量第二磁性悬浮部512至第二涡流传感器的距离并转换为对应的第二测量信号，以上第一涡流传感器和第二涡流传感器可以集中布置于传感器部件21的外壳内，其中，在进行实验的状态下，第一涡流传感器的探头的位置和第二涡流传感器探头的位置与第一磁性悬浮部511和第二磁性悬浮部512相对应。以上涡流传感器利用被测金属与探头之间的距离发生变化时，探头中线圈的磁通值也发生变化，磁通值的变化引起振荡电压幅度的变化，而这个随距离变化的振荡电压经过检波、滤波、线性补偿、放大归一处理转化成电信号，最终将机械间隙转换成对应的电信号。根据两个涡流传感器测量的数据可以直接计算出被测悬浮部件51的俯仰角度和距离电磁铁的距离等动作姿态。而且涡流传感器的抗干扰能力强，与光传感器等一般位移传感器相比，不会受到热源、光源、射频辐射的干扰，增加了实验装置的可靠性。
[0032]第一电磁铁31的第一端和第二电磁铁32的第一端可以米用螺钉的方式直接固定在固定板11上，在进行实验时，可以通过改变工作电流的方向保证第一电磁铁31的磁极性与第二电磁铁32的磁极性相反，可以有效提高电磁铁磁通的利用率，提高可承载的被测悬浮部件51的最大重量，为了进一步降低漏磁，第一电磁铁31的第一端和第二电磁铁32的第一端在固定板11上通过方钢连接，方钢为磁场提供了磁通路，大大降低了漏磁。
[0033]另外，第一磁性悬浮部511和第二磁性悬浮部512也可以利用铁磁材料在被测悬浮部件51的内部连接起来，同样可以为磁场提供通路，提高了磁场的利用率，进一步提高效率。
[0034]固定板11可以采用悬挂、支撑架的方式布置在一定高度的位置，第一电磁铁31和第二电磁铁32的第二端垂直向下,传感器部件21设置在第一电磁铁31和第二电磁铁32的正下方，传感器部件21与电磁铁之间的空间属于被测悬浮部件51的悬浮实验空间。在进行实验时，分别向第一电磁铁31和第二电磁铁32提供励磁电流，传感器部件21将测量到的位置实测值反馈给控制部件41。
[0035]本实施例还可以设置有底座箱体61和支架71，这种结构中，磁悬浮实验装置的底部还设置有底座箱体61，底座箱体61上表面设置有支架71，固定板11通过支架71固定在底座箱体61上方，传感器部件21设置在底座箱体61的上表面上，支架71的高度大于电磁铁的长度、传感器部件21的高度、被测悬浮部件51直径三者之和，从而保留了被测悬浮部件51的悬浮空间。底座箱体61的侧面上可以根据需要设置各种人机接口和电气接口。
[0036]以上支架71可以由多根长度一致的支撑管构建。图1中示出的固定板11为四方形，四根支撑管分别支撑固定板11四个边角的情况，实际上固定板11的形状可以采用任意形状，如圆形、三角形、多边形等，支撑管的数量可以根据需要设置。
[0037]整个磁悬浮实验装置的底部，也就是底座箱体61的底部固定多个轮子，提高设备的移动性能。
[0038]本发明实施例提供了一种应用于以上介绍的磁悬浮实验装置的控制电路，该控制装置可以设置在底座箱体61内部,与传感器部件21、第一电磁铁31、第二电磁铁32分别电连接，用于接收传感器部件21转换的测量信号，并将该测量信号作为反馈信号，通过分别调节第一电磁铁31和第二电磁铁32的励磁电流，对第一电磁铁31和第二电磁铁32的电磁力进行反馈控制，从而根据实验方案，调节被测悬浮部件51的悬浮高度和俯仰角度。以上控制电路包括:电路构造相同的第一控制板41和第二控制板42，其中第一控制板41用于接收第一涡流传感器转换的第一测量信号，对第一电磁铁31的电磁力进行反馈控制，第二控制板42用于接收第二涡流传感器转换的第二测量信号，对第二电磁铁32的电磁力进行反馈控制。
