[實用新型]二維磁場發生器

有效

• 申請號: 201420618856.0
• 申請日: 2014-10-22
• 公開（公告）號: CN204087651U
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 汪建;杜世平;孫萍;馮興;孫希媛
• 申請（專利權）人: 四川農業大學;汪建
• 主分類號: G09B23/18
• 分類號: G09B23/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種二維磁場發生器，屬于大專院校的電磁學、物理學、光學等相關課程的科研和實驗領域。

背景技術

近年來，磁場的應用在電子、航天、生物科學、農業育種等領域都有很大的發展，而穩定的磁場是很多研究和實驗的基礎，而恒流源是穩恒電流的保證，同時也保證了磁場的穩定，單片機則可快捷和方便的控制磁場的產生和進行調節。

本實用新型利用單片機來實現對大電流恒流電源的控制，可準確地輸出高精度的電流，與傳統通過改變電壓來得到不同的磁場相比能得到更穩定的磁場。

穩定的磁場是磁光效應、霍爾效應等實驗的保證，同時也是相應科研的基本要求，以前采用的傳統的螺旋管或亥姆霍茲線圈產生的磁場穩定性和線性度不好，磁場強度也不夠大，會對科研或實驗帶來不利的影響，同時常常產生的磁場都是一維的，磁場空間也大，增強了磁場的不均勻性，而本實用新型采用對稱的四組線圈，可分別產生X方向和Y方向的磁場，而磁場均勻性也更好。

實用新型內容

本實用新型針對現有的實驗儀器的不足，提出結合了大電流恒流源和單片機控制技術的二維磁場發生器。同時設置有X方向和Y方向各兩組對稱的線圈，可分別產生X方向磁場、Y方向磁場或兩方向的疊加旋轉磁場。本磁場發生器能滿足大專院校相關的科研要求和電磁學、物理等相關課程的實驗要求。

本實用新型的二維磁場發生器包括二維磁場發生器主機和上部的磁場發生器，二維磁場發生器主機上設置有X方向四位數顯電流表、Y方向四位數顯電流表、X磁場方向調節開關、X磁場電流調節旋鈕、Y磁場方向調節開關、Y磁場電流調節旋鈕和電源開關；磁場發生器由八邊形固定環、兩個X磁場線圈和磁芯、兩個Y磁場線圈和磁芯組成，X磁場的兩個線圈串聯，Y磁場的兩個線圈串聯，用于產生X方向和Y方向的磁場；二維磁場發生器主機內設置有單片機，單片機控制電路、模數轉換電路、數碼顯示電路、電源和大電流恒流源電路。

本實用新型的磁場發生器采用常用的單片機AT89C52作為控制核心來實現對大電流恒流源的控制，控制由運算放大器和復合型大功率晶體管構成的大電流恒流源，產生恒定的電流，通過線圈，從而產生穩定的磁場，同時也完成A/D采樣和D/A控制和數碼顯示，它還具有編程簡便、接口簡單、小型化的特點。

本實用新型磁場發生器通過主機中的單片機運算形成相應的數字輸出量，再經D/A轉換器輸出相應的控制信號，能使得恒流源在20～3000mA輸出電流時，輸出電流誤差小于1mA，實現對恒流源電流輸出的精確調節。電流調節是采用調節旋鈕的方式，按設置的步進值去調節并得到所需的電流值，并由LED數碼方式顯示出來。

本實用新型二維磁場發生器主機內的電源電路，大電流恒流源電路，模數轉換電路，單片機控制電路和數碼顯示電路依次相連，其大電流恒流源電路的輸出連接到X磁場線圈和Y磁場線圈。

二維磁場發生器主機內共有兩組大電流恒流源，其恒流源電路所采用的運放芯片為LF353，并在輸出端具有大功率NPN型達林頓復合管電路。LF353是一種帶內部微調輸入偏差電壓技術的高速運放；它輸入阻抗高，并具有極高的轉換率，功耗低。同時為達到大電流輸出，在恒流源輸出端增加了由Q1、Q2組成的大功率的NPN型達林頓復合管電路。

二維磁場發生器主機底部有四只可調節高度的支撐腳，用以調節磁場發生器的水平，保證產生磁場的方向性。

附圖說明

圖1是二維磁場發生器外觀圖，其中的1是X方向四位數顯電流表，2是X磁場方向調節開關，3是X磁場電流調節旋鈕，4是Y磁場方向調節開關，5是Y磁場電流調節旋鈕，6是支撐腳，7是電源開關，8是Y方向四位數顯電流表，9是八邊形固定環，10是Y磁場線圈，11是X磁場線圈，12是磁芯。

圖2是二維磁場發生器的電路系統框圖。

圖3是一組恒流源電路圖。

具體實施方式

結合附圖，下面具體說明二維磁場發生器的工作和電路情況。

本實用新型磁場發生器主機內單片機的主要功能是經過運算形成相應的數字輸出量再經D/A轉換器輸出相應的精密電壓調節信號，按設定的步進參數給定電流值，從而實現對恒流源輸出電流的精確調節。