液晶数控磁场发生器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种液晶数控磁场发生器，包括液晶数控磁场发生器主机和上部的磁场发生器，液晶数控磁场发生器主机上设置有液晶屏、电源开关、功能按键、菜单和调节按键、X磁场方向调节按钮、Y磁场方向调节按钮和气泡水平仪，磁场发生器由八边形固定环、两个X磁场线圈和磁芯，两个Y磁场线圈和磁芯组成，液晶数控磁场发生器主机内设置有微处理器及微处理器控制电路、模数转换电路、液晶显示电路、电源和大电流恒流源电路。本磁场发生器能方便地产生X方向、Y方向或叠加的二维旋转磁场，同时结构合理，操作方便，磁场稳定，能满足大专院校的电磁学、光学、物理学等课程的教学实验及相关的科研要求。
【专利说明】液晶数控磁场发生器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种液晶数控磁场发生器，属于大专院校的电磁学、物理学、光学等相关课程的科研和实验领域。
【背景技术】
[0002]近年来，磁场的应用在电子、航天、生物科学、农业育种等领域都有很大的发展，而稳定的磁场是很多研究和实验的基础，而恒流源是稳恒电流的保证，同时也保证了磁场的稳定，微处理器则可快捷和方便地实现对磁场的控制和调节。
[0003]本实用新型利用微处理器来实现对大电流恒流电源的控制，可准确地输出高精度的电流，与传统通过改变电压来得到不同的磁场相比能得到更稳定的磁场。
[0004]稳定的磁场是磁光效应、霍尔效应等实验的保证，同时也是相应科研的基本要求，以前采用的传统的螺旋管或亥姆霍兹线圈产生的磁场稳定性和线性度不好，磁场强度也不够大，会对科研或实验带来不利的影响，同时常常产生的磁场都是一维的，磁场空间也大，增强了磁场的不均匀性，而本实用新型采用对称的四组线圈，可分别产生X方向和Y方向的磁场或叠加磁场，而磁场均匀性也更好。
实用新型内容
[0005]本实用新型针对现有的实验仪器的不足，提出结合了大电流恒流源和微处理器控制技术的液晶数控磁场发生器。同时设置有X方向和Y方向各两组对称的线圈，可分别产生X方向磁场、Y方向磁场或两个方向的叠加旋转磁场。本磁场发生器能满足大专院校相关的科研要求和电磁学、物理等相关课程的实验要求。
[0006]本实用新型的液晶数控磁场发生器包括液晶数控磁场发生器主机和上部的磁场发生器，液晶数控磁场发生器主机上设置有液晶屏、电源开关、功能按键、菜单和调节按键、X磁场方向调节按钮、Y磁场方向调节按钮和气泡水平仪；磁场发生器由八边形固定环、两个X磁场线圈和磁芯、两个Y磁场线圈和磁芯组成，X磁场的两个线圈串联，Y磁场的两个线圈串联，用于产生X方向和Y方向的磁场；液晶数控磁场发生器主机内设置有微处理器及微处理器控制电路、模数转换电路、液晶显示电路、电源和大电流恒流源电路。
[0007]本实用新型液晶数控磁场发生器主机内的电源电路，大电流恒流源电路，模数转换电路，微处理器控制电路和液晶显示电路依次相连，其大电流恒流源电路的输出连接到X磁场线圈和Y磁场线圈。
[0008]本实用新型采用的微处理器是德州仪器公司新开发的MSP430F479，它基于真正的正交16位RISCCPU内核，具有16个可单周期全寻址的16位寄存器，仅27条的精简指令以及7种采用双重取数据技术(DDFT)的一致性寻址方式。MSP430F479具有丰富的片上外围模块，片内包括有精密硬件乘法器，具有60KB的FLASH，2KB的RAM、I个看门狗、48个I/O端口、16位的A/D转换器、3个16位定时器、高精度比较器、高速的USART通信端口、I个DCO内部振荡器和2个外部时钟等常用资源。
[0009]本实用新型磁场发生器通过主机中的微处理器运算形成相应的数字输出量，再经D/A转换器输出相应的控制信号，能使得恒流源在20?3000mA输出电流时，输出电流误差小于1mA，实现对恒流源电流输出的精确调节。
[0010]本实用新型磁场发生器主机内共有两组大电流恒流源，分别输出电流到X磁场线圈和Y磁场线圈，其恒流源电路所采用的运放芯片为LF353，并在输出端具有大功率NPN型达林顿复合管电路。LF353是一种带内部微调输入偏差电压技术的高速运放；它输入阻抗高，并具有极高的转换率，功耗低。同时为达到大电流输出，在恒流源输出端增加了大功率的NPN型达林顿复合管电路。
[0011]其磁场线圈的电流调节是采用键盘的方式，按设置的步进值去调节并得到所需的电流值，并由液晶屏显示出来。
