數(shù)控旋轉(zhuǎn)磁場儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種數(shù)控旋轉(zhuǎn)磁場儀，屬于電子技術(shù)應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)應(yīng)用的領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在農(nóng)業(yè)工程領(lǐng)域，磁場生物效應(yīng)研宄已有很多年并形成了相應(yīng)的磁處理技術(shù)，磁處理技術(shù)是一種農(nóng)業(yè)物理技術(shù)，具有對農(nóng)作物生理損傷小、快捷和高效等優(yōu)點(diǎn)，在一定的磁場強(qiáng)度下，能促進(jìn)動植物的生長發(fā)育和帶來正面影響的為磁場的正生物學(xué)效應(yīng)。
[0003]在農(nóng)業(yè)工程領(lǐng)域內(nèi)，農(nóng)業(yè)相關(guān)的磁場生物效應(yīng)研宄不但給農(nóng)作物增產(chǎn)提供了新方法，也豐富了生物磁學(xué)研宄的內(nèi)容。旋轉(zhuǎn)磁場作用于生物體后，在生物體內(nèi)引起一系列的生物學(xué)效應(yīng)，同時也為動物臨床磁療提供了理論基礎(chǔ)。關(guān)于旋轉(zhuǎn)磁場生物效應(yīng)的研宄，近年來在國內(nèi)外都取得許多新的進(jìn)展，目前已有實(shí)驗(yàn)研宄了其對于血細(xì)胞和血液流變學(xué)、組織愈合、酶和自由基、血糖及組織細(xì)胞、膽汁、損傷康復(fù)、骨愈合、桿菌生長等方面的影響。
[0004]要研宄旋轉(zhuǎn)磁場的生物效應(yīng)，就要有產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的儀器，現(xiàn)有數(shù)控旋轉(zhuǎn)磁場儀器大多是采用交流電來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，磁場的穩(wěn)定性差，且與交流電信號的頻率和電流的穩(wěn)定性有很大的關(guān)系。本實(shí)用新型利用步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性和微處理器的控制及邏輯運(yùn)算能力，結(jié)合強(qiáng)磁體磁鐵塊，能產(chǎn)生穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)磁場，同時能方便的調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)的速度，從而產(chǎn)生不同頻率的旋轉(zhuǎn)磁場。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]針對現(xiàn)有的數(shù)控旋轉(zhuǎn)磁場儀器的不足，本實(shí)用新型的數(shù)控旋轉(zhuǎn)磁場儀，采用精確的步進(jìn)電機(jī)帶動強(qiáng)磁體磁鐵塊轉(zhuǎn)動從而形成穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)磁場，而在數(shù)控旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁場儀主機(jī)內(nèi)采用微處理器來準(zhǔn)確的控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，采用磁場傳感探頭測量磁場的強(qiáng)度，并可通過液晶屏顯示轉(zhuǎn)速和磁場等信息。
[0006]數(shù)控旋轉(zhuǎn)磁場儀包括旋轉(zhuǎn)磁場儀主機(jī)和旋轉(zhuǎn)磁場架，旋轉(zhuǎn)磁場儀主機(jī)上設(shè)置有液晶屏、電機(jī)控制接口、磁場測量接口、菜單和選擇按鍵、啟動按鍵、停止按鍵、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)旋鈕和方向控制旋鈕，旋轉(zhuǎn)磁場儀主機(jī)內(nèi)具有微處理器及微處理器控制電路、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路、磁場傳感放大電路、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電路、液晶驅(qū)動和顯示電路；旋轉(zhuǎn)磁場架由步進(jìn)電機(jī)、旋轉(zhuǎn)盤、旋轉(zhuǎn)盤上的條形磁鐵塊和磁場傳感探頭構(gòu)成。
[0007]本實(shí)用新型旋轉(zhuǎn)磁場儀主機(jī)內(nèi)采用的微處理器是TI公司生產(chǎn)的MSP430F479芯片。它是一款超低功耗的微處理器，它基于真正的正交16位RISCCPU內(nèi)核，具有16個可單周期全尋址的16位寄存器，3個不同的時鐘信號，6種工作模式，耗電電流很小，并可置于省電模式，以中斷的方式喚醒，盡可能地降低功耗。MSP430F479具有強(qiáng)大的運(yùn)算性能、片內(nèi)包括有精密硬件乘法器、具有60KB的FLASH、2KB的RAM、16位的A/D轉(zhuǎn)換器、高精度比較器等常用資源。通過片內(nèi)的JTAG調(diào)試接口即可完成系統(tǒng)編碼的調(diào)試，開發(fā)環(huán)境方便高效。
