[實用新型]磁懸浮球實驗教學裝置

有效

• 申請號: 201520449399.1
• 申請日: 2015-06-26
• 公開（公告）號: CN204759835U
• 公開（公告）日: 2015-11-11
• 發明（設計）人: 向曉燕;林子峰
• 申請（專利權）人: 吉首大學
• 主分類號: G09B23/00
• 分類號: G09B23/00
• 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磁懸浮球實驗教學裝置，尤其是用于磁懸浮球實驗結果展示及實驗測試結果分析的實驗教學裝置，具體用于磁懸浮球實驗教學及科研實驗領域中。

背景技術

由于近年來磁懸浮技術的工程應用逐漸普及，磁懸浮球實驗作為磁懸浮研究的入門技術引入高校工程類實驗體系中，可使學生對一類非線型本質不穩定的系統有深入認識和研究，在高校工程類系列實驗中占有重要地位，可配合控制類、信息類專業的相關理論課程開展系列實驗項目的實驗和研究。由于實驗內容新穎、實驗結果直觀有效，激發了學生學習的興趣及研究熱情。

但作為實驗教學系統，目前的磁懸浮球系統存在著教學展示不直觀，教師講述困難，實驗測試結果分析困難等問題。

發明內容

針對以上問題，本實用新型采用了下述方案：本實用新型包括電磁鐵1、LED燈2、光電傳感裝置3、Ardruino控制板4、功率放大器5、工業攝像機6、圖像傳感器7、圖像輸出顯示設備8、被控對象的鋼球9。設計了一種便于對磁懸浮球實驗現象進行直觀展示、精確分析的實驗裝置。

本實用新型的工作原理如下：電磁鐵1通電后產生磁場，位于磁場中的被控對象鋼球9受到電磁力的向上的作用，當該電磁力與鋼球9所受重力相等時，鋼球9可懸浮在空中。LED燈2和光電傳感裝置3構成位置傳感器，可實時檢測鋼球9的位置信號，輸入到Arduino控制板4和功率放大器5連接組成的控制電路，處理后的信號用來控制電磁鐵1線圈電流的大小，從而改變鋼球9在磁場中受到的電磁力的大小。使小球所受電磁力與其在不同位置所受重力相等，從而保持平衡。對以上工作過程可通過工業攝像機6及圖像傳感器7構成的圖像采集裝置輸入到圖像輸出顯示設備8，對鋼球9的運動過程進行細節展示及圖像分析。

在用于實驗教學演示時，通過工業攝像機6可拍攝鋼球在磁場9中的運動視頻，經過圖像傳感器7處理后可經圖像輸出顯示設備8進行實時視頻展示，在教學中可很方便的進行講解。進行科研實驗時，可對實驗過程進行圖像分析，方便開展后續的研究。另外在圖像輸出設備8接入網絡的情況下，還可進行遠程視頻教學。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型的具體實施方式作進一步詳細描述。

磁懸浮球實驗教學裝置，組成包括：電磁鐵1、LED燈2、光電感應裝置3、Arduino控制板4、功率放大器5、工業攝像頭6、圖像傳感器7、圖像輸出顯示裝置8和被控對象鋼球9。

所述的電磁鐵1，通電后，其周圍產生磁場，位于磁場中的被控對象鋼球7受到電磁吸力作用，當電磁吸力與鋼球重力相等時，鋼球可懸浮在空中，處于平衡狀態。

所述的LED燈2和光電感應裝置3連接構成位置傳感器，可實時檢測鋼球9的位置，并將位置信號輸入功率放大器9進行處理，處理后的輸出信號用來控制電磁鐵線圈電流大小，以改變鋼球在磁場中所受到的電磁吸力的大小。

所述的Arduino控制板4和功率放大器5連接組成控制電路，處理鋼球9的位置信號，以生成電磁鐵線圈的控制信號。

所述的工業攝像頭6和圖像傳感器7構成圖像采集處理裝置，可實時拍攝鋼球9在磁場中的運動圖像，經過圖像傳感器處理后的圖像可輸入到圖像輸出顯示裝置8中，對鋼球的實時運動狀態進行圖像顯示。