[0012]本实用新型的液晶显示电路采用的液晶控制芯片为RA8806，RA8806是由台湾瑞佑公司出品的液晶显示控制器，它控制能力非常灵活，显示速度快，具有较强功能的I/o缓冲器和较强的管理显示缓冲区的能力，同时指令功能丰富，可以四位数据并行发送，最大驱动能力可达640*240点阵。
[0013]液晶数控磁场发生器主机底部有四只可调节高度的支撑脚，结合气泡水平仪用以调节磁场发生器的水平，保证产生磁场的方向性。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是液晶数控磁场发生器外观图，其中的I是液晶屏，2是开关，3是功能按键，4菜单和调节按键，5是支撑脚，6是Y磁场方向调节按钮，7是X磁场方向调节按钮，8是气泡水平仪，9是八边形固定环，10是Y磁场线圈，11是X磁场线圈，12是磁芯。
[0015]图2是磁场发生器的电路系统框图。
[0016]图3是一组恒流源电路图。
【具体实施方式】
[0017]结合附图，下面具体说明液晶数控磁场发生器的工作和电路情况。
[0018]本实用新型磁场发生器主机内微处理器的主要功能是经过运算形成相应的数字输出量再经D/A转换器输出相应的精密电压调节信号，按设定的步进参数去调节电流值，完成对恒流源输出电流的精确调节，从而实现对磁场的精确控制。
[0019]本实用新型的电流调节,可从1mA?3000mA按ImA步进分级,所以采用12位的模数转换芯片MAX531。MAX531是低功耗、电压输出型的12位D/A转换器，是一种高线性度的串行总线器件，可以单电源工作。MAX531内置精密参考电压源2.048V，采用2倍增益输出时，满量程输出电压为4.096V,可与12位D/A的量化4096级对应，这样保证了 MAX531的输出电压与设定电流值的误差小于I个字。
[0020]本磁场发生器电源为±15V电压，其中+15V电源向恒流源及运放供电，-15V用于运放的负电源。而反馈电阻Rf应选用10Ω的大功率精密线绕电阻，以确保其不会过热变值；同时大功率管都安装散热器，并采用直流风扇风冷散热。
[0021]本实用新型的液晶屏可选用香港信利公司生产内部含有RA8806控制芯片的MST-G320240DBSW型5.7寸液晶显示模块，可显示的点阵为320 X 240，具有中文字库，LED背光、板载5V负压。
[0022]本实用新型采用按键式调节方式，通过微处理器的I/O 口直接与按键相连。磁场发生器主机上设置有功能按键、菜单和调节按键，通过按键可完成对所需的X方向和Y方向的电流进行精确控制和调节。而本液晶数控磁场发生器主机上设置的X磁场方向调节按钮和Y磁场方向调节按钮分别用于调节X方向上的磁场方向和Y方向上的磁场方向。
[0023]本液晶数控磁场发生器能方便地产生X方向、Y方向或叠加的二维旋转磁场，同时结构合理，操作方便，磁场稳定，能满足大专院校的电磁学、光学、物理学等课程的教学实验及相关的科研要求。
【权利要求】
1.一种液晶数控磁场发生器，其特征是:包括液晶数控磁场发生器主机和上部的磁场发生器，液晶数控磁场发生器主机上设置有液晶屏、电源开关、功能按键、菜单和调节按键、X磁场方向调节按钮、Y磁场方向调节按钮和气泡水平仪；磁场发生器由八边形固定环、两个X磁场线圈和磁芯、两个Y磁场线圈和磁芯组成，X磁场的两个线圈串联，Y磁场的两个线圈串联，用于产生X方向和Y方向的磁场；液晶数控磁场发生器主机内设置有微处理器及微处理器控制电路、模数转换电路、液晶显示电路、电源和大电流恒流源电路。
2.根据权利要求1所述的液晶数控磁场发生器，其特征是:其液晶数控磁场发生器主机内的电源电路，大电流恒流源电路，模数转换电路，微处理器控制电路和液晶显示电路依次相连，其大电流恒流源电路的输出连接到X磁场线圈和Y磁场线圈。
3.根据权利要求1所述的液晶数控磁场发生器，其特征是:其液晶数控磁场发生器主机内所采用的微处理器为MSP430F479芯片。
4.根据权利要求1所述的液晶数控磁场发生器，其特征是:其液晶数控磁场发生器主机内大电流恒流源电路所采用的运放芯片为LF353，并在输出端具有大功率NPN型达林顿复合管电路，其主机内的液晶显示电路采用的液晶控制芯片为RA8806。
5.根据权利要求1所述的液晶数控磁场发生器，其特征是:其液晶数控磁场发生器主机底部有四只可调节高度的支撑脚。
【文档编号】G09B23/18GK204143723SQ201420638635
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年10月30日 优先权日:2014年10月30日
【发明者】汪建, 卢常芳, 孙希媛, 高志华, 冯兴 申请人:四川农业大学, 汪建