[0008]本實(shí)用新型利用MSP430F479微處理器的控制功能，產(chǎn)生一定頻率的脈沖序列精確控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而控制旋轉(zhuǎn)磁場的頻率；同時利用片內(nèi)的16位A/D轉(zhuǎn)換器來實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換，通過微處理器控制液晶屏顯示頻率、磁場強(qiáng)度等信息。
[0009]旋轉(zhuǎn)磁場儀主機(jī)內(nèi)的微處理器起著控制和運(yùn)算的核心作用，保證著各單元電路相互協(xié)調(diào)和穩(wěn)定的工作，在旋轉(zhuǎn)磁場儀主機(jī)內(nèi)的電源、微處理器控制電路、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路和步進(jìn)電機(jī)依次連接；磁場傳感探頭、磁場傳感放大電路和微處理器依次連接；同時轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電路和液晶驅(qū)動和顯示電路也都與微處理器相連接。
[0010]本實(shí)用新型選用8相42BY48HJ30B精密步進(jìn)電機(jī)，但其驅(qū)動電流較大，直接用微處理器無法驅(qū)動，故加入了驅(qū)動電路可達(dá)500mA的驅(qū)動芯片ULN2003，在微處理器的控制下驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動。微處理器的4個I/O端口分別直接與ULN2003的輸入相連，ULN2003的輸出分別與步進(jìn)電機(jī)的4個輸入端相連，從而達(dá)到微處理器控制步進(jìn)電機(jī)的目的。
【附圖說明】
[0011 ] 圖1是旋轉(zhuǎn)磁場儀主機(jī)外觀圖，其中的I是液晶屏、2是電機(jī)控制接口、3是磁場測量接口、4是菜單和選擇按鍵、5是啟動按鍵、6是停止按鍵、7是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)旋鈕、8是方向控制旋鈕。
[0012]圖2是旋轉(zhuǎn)磁場架外觀圖，其中的9是電機(jī)控制線，10是步進(jìn)電機(jī)，11是旋轉(zhuǎn)盤，12是條形磁鐵塊，13是磁場傳感探頭、14是磁場傳感線，15是旋轉(zhuǎn)磁場架底板。
[0013]圖3是旋轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)圖。
[0014]圖4是系統(tǒng)電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]結(jié)合附圖，下面具體說明數(shù)控旋轉(zhuǎn)磁場儀的工作和電路情況。
[0016]本實(shí)用新型的旋轉(zhuǎn)盤上的條形磁鐵塊一共有六塊，都采用釹鐵硼材料的強(qiáng)磁體磁鐵塊，并按圖3中的六邊對稱分布擺放，形成水平的磁場，并隨旋轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動再轉(zhuǎn)動。
[0017]將釹鐵硼材料的強(qiáng)磁體磁鐵塊，通過嵌入固定在步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)盤上，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動時，其強(qiáng)磁體磁鐵塊產(chǎn)生的磁場也跟著旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的磁場，其步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速決定著旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)的頻率。
[0018]在使用中，結(jié)合旋轉(zhuǎn)磁場儀主機(jī)上的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)旋鈕和方向控制旋鈕可對步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動速度和轉(zhuǎn)動方向進(jìn)行調(diào)節(jié)，其啟動按鍵和停止按鍵可對步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行和停止進(jìn)行控制。
[0019]本實(shí)用新型的磁場強(qiáng)度測量采用磁場強(qiáng)度傳感器和運(yùn)放來對磁場信號進(jìn)行采取和放大，其中磁場強(qiáng)度傳感器選用了霍爾線性小型集成塊UGN350IT，其具有測量體積小、精度高、線性好等特點(diǎn)，將它置于磁場傳感探頭頂端，同時磁場傳感探頭的外形結(jié)構(gòu)為梯形，并通過梯形滑槽與旋轉(zhuǎn)磁場架底板相吻合，在使用中，可以通過滑槽取出并放置到需要測量磁場強(qiáng)度的區(qū)域，使用非常方便。磁場信號的放大采用運(yùn)放TL084來構(gòu)成，將輸出信息進(jìn)行放大后送入微處理器，計(jì)算得到并由液晶顯示磁場強(qiáng)度。
