[实用新型]旋转磁场仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种旋转磁场仪，属于电子技术应用和实验应用的领域。

背景技术

在农业工程领域，磁场生物效应研究已有很多年并形成了相应的磁处理技术，磁处理技术是一种农业物理技术，具有对农作物生理损伤小、快捷和高效等优点，磁处理技术中的生物学效应包括正生物学效应和负生物学效应。在一定的磁场强度下，能促进动植物的生长发育和带来正面影响的即为正生物学效应。

在农业工程领域内，农业相关的磁场生物效应研究不但给农作物增产提供了新方法，也丰富了生物磁学研究的内容。同时旋转磁场作用于生物体后，在生物体内引起一系列的生物学效应，也为动物临床磁疗提供了理论基础。关于旋转磁场生物效应的研究，近年来在国内外都取得许多新的进展，目前已有实验研究了其对于血细胞和血液流变学、组织愈合、酶和自由基、血糖及组织细胞、胆汁、损伤康复、骨愈合、杆菌生长等方面的影响。

要研究旋转磁场的生物效应，就要有产生旋转磁场的仪器，现有旋转磁场仪器大多是采用交流电来产生旋转磁场，磁场的稳定性差，且与交流电信号的频率和电流的稳定性有很大的关系。本实用新型利用步进电机转速的稳定性和单片机的控制及逻辑运算能力，结合强磁体磁铁块，能产生稳定的旋转磁场，同时能方便的调节旋转的速度，从而产生不同频率的旋转磁场。

实用新型内容

针对现有的旋转磁场仪器的不足，本实用新型设计的旋转磁场仪，采用精确的步进电机带动强磁体磁铁块转动从而形成稳定的旋转磁场，而在旋转磁场仪主机内采用单片机来准确的控制步进电机的转速。

旋转磁场仪包括磁场仪主机和旋转磁场架，磁场仪主机上设置有五位转速显示表、电机控制接口、转速调节旋钮、方向控制旋钮、启动和停止按键，磁场仪主机内具有单片机芯片及单片机控制电路、步进电机驱动电路、转速调节电路和数码显示电路；旋转磁场架由步进电机、旋转盘及旋转盘上的条形磁铁块构成。

本实用新型的磁场仪主机内的单片机芯片采用STC12C2052AD芯片，它是增强型的8051芯片，实际工作频率可达48MHz，STC12C2052AD单片机片内有256KRAM，具有通用23个I/O口，每个I/O口驱动能力均可达到20mA，内有看门狗、时钟源、16位定时器/计数器、2路可编程计数器阵列PCA、10位精度ADC等功能模块。

本实用新型利用STC12C2052AD单片机的控制功能，产生一定频率的脉冲序列精确控制步进电机的转速，从而控制旋转磁场的频率；同时可利用片内的10位ADC来实现A/D转换，并通过五位数码显示来得到电机转速信息。

磁场仪主机内的电源、单片机控制电路、步进电机驱动电路和步进电机依次连接，同时转速调节电路和数码显示电路也都与单片机相连接。

本实用新型选用8相42BY48HJ30B精密步进电机，但其驱动电流较大，直接用单片机无法驱动，故加入了驱动电路可达500mA的驱动芯片ULN2003，在单片机的控制下驱动步进电机转动。单片机的4个I/O端口分别直接与ULN2003的输入相连，ULN2003的输出分别与步进电机的4个输入端相连，从而达到单片机控制步进电机的目的。

附图说明

图1是磁场仪主机外观图，其中的1是五位转速显示表、2是电机控制接口、3是转速调节旋钮、4是方向控制旋钮、5是停止按键、6是启动按键。

图2是旋转磁场架外观图，其中的7是电机控制线，8是步进电机，9是旋转盘，10是条形磁铁块。

图3是旋转盘结构图。

图4是系统电路原理图。

具体实施方式

结合附图，下面具体说明旋转磁场仪的工作和电路情况。

本实用新型的旋转盘上的条形磁铁块一共有六块，都采用钕铁硼材料的强磁体磁铁块，并按图3中的六边对称分布摆放，形成水平的磁场，并随旋转盘的转动再转动。

将钕铁硼材料的强磁体磁铁块，通过嵌入固定在步进电机的旋转盘上，当步进电机转动时，其强磁体磁铁块产生的磁场也跟着旋转，从而产生旋转的磁场，其步进电机的转速决定着旋转磁场的旋转的频率。

在使用中，结合磁场仪主机上的转速调节旋钮和方向控制旋钮可对步进电机的转动速度和转动方向进行调节，其启动按键和停止按键可对步进电机的运行和停止进行控制。

本旋转磁场仪采用单片机实现了精确地控制步进电机的转速，并控制了旋转磁场的频率，该旋转磁场仪工作稳定可靠、磁场频率精度高、操作简便，可广泛用于研究旋转磁场的生物效应测量和相应的实验。