[实用新型]一种磁悬浮装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电磁实验装置，特别是一种磁悬浮装置。

背景技术

目前，作为高中、大学物理课程中的电磁学，是摸不着看不见的，而只靠书中的插图和老师对现象的描述，使学生在学习课程中很难完全理解这些物理规律，是因为缺少相应的教具来帮助学生将抽象的问题具体化，这门课程也一直是老师教学、学生学习的难点。

发明内容

为克服现有技术的不足，本实用新型提供一种电磁实验装置，不仅可以满足物理教学课堂，也可满足生物教学课堂，直观展示电磁现象。

本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是：一种磁悬浮装置，包括保护罩、支架、电磁铁、线路板，其特征是：支架外设有保护罩，支架由底座、立杆和吊臂构成，电磁铁与吊臂垂直接合定位，在电磁铁的铁芯的正下方的一定距离处设有霍尔传感器，线路板设在底座下方。

电磁铁包括铁芯、线圈，在铁芯与线圈之间设有塑套，线圈外侧设有塑料薄膜，铁芯与线圈紧密接合铁芯在塑套内可以上下轻微移动。

支架外侧保护罩用透明材料制作。

立杆为空心，吊臂为铝质材料制作。

元器件列表

序号      标识          作用                          型号

15                   电压转换芯片            L7805CV(CCOKJ V6)

16        RP1        精密电位器              W102(930T BOURNS 3296)

17        R1         分压电阻                100欧(RJ1/4W)

18        IC1        电压比较器              TL071CP(72A5XVM)

19        VT1        场效应管                IRF9530N(P923D)

10    L1        电磁铁                    0.35mm漆包线，总阻值40欧姆

20    C1        滤波电容                  10uF(25V0

21    C2        滤波电容                  10uF(25V0

22    C3        振荡电容                  0.15J100MKT

23    R2        振荡电阻                  70欧姆(RJ1/4W)

24    VD1       二极管                    IN5819

12    IC2       线性霍尔元件              SS495A

本实用新型的有益效果是，结构简单，使电磁现象直观，帮助老师教学，帮助学生理解，在物理、生物课堂上实现生动的物理现象显示和生物知识展示。

附图说明

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

图1为本实用新型实施例的结构示意图。

图2为本实用新型实施例的电路原理图。

图中1、电源，2、支架，3、保护罩，4、罩帽，5、风扇，6、保护膜，7、铁芯，8、吊臂，9、线圈，10、电磁铁，11、塑管，12、霍尔传感器，13、底座，14、线路板，15、IC3，16、RP1，17、R 1，18、IC1，19、VT1，20、C1，21、C2，22、C3，23、R2，24、VD1。

具体实施方式

一种磁悬浮装置，包括保护罩3、支架2、电磁铁10、线路板14，支架2外设有保护罩3，支架2由底座13、立杆2-1和吊臂8构成，电磁铁10与吊臂8垂直接合定位，在电磁铁10的铁芯7的正下方的一定距离处设有霍尔传感器12，线路板14设在底座13下方。

电磁铁10包括铁芯7、线圈9，在铁芯7与线圈9之间设有塑管11，线圈9外侧设有保护膜，铁芯7与塑管11紧密接合铁芯7在塑管11内在1kg-2kg作用下可以上下轻微移动。

支架2外侧保护罩3用透明材料制作。

立杆2-1为空心，吊臂8为铝质材料制作。

图2中，霍尔传感器12采用线性性质较好的SS495A线性霍尔元件，当霍尔传感器12工作在一个稳定的5V电压时，他的输出电压正比于电磁铁10的磁感应强度，他能探测与电磁铁10之间的距离，霍尔传感器12的输出电压位移信号加在电压比较器18的正向输入端上，经过电压比较器18对正向输入电压与反向输入电压比较之后，进而电压比较器18的输出电压对VT1 19控制。VT1 19由此再对电磁铁10进行作用，霍尔传感器12在外界磁感应强度为0时输出电压已经达到2.5V。需要说明的是霍尔传感器12对于磁极的N，S极作用不尽相同，当你用磁铁的S极对准霍尔传感器12并且一直靠近时，输出电压会在2.5V的基础上一直变小。霍尔传感器12直接安装在电磁铁10的头部，电磁铁10并不一定非要加铁芯7，只用一个阻值为40欧姆的线圈9也是可以的，当一个强度合适的电磁铁10距离霍尔传感器12一定距离，霍尔传感器12输出电压大约为3.2V。此时如果调节电位器RP1 16，使电位器RP1 16的输出电压在3.2V左右，磁铁就可以悬浮了。不过实际电压可能有所出入。R1 17，R2 23，C3 22组成正向反馈电路，使电路产生振荡，振荡频率在10～100HZ。VT1 19在工作过程中产热很小。当输入IC1 18的正向电压与反向电压相近时，VT1 19关闭，而此时电磁铁10产生的磁场并不会立即消失，因为电感的电流不会突变。原先的电流不会突变。原先电磁铁10中的电流流经VD1 24从而形成回路，由于电流在减弱，所以电磁铁10产生的磁场也在减弱。当VT1 19打开时，由于电磁铁10中的电流缓慢增加，由于如果不加铁芯7的线圈9的磁力可能较小，导致不能悬浮，因此我们将铁芯7一部分插入线圈9中，这样我们既可以稳定的磁悬浮，也避免了因为磁力过大将分子模型直接吸到电磁铁上。IC1 18在使用时只用管脚2，3，4，6，7引脚即可，这几个引脚分别对应反向输入端，正向输入端，电源负极，输出端，电源正极。RP1 16使 用的是精密电位器，自行绕制了线圈9，选用直径为0.35mm的漆包线。电源电压为15V，保证电路所配置的直流电压电源所能提供的最大电流应大于电路工作时的最大电流。为了使霍尔传感器12能够灵敏探测到磁场的变化，我们将霍尔传感器12直接安装在线圈9下面。为保证悬浮体有足够的吸力，我们选用磁性较好的圆柱体铷铁硼磁铁，直径在0.5mm左右，这样可以使得悬浮更稳定。为了尽量避免对磁场和永磁铁的干扰，我们尽量不使用钢或铁支架，因此我们采用木制结构，保证整个的稳定性和耐用性。