[实用新型]悬浮式地球仪

说明书

本实用新型涉及一种教学用的悬浮式地球仪。

目前，教学用的地球仪一般均由球体，上、下支座，支承杆和以上、下支座为支承点的轴心组成，使用时用手拨动球体，球体即围绕轴心转动至所需的地理位置，此传统式的地球仪因不能模拟地球悬浮在太空中的情景，故视觉效果欠佳。

本实用新型的目的是提供一种新颖的、球体能悬浮在空中并处于一个稳定状态的悬浮式的地球仪，以达到模拟地球悬浮于太空的情景和改善视觉效果。

本实用新型是这样实现的，为使地球仪的球体稳定的悬浮在空间，利用磁感应原理，使球体上端与上支座之间的空间以及球体下端与下支座之间的空间各形成一个磁场。为此，在球体的上、下两端均安置磁钢，而且在上支座有一个能对球体的位置进行控制的电磁铁，在下支座有一个感应线圈，正常情况时，由于上、下磁力的作用，球体处于一个悬浮的平衡状态，一旦球体位置发生变化，失去平衡，感应线线圈立刻检测到因球体垂直位置变化而形成的磁场变化，并产生电信号，通过一个置于地球仪上的简易的电子控制装置对电信号进行一系列的放大处理后，由控制电路调整电磁铁对球体磁性作用力的大小，从而使球体始终处于稳定的悬浮状态。

本实用新型提供的悬浮式地球仪，由于利用磁感应原理并采用了较为简易的电子控制装置，因而能使地球仪的球体悬浮在空中并处于稳定状态，与传统式地球仪相比，具有模拟地球悬浮于太空的情景的特点，因而改善了视觉效果，是一种新颖的电子教学用具。

下面将结合附图对本实用新型进行具体描述。

本实用新型共有三个附图。

图1：悬浮式地球仪结构示意图

图2：悬浮式地球仪电子控制装置方框图

图3：悬浮式地球仪电子控制装置电路图

如图1所示，悬浮式地球仪由球体（1），上支座（8），下支座（4），将上、下支座连成一体的支承杆（9），电子控制装置（10）组成，在球体（1）内部的上端装置一园形的上磁钢（5），在下端也安置一园形的下磁钢（2），用胶粘固定，上、下磁钢均为永磁体，在上支座（8）对应于上磁钢（5）的部位有一个由铁芯（6）和控制线圈L₂（7）组成的电磁铁，当线圈通电后，在电磁铁与上磁钢（5）之间的空间形成一个磁场，在下支座（4）对应于下磁钢（2）的部位有一个感应线圈L₁（3），当线圈通电后，在感应线圈L₁（3）与下磁钢（2）之间的空间也形成一个磁场，在上、下磁场力的作用下，球体（1）稳定的悬浮在上支座（8）和下支座（4）之间的空间，一旦球体（1）的平衡位置发生了变化，通过置于地球仪下支座（4）内的电子控制装置（10）的动作，可使球体恢复到原有的平衡位置。电子控制装置（10）的工作原理方框图及其电路图如图2、图3所示，电子控制装置（10）由以下几部分组成：

（1）传感器电路，该电路由感应线圈L₁，运算放大器A₁及周围电路构成振荡器，产生一个频率恒定的正弦波信号，感应线圈L₁的一端与运转放大器A₁的输入端相连，当球体（1）垂直位置发生变化时，使穿过感应线L₁的磁通量发生变化，引起输出信号的幅度发生变化，该信号由运算放大器A₁输出。

（2）信号放大处理电路，该电路的输入端设有电容C₂，二极管D₂，两者串联后与运算放大器A₁的输出端相连，球体（1）位置变化的电信号经电容C₂二极管D₂整流、滤波后转变为直流信号输入到运算放大器A₂，由运算放大器A₂～A₆所组成的跟随比较器对输入的信号进行一系列的放大处理后，由运算放大器A₆输出电压控制信号。

（3）控制电路，该电路设有场效应管Q₂，其栅极经电阻R₂₅与运算放大器A₆的输出端相连，其漏极与控制线圈L₂相连，通过调整栅极和源极间的电位差来控制场效应管的导通量，以控制线圈L₂中电流的大小，即控制电磁铁对球体磁性作用力的大小。

（4） 电源电路，由IC及周围电路构成双电源电路作为运算放大器的直流电源，控制线圈L₂的直流电源则由变压器B经整流、滤波直接提供。