[0039]图2是根据本发明实施例的磁悬浮实验装置的控制框图，如图所示，电源模块43通过直流电源母线44向第一控制板41和第二控制板42分别供电，电源模块43提供直流电源的方式可以将交流电源进行整流，也可以直接使用直流电源。第一控制板41接收第一磁性悬浮部511的悬浮高度目标值和第一涡流传感器211的第一测量信号，将第一测量信号作为第一磁性悬浮部511悬浮高度的反馈信号进行比例微分控制，改变第一电磁铁31的励磁电流，从而使被测悬浮部件51的第一磁性悬浮部511保持目标高度，第二控制板42接收第二磁性悬浮部512的悬浮高度目标值和第二涡流传感器212的第二测量信号，将第二测量信号作为第二磁性悬浮部512的悬浮高度的反馈信号进行比例微分控制，改变第二电磁铁32的励磁电流，从而使被测悬浮部件51的第二磁性悬浮部512保持目标高度。通过对第一磁性悬浮部511和第二磁性悬浮部512两点的控制，实现对被测悬浮部件51的俯仰角度和悬浮高度的调节，实现了二维空间内的平动和转动控制。
[0040]第一控制板41与第一电磁铁31连接的电线，以及第二控制板42与第二电磁铁32连接的电线均从构成支架71的支撑管中穿过，使整个实验装置更加美观。
[0041]第一控制板41连接第一涡流传感器211，向第一电磁铁31提供励磁电流，第二控制板42连接第二涡流传感器211，向第二电磁铁32提供励磁电流。由于以上第一控制板41和第二控制板42的电路结构相同，以下以第一控制板41为例介绍以上第一控制板41和第二控制板42的电路结构。
[0042]图3是根据本发明实施例的磁悬浮实验装置的控制电路中第一控制板的电路结构框图，如图所示，第一控制板包括:传感器接口 411，与传感器部件21连接，用于接收测量信号；比例微分调节电路412，与传感器接口 411连接，用于将测量信号进行比例微分调节；信号调制电路413，与比例微分调节电路412连接，用于将经过比例微分调节的测量信号与预设的静态工作点电压信号进行叠加和调制，得到调制控制信号；驱动电路414，与信号调制电路413连接，用于按照调制控制信号向对应的电磁铁输出励磁电流。
[0043]图4是根据本发明实施例的磁悬浮实验装置的控制电路中比例微分调节电路的电路原理图，传感器接口 21与比例微分调节电路412之间还设置有电压跟随器，该电压跟随器由运算放大器U7构建，进行隔离。比例微分调节电路412中比例放大电路由第一运算放大器Ul和反馈电阻R6搭建，比例微分调节电路412中微分放大电路由第二运算放大器U2和反馈电容C12搭建，测量信号经过比例微分处理后通过电阻R36输出。与传统的PID控制相比，去掉了积分控制环节，简化了电路，减低了故障点，经过测试，在去掉积分环节的情况下，该电路仍可以满足悬浮控制要求。
[0044]图5是根据本发明实施例的磁悬浮实验装置的控制电路中信号调制电路的电路原理图，第一控制板41设置有静态工作点设置电路，该静态工作点设置电路由电位器10、电容C7、电阻R47搭建,该静态工作点设置电路用于输出稳定的静态工作点电压信号，静态工作点设置电路的输出端与比例微分调节电路412的输出端连接，以将经过比例微分调节的测量信号与预设的静态工作点电压信号进行叠加。
[0045]信号调制电路413包括:三角波生成电路和PWM调制电路，PWM调制电路包括第三放大器U3，第三放大器U3的正向输入端连接比例微分调节电路213的输出端，第三放大器U3的反向输入端连接三角波生成电路的输出端，第三放大器U3的输出端通过三极管Ql连接驱动电路。
[0046]第三放大器U3的正向输入端与比例微分调节电路213的输出端之间连接有第四运算放大器U4，其中，第四运算放大器U4的反向输入端连接比例微分调节电路213的输出端，第四运算放大器U4的正向输入端接地，第四运算放大器U4的输出端连接第三放大器U3的正向输入端，第四运算放大器U4的输出端与正向输入端之间设置有电阻。
[0047]三角波生成电路由第五运算放大器U5和第六运算放大器U6搭建，其中，第五运算放大器U5的反向输入端和第六运算放大器U6的正向输入端均与地连接，第五运算放大器U5的正向输入端通过第一电阻Rl连接第五运算放大器U5的输出端,第五运算放大器U5的正向输入端通过第二电阻R2连接第六运算放大器U6的输出端，第五运算放大器U5的输出端通过第三电阻R3连接第六运算放大器U6的反向输入端，第六运算放大器U6的反向输入端和第六运算放大器U6的输出端之间连接有第一电容Cl,第六运算放大器U6的输出端作为三角波生成电路的输出电路。