[0020]旋轉(zhuǎn)磁場儀主機(jī)上的電機(jī)控制接口和磁場測量接口都采用多芯航空插座。
[0021]本實(shí)用新型的液晶顯示采用低電壓、低功耗帶中文字庫、采用ST7920控制器的128X64液晶顯示屏。它具有4/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，其模塊接口方式靈活，操作指令簡單、方便，可以顯示8X4行16X16點(diǎn)陣的漢字，也可完成圖形顯示，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面。
[0022]本數(shù)控旋轉(zhuǎn)磁場儀采用微處理器實(shí)現(xiàn)了精確地控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，并控制了旋轉(zhuǎn)磁場的頻率，旋轉(zhuǎn)磁場儀工作穩(wěn)定可靠、磁場頻率精度高、操作簡便，可廣泛用于研宄旋轉(zhuǎn)磁場的生物效應(yīng)測量和相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種數(shù)控旋轉(zhuǎn)磁場儀，其特征是:數(shù)控旋轉(zhuǎn)磁場儀包括旋轉(zhuǎn)磁場儀主機(jī)和旋轉(zhuǎn)磁場架，旋轉(zhuǎn)磁場儀主機(jī)上設(shè)置有液晶屏(I)、電機(jī)控制接口(2)、磁場測量接口(3)、菜單和選擇按鍵(4)、啟動按鍵(5)、停止按鍵￠)、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)旋鈕(8)和方向控制旋鈕(7)，旋轉(zhuǎn)磁場儀主機(jī)內(nèi)具有微處理器及微處理器控制電路、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路、磁場傳感放大電路、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電路、液晶驅(qū)動和顯示電路；旋轉(zhuǎn)磁場架由步進(jìn)電機(jī)(10)、旋轉(zhuǎn)盤(11)及旋轉(zhuǎn)盤上的條形磁鐵塊(12)和磁場傳感探頭(13)構(gòu)成；其旋轉(zhuǎn)磁場儀主機(jī)內(nèi)的電源、微處理器控制電路、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路和步進(jìn)電機(jī)依次連接；磁場傳感探頭、磁場傳感放大電路和微處理器依次連接；同時轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電路和液晶驅(qū)動和顯示電路也都與微處理器相連接；其旋轉(zhuǎn)磁場架上的磁場傳感探頭(13)的外形結(jié)構(gòu)為梯形，并通過梯形滑槽與旋轉(zhuǎn)磁場架底板(15)相吻合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控旋轉(zhuǎn)磁場儀，其特征是:其旋轉(zhuǎn)磁場儀主機(jī)內(nèi)的微處理器采用的是TI公司生產(chǎn)的MSP430F479芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控旋轉(zhuǎn)磁場儀，其特征是:其旋轉(zhuǎn)盤(11)上的條形磁鐵塊(12)—共有六塊，都采用釹鐵硼材料的強(qiáng)磁體磁鐵塊。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種數(shù)控旋轉(zhuǎn)磁場儀，數(shù)控旋轉(zhuǎn)磁場儀包括旋轉(zhuǎn)磁場儀主機(jī)和旋轉(zhuǎn)磁場架，旋轉(zhuǎn)磁場儀主機(jī)上設(shè)置有液晶屏、電機(jī)控制接口、磁場測量接口、菜單和選擇按鍵、啟動按鍵、停止按鍵、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)旋鈕和方向控制旋鈕，旋轉(zhuǎn)磁場儀主機(jī)內(nèi)具有微處理器及微處理器控制電路、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路、磁場傳感放大電路、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電路、液晶驅(qū)動和顯示電路；旋轉(zhuǎn)磁場架由步進(jìn)電機(jī)、旋轉(zhuǎn)盤、旋轉(zhuǎn)盤上的條形磁鐵塊和磁場傳感探頭構(gòu)成。本數(shù)控旋轉(zhuǎn)磁場儀采用微處理器實(shí)現(xiàn)精確地控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而控制了旋轉(zhuǎn)磁場的頻率，同時旋轉(zhuǎn)磁場儀工作穩(wěn)定可靠、磁場頻率精度高、操作簡便，可廣泛用于研究旋轉(zhuǎn)磁場的生物效應(yīng)測量和相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。
【IPC分類】A01G7-06
【公開號】CN204335415
【申請?zhí)枴緾N201420787394
【發(fā)明人】汪建
【申請人】四川農(nóng)業(yè)大學(xué), 汪建
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2014年12月12日