[發明專利]磁懸浮實驗裝置的控制電路

有效

• 申請號: 201310425899.7
• 申請日: 2013-09-18
• 公開（公告）號: CN103489357A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 馮玉東;趙榮華;駱力;閆文鳳;曹承侃
• 申請（專利權）人: 北京天路時代電氣設備有限責任公司
• 主分類號: G09B23/18
• 分類號: G09B23/18
• 代理公司: 北京智匯東方知識產權代理事務所(普通合伙) 11391
• 代理人: 郭海彬;范曉斌

1.一種磁懸浮實驗裝置的控制電路，該磁懸浮實驗裝置包括：固定板、傳感器部件、柱狀的第一電磁鐵和第二電磁鐵、被測懸浮部件，其中，所述第一電磁鐵和所述第二電磁鐵的第一端均固定在固定板上，所述被測懸浮部件上設置有第一磁性懸浮部和第二磁性懸浮部，所述第一磁性懸浮部的位置與所述第一電磁鐵第二端的位置相對應，所述第二磁性懸浮部的位置與所述第二電磁鐵第二端的位置相對應，所述傳感器部件與所述固定板相對平行設置，用于測量所述第一磁性懸浮部的懸浮高度以及所述第二磁性懸浮部件的懸浮高度，并將所述第一磁性懸浮部的懸浮高度和所述第二磁性懸浮部件的懸浮高度分別轉換為對應的測量信號，所述磁懸浮實驗裝置的控制電路包括：電路構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別包括：

傳感器接口，與所述傳感器部件連接，用于接收所述測量信號；

比例微分調節電路，與所述傳感器接口連接，用于將所述測量信號進行比例微分調節；

信號調制電路，與所述比例微分調節電路連接，用于將經過比例微分調節的測量信號與預設的靜態工作點電壓信號進行疊加和調制，得到調制控制信號；

驅動電路，與所述信號調制電路連接，用于按照所述調制控制信號向對應的電磁鐵輸出勵磁電流。

2.根據權利要求1所述的控制電路，其中，所述傳感器接口與所述比例微分調節電路之間還設置有電壓跟隨器。

3.根據權利要求1所述的控制電路，其中，所述比例微分調節電路由第一運算放大器構建的比例放大電路和由第二運算放大器構建的微分放大電路組成。

4.根據權利要求3所述的控制電路，其中，所述第一控制板和所述第二控制板分別還包括：靜態工作點設置電路，所述靜態工作點設置電路用于輸出穩定的靜態工作點電壓信號，該靜態工作點設置電路的輸出端與所述比例微分調節電路的輸出端連接，將經過比例微分調節的測量信號與預設的靜態工作點電壓信號進行疊加。

5.根據權利要求1所述的控制電路，其中，所述信號調制電路包括：三角波生成電路和PWM調制電路，所述PWM調制電路包括第三放大器，所述第三放大器的正向輸入端連接所述比例微分調節電路的輸出端，所述第三放大器的反向輸入端連接所述三角波生成電路的輸出端，所述第三放大器的輸出端連接所述驅動電路。

6.根據權利要求5所述的控制電路，其中，所述第三放大器的正向輸入端與所述比例微分調節電路的輸出端之間連接有第四運算放大器，其中，所述第四運算放大器的反向輸入端連接所述比例微分調節電路的輸出端，所述第四運算放大器的正向輸入端接地，所述第四運算放大器的輸出端連接所述第三放大器的正向輸入端，所述第四運算放大器的輸出端與所述正向輸入端之間設置有電阻。

7.根據權利要求5所述的控制電路，其中，所述三角波生成電路包括：第五運算放大器和第六運算放大器，所述第五運算放大器的反向輸入端和所述第六運算放大器的正向輸入端均與地連接，所述第五運算放大器的正向輸入端通過第一電阻連接所述第五運算放大器的輸出端，所述第五運算放大器的正向輸入端通過第二電阻連接所述第六運算放大器的輸出端，所述第五運算放大器的輸出端通過第三電阻連接所述第六運算放大器的反向輸入端，所述第六運算放大器的反向輸入端和所述第六運算放大器的輸出端之間連接有第一電容，所述第六運算放大器的輸出端作為所述三角波生成電路的輸出電路。

8.根據權利要求5至7中任一項所述的控制電路，其中，所述驅動電路包括：第一光耦器件、第二光耦器件、以及電流放大電路，

所述第一光耦器件的第一輸入端連接正電源，所述第一光耦器件的第二輸入端與所述第二光耦器件的第一輸入端連接，所述第二光耦器件的第二輸入端連接所述第三放大器的輸出端，所述第一光耦器件的輸出端輸出第一驅動信號，所述第二光耦器件的輸出端第二驅動信號；

所述電流放大電路，與所述第一光耦器件的輸出端和所述第二光耦器件的輸出端分別連接，用于根據所述第一驅動信號和所述第二驅動信號輸出勵磁電流。

9.根據權利要求1至8中任一項所述的控制電路，其中，所述第一控制板和所述第二控制板均布置于所述磁懸浮實驗裝置的箱體底座中。

10.根據權利要求9所述的控制電路，其中，所述第一控制板與所述第一電磁鐵連接的電線，以及所述第二控制板與所述第二電磁鐵連接的電線均從支撐管中穿過，所述支撐管構成的支撐架用于支撐所述固定板。