[0048]图6是根据本发明实施例的磁悬浮实验装置的控制电路中驱动电路的电路原理图，驱动电路414包括:第一光耦器件0P1、第二光耦器件0P2、以及电流放大电路，其中，第一光稱器件OPl的第一输入端连接正电源,第一光稱器件OPl的第二输入端与第二光I禹器件0P2的第一输入端连接，第二光耦器件0P2的第二输入端通过三极管Ql连接第三放大器U3的输出端,第一光I禹器件OPl的输出端输出第一驱动信号UG,第二光f禹器件OPl的输出端第二驱动信号UE ;电流放大电路,与第一光稱器件OPl的输出端和第二光稱器件0P2的输出端分别连接，用于根据第一驱动信号UG和第二驱动信号DG输出励磁电流。其中电流放大电路可以使用三极管电流放大电路，在图中未示出。
[0049]第一控制板41和第二控制板42均由提供正负极性的直流电源模块供电。直流电源模块可以选用交流或直流输入，输出正负15V的直流电源。
[0050]第一控制板41和第二控制板42均布置于磁悬浮实验装置的箱体底座61内部，分别与磁悬浮实验装置的箱体底座61上设置的各种接口连接，第一控制板41至第一电磁铁31的电线、第二控制板42至第二电磁铁32的电线均可以从支撑管中穿过。
[0051]第一磁性悬浮部511的悬浮高度目标值和第二磁性悬浮部512的悬浮高度目标值可以通过多种模式传输给第一控制板41和第二控制板42,例如,手动模式、自动模式、远程模式，其中手动模式为利用两个调节旋钮接收用户的操作，并根据旋转档位确定两个悬浮高度的目标信号；远程模式是通过两个信号接口分别接收远程传输的电信号作为目标信号；自动模式是利用控制板内部的默认信号作为目标信号。
[0052]应用本发明技术方案提供的控制电路，由以上三种模式中的任一种得到悬浮高度的目标信号，接收传感器部件测量的被测悬浮部件两点的悬浮高度作为反馈信号，进行比例微分反馈控制，向电磁铁提供励磁电流，从而分别控制两个电磁铁的电磁力，吸引被测悬浮部件，从而使被测悬浮部件克服重力，在空间内维持悬浮状态。从而不仅可以完成针对被测悬浮部件的升降控制，还可以进行俯仰角度控制，完成多种悬浮姿态的实验，悬浮间隙调节范围大，充分满足了磁悬浮实验的要求。
[0053]另外，本实施例提供的控制电路分别利用模拟电路搭建独立的两块控制板，电路结构简单，控制过程中不需要采集电流信号，并且省去了传统PID控制中的积分环节，减少了可能出现的故障点，可靠性高。
[0054]在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。而且上述第一、第二的使用不表示任何顺序。可将这些词语解释为类似部件的区分。
[0055]类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图:即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循【具体实施方式】的权利要求书由此明确地并入该【具体实施方式】，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
[0056]此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
[0057]至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。
【权利要求】
1.一种磁悬浮实验装置的控制电路，该磁悬浮实验装置包括:固定板、传感器部件、柱状的第一电磁铁和第二电磁铁、被测悬浮部件，其中，所述第一电磁铁和所述第二电磁铁的第一端均固定在固定板上，所述被测悬浮部件上设置有第一磁性悬浮部和第二磁性悬浮部，所述第一磁性悬浮部的位置与所述第一电磁铁第二端的位置相对应，所述第二磁性悬浮部的位置与所述第二电磁铁第二端的位置相对应，所述传感器部件与所述固定板相对平行设置，用于测量所述第一磁性悬浮部的悬浮高度以及所述第二磁性悬浮部件的悬浮高度，并将所述第一磁性悬浮部的悬浮高度和所述第二磁性悬浮部件的悬浮高度分别转换为对应的测量信号，所述磁悬浮实验装置的控制电路包括:电路构造相同的第一控制板和第二控制板，所述第一控制板和所述第二控制板分别包括: 传感器接口，与所述传感器部件连接，用于接收所述测量信号； 比例微分调节电路，与所述传感器接口连接，用于将所述测量信号进行比例微分调节; 信号调制电路，与所述比例微分调节电路连接，用于将经过比例微分调节的测量信号与预设的静态工作点电压信号进行叠加和调制，得到调制控制信号； 驱动电路，与所述信号调制电路连接，用于按照所述调制控制信号向对应的电磁铁输出励磁电流。
