[實用新型]一種計算線圈形狀參數的裝置

有效

• 申請號: 201720456339.1
• 申請日: 2017-04-27
• 公開（公告）號: CN206788598U
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發明（設計）人: 劉驥;齊朋帥;張明澤
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 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計算線圈形狀參數的裝置，屬于電工技術范疇。

背景技術

螺管結構線圈或線匝在強電和弱電領域應用都十分廣泛，如在變壓器、電抗器及軟開關電路中都有此類結構，故線圈的電氣參數（電導率、電感等）和結構參數（導線橫截面積、線圈匝數等）直接影響到電氣設備的性能。在高頻（幾百kHz至幾MHz）情況下，由于集膚效應和臨近效應的存在，線圈的電阻與低頻下差別很大，其阻值是肌膚效應引起的電阻與臨近效應引起的電阻的疊加。

如圖4所示為線圈示意圖，當線圈中通入電流，線圈中每匝導線都會產生電磁場，臨近效應是指線圈上單根導線電流會受周圍其他導線所產生的的電磁場影響，電流會集中于導線臨近側流動。線圈的形狀參數是衡量鄰近效應程度的重要參數。

現階段對線圈形狀參數的計算只有復雜的公式，沒有相應程序算法，工程中主要依賴實際測量的方法求取形狀參數，測量過程繁瑣，且誤差較大。本實用新型裝置，從計算的角度給出了一種計算線圈形狀參數的方法。該裝置根據所求線圈的流經電流、導線半徑等參數，應用CPU計算控制單元80C51單片機，快速計算得出該線圈的形狀參數。研究計算線圈形狀參數的裝置，不但可以大大提高所得數據的準確度，為研究提高保障，還可以簡化測量過程，縮短測量時間。

發明內容

本實用新型提供了一種計算線圈形狀參數的裝置，解決了現階段電工技術領域內計算線圈形狀參數過程復雜和結果失真的技術問題。

本實用新型的目的是通過以下方式實現的：一種計算線圈形狀參數的裝置包括CPU計算控制單元80C51單片機（1）、復位電路（2）時鐘電路（3）、電源模塊（4）、參數輸入單元（5）、結果顯示單元（6）、核心計算程序（7）；所述的CPU計算控制單元80C51單片機（1）、復位電路（2）、時鐘電路（3）與電源模塊（4）集成在一張電路板上，構成單片機最小系統；所述CPU計算控制單元80C51單片機（1）為通用單片機芯片，有功能齊全、成本合理的優點；所述的電源模塊（4）輸入為220V交流電源，輸出為直流5V電壓；所述的參數輸入單元（5）與單片機最小系統連接；所述的結果顯示單元（6）與單片機最小系統連接；所述的核心計算程序（7）通過軟件寫入80C51單片機，用于計算線圈的形狀參數。

所述的一種計算線圈形狀參數的裝置，其特征在于電源模塊（4）由變壓器電路、全橋整流電路、濾波電路及穩壓芯片7805構成，其輸入為220V交流電源，輸出為穩定的直流5V電壓。

所述的一種計算線圈形狀參數的裝置，其特征在于通過軟件將核心計算程序寫入CPU計算控制單元80C51單片機（1），該程序有計算速度快，結果準確的特點。

附圖說明

圖1裝置結構示意圖。

圖2單片機最小系統電路圖。

圖3電源電路圖。

圖4線圈示意圖。

圖5單層線圈電阻計算與實測對比曲線圖。

圖6雙層線圈電阻計算與實測對比曲線圖。

具體實施方式

為能清楚說明本方案的技術特點，下面通過具體試驗，結合其附圖，一種計算線圈形狀參數的裝置測試包括如下步驟。

如圖1所示，一種計算線圈形狀參數的裝置包括CPU計算控制單元80C51單片機、復位電路、時鐘電路、電源模塊、參數輸入單元、結果顯示單元、核心計算程序；如圖2所示，將所述的CPU計算控制單元80C51單片機（1）、復位電路（2）、時鐘電路（3）與電源模塊（4）集成在一張電路板上，構成單片機最小系統；如圖3所示，所述的電源模塊（4）輸入為220V交流電源，輸出為直流5V電壓；所述的參數輸入單元（5）與單片機最小系統連接；所述的結果顯示單元（6）與單片機最小系統連接；所述的核心計算程序（7）通過軟件寫入80C51單片機，用于計算線圈的形狀參數。

參數輸入單元由鍵盤構成，其主要功能是輸入計算所需的三個參數：流經線圈的電流、導線半徑和線軸半徑，這三個參數的大小通過結果顯示單元的顯示屏顯示出來；經計算所得的形狀參數也會顯示在顯示屏上。

如圖2所示，為單片機的最小系統，包括CPU計算控制單元80C51單片機（1）、復位電路（2）、時鐘電路（3）與電源模塊（4）。圖3所示為電源模塊電路原理圖，其由變壓器電路、全橋整流電路、濾波電路及穩壓芯片7805構成，其輸入為220V交流電源，輸出為穩定的直流5V電壓。

具體計算過程如下。

準備階段，分別測量導線半徑和線軸半徑，并選擇被測線圈所通電流值。