2.根据权利要求1所述的控制电路，其中，所述传感器接口与所述比例微分调节电路之间还设置有电压跟随器。
3.根据权利要求1所述的控制电路，其中，所述比例微分调节电路由第一运算放大器构建的比例放大电路和由第二运算放大器构建的微分放大电路组成。
4.根据权利要求3所述的控制电路，其中，所述第一控制板和所述第二控制板分别还包括:静态工作点设置电路，所`述静态工作点设置电路用于输出稳定的静态工作点电压信号，该静态工作点设置电路的输出端与所述比例微分调节电路的输出端连接，将经过比例微分调节的测量信号与预设的静态工作点电压信号进行叠加。
5.根据权利要求1所述的控制电路，其中，所述信号调制电路包括:三角波生成电路和PWM调制电路，所述PWM调制电路包括第三放大器，所述第三放大器的正向输入端连接所述比例微分调节电路的输出端，所述第三放大器的反向输入端连接所述三角波生成电路的输出端，所述第三放大器的输出端连接所述驱动电路。
6.根据权利要求5所述的控制电路，其中，所述第三放大器的正向输入端与所述比例微分调节电路的输出端之间连接有第四运算放大器，其中，所述第四运算放大器的反向输入端连接所述比例微分调节电路的输出端，所述第四运算放大器的正向输入端接地，所述第四运算放大器的输出端连接所述第三放大器的正向输入端，所述第四运算放大器的输出端与所述正向输入端之间设置有电阻。
7.根据权利要求5所述的控制电路，其中，所述三角波生成电路包括:第五运算放大器和第六运算放大器，所述第五运算放大器的反向输入端和所述第六运算放大器的正向输入端均与地连接，所述第五运算放大器的正向输入端通过第一电阻连接所述第五运算放大器的输出端，所述第五运算放大器的正向输入端通过第二电阻连接所述第六运算放大器的输出端，所述第五运算放大器的输出端通过第三电阻连接所述第六运算放大器的反向输入端，所述第六运算放大器的反向输入端和所述第六运算放大器的输出端之间连接有第一电容，所述第六运算放大器的输出端作为所述三角波生成电路的输出电路。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的控制电路，其中，所述驱动电路包括:第一光耦器件、第二光耦器件、以及电流放大电路， 所述第一光耦器件的第一输入端连接正电源，所述第一光耦器件的第二输入端与所述第二光耦器件的第一输入端连接，所述第二光耦器件的第二输入端连接所述第三放大器的输出端，所述第一光I禹器件的输出端输出第一驱动信号，所述第二光I禹器件的输出端第二驱动信号； 所述电流放大电路，与所述第一光耦器件的输出端和所述第二光耦器件的输出端分别连接，用于根据所述第一驱动信号和所述第二驱动信号输出励磁电流。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的控制电路，其中，所述第一控制板和所述第二控制板均布置于所述磁悬浮实验装置的箱体底座中。
10.根据权利要求9所述的控制电路，其中，所述第一控制板与所述第一电磁铁连接的电线，以及所述第二控制板与所述第二电磁铁连接的电线均从支撑管中穿过，所述支撑管构成的支撑架用于支撑所 述固定板。
【文档编号】G09B23/18GK103489357SQ201310425899
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月18日 优先权日:2013年9月18日
【发明者】冯玉东, 赵荣华, 骆力, 闫文凤, 曹承侃 申请人:北京天路时代电气设备有限责任公司