本发明专利技术涉及磁悬浮技术领域的通用数码磁悬浮装置及其控制方法及器件集成方法。本发明专利技术通用数码磁悬浮装置包括有底座（２０）、系统安全开关组（２６）、由控制及处理系统（１０）、稳压电源（１３）、环境温度传感器（２５）、悬浮磁芯（３０）、悬浮磁铁上盖（３１）、悬浮线圈（３２）、悬浮磁铁下盖（３３）、悬浮磁场霍尔传感器（３４）、悬浮电磁铁温度传感器（３５）、磁浮体（４０）、磁浮体悬浮永磁体（４１）、悬浮线圈驱动电路（５０）、悬浮线圈温度检测电路（５１）、悬浮磁场检测电路（５２）、环境温度检测电路（５５）、电源故障检测控制电路（５６）组成的磁悬浮控制系统，此外，还包括有旋转系统和Ｉｎｔｅｒｎｅｔ接口及串行接口。本发明专利技术的通用数码磁悬浮装置大大降低了由于电磁场的高度非线性所引起的安装敏感性，易于非专业人员生产、安装。本发明专利技术通用数码磁悬浮装置的各部分器件的集成方法各自相对独立，又通过数据相互联系，从而易于集成电路实现。本发明专利技术通用数码磁悬浮装置的控制方法操作方便，控制精度高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及磁悬浮
，特别涉及一种数码控制、可以自由旋转的、低成本的通用数码磁悬浮装置及其控制方法以及与之相联系的集成电路技术、计算机网络技术，属于因特网环境下磁悬浮产品的机电一体化创新技术。
技术介绍
现有市场上的磁悬浮产品及已公开的专利，基本上是用模拟电路控制的；已公开的磁悬浮文献资料，绝大多数是解决局部问题、试验性质的，还没有将磁悬浮装置与其控制方法、网络通信方法作为一个系统来考虑，并将其控制电路及控制方法、网络通信方法集成到少数芯片上；对于像磁悬浮铁路这样的系统，虽是系统性的数码控制，但它是针对特定行业，不是通用的，且其成本太高，不适用于如工艺品、玩具、科普教学等领域。从物理知识可知，磁场是高度非线性的。一些专利公开了一些用模拟控制的磁悬浮装置的安装方法，如中国专利号03141646.2所公开的安装方法，但没有将磁悬浮装置的生产安装方法与数码控制方法作为一个系统加以考虑，特别是敏感元器件、敏感零部件的生产安装方法，因而不能满足本专利技术的需要。我们的实验表明，数码磁悬浮控制系统一般需在数十微秒内检测1高斯或以上精度的磁场强度并实施PWM控制，因而一些敏感元件、部件的生产安装方法高度敏感，且不同的安装组合产生的效果差异很大。用模拟控制器控制的磁悬浮装置，存在以下明显缺点一是适应性差，浮体的重量、电源电压等改变需调整阻容元件；二是浮体必须用手工辅助才能悬浮和旋转，无法全自动化；三是控制方法需阻容元件才能实现，功耗大、体积大，不利于安装；三是无法实现网络连接，无法远程控制、自动化控制，因而无法利用现有的网络资源。本专利技术中所用的集成电路一些专业术语如下固件——它是安装在集成电路芯片内的软件，由芯片内的嵌入式CPU执行，它以非易失性半导体存储器，如FLASH、EPROM等为存储介质，可以通过串行口、Internet等下载或上传。系统或方法的集成——是指将执行步骤、执行方法编写成固件，并同时将符合集成电路设计要求的相关电子元器件、嵌入式CPU等封装在—个集成电路模块(IP)或一个集成电路芯片上。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述缺点而提供一种大大降低了由于电磁场的高度非线性所引起的安装敏感性，易于非专业人员生产、安装的通用数码磁悬浮装置。本专利技术的另一目的在于提供一种各自相对独立，又通过数据相互联系，从而易于集成电路实现的通用数码磁悬浮装置的各部分器件集成方法。本专利技术的另一目的在于提供一种操作方便，控制精度高，易于实现的通用数码磁悬浮装置的控制方法。本专利技术的结构示意图如附图所示，包括有底座(20)、由控制及处理系统(10)、稳压电源(13)、环境温度传感器(25)、悬浮磁芯(30)、悬浮磁铁上盖(31)、悬浮线圈(32)、悬浮磁铁下盖(33)、悬浮磁场霍尔传感器(34)、悬浮电磁铁温度传感器(35)、磁浮体(40)、磁浮体悬浮永磁体(41)、悬浮线圈驱动电路(50)、悬浮线圈温度检测电路(51)、悬浮磁场检测电路(52)、环境温度检测电路(55)、电源故障检测控制电路(56)组成的磁悬浮控制系统，其中控制及处理系统(10)包括有悬浮线圈驱动电路(50)、悬浮线圈温度检测电路(51)、悬浮磁场检测电路(52)、环境温度检测电路(55)、电源故障检测控制电路(56)，悬浮控制系统，稳压电源(13)与电源故障检测控制电路(56)连接；悬浮线圈驱动电路(50)与悬浮线圈(32)连接；悬浮线圈温度检测电路(51)与悬浮电磁铁温度传感器(35)连接；悬浮磁场检测电路(52)与悬浮磁场霍尔传感器(34)连接；环境温度检测电路(55)与环境温度传感器(25)连接。上述悬浮控制系统还在于1)悬浮磁场霍尔传感器(34)的工作电源由霍尔传感器B型电源U2提供，电源U2为恒流型电源；悬浮磁场霍尔传感器(34)的输出用U3-a，U3-b放大，其中U3-a，U3-b为基本放大电路U3；u3-b接入一个漂移调整电压；U3-a、U3-b的输出各由控制及处理系统(10)的A/D及D/A组(65)其中的一路A/D采样，或只用U3-b的输出送控制及处理系统(10)的A/D及D/A组(65)其中的一路A/D采样。悬浮磁场霍尔传感器FH(34)与电源U2、Vout、地、U3-a连接；U3-a与U3-b、控制及处理系统(10)连接；U3-b与漂移调整电压Vfh、控制及处理系统(10)连接；2)漂移调整电压通过以下方法之一取得控制及处理系统(10)的D/A输出；带温度补偿的三端稳压芯片输出；带温度补偿的电阻分压输出；3)电磁铁线圈控制电路U4由数字信号和模拟信号组成，数字信号和模拟信号由隔离器S40，S41，S42，S43连接起来；或将数字信号的地线与模拟信号地线通过电感、电容滤波后连接起来。数字信号为(SAMPLE，FAULT，PWM，DIR，VCC，GND)，模拟信号为(AVCC，AGND，V0a，V0b，V1a，V1b)。U4的逻辑关系为V0a＝(SAMPLE).and.(FAULT).and.(PWM).and.(DIR)V0b＝DIRV1a＝.not.(V0a)V1b＝.not.(V0b)中期.and.表示与逻辑，.not.为反相逻辑；4)电磁铁线圈驱动电路U5为双向驱动，(V0a，V0b)工作时，线圈电流Ma→Mb；(V1a，V1b)工作时，线圈电流由Mb→Ma；5)悬浮磁场霍尔传感器FH(34)与悬浮磁场检测电路(52)U6连接；控制及处理系统(10)与悬浮磁场检测电路(52)U6、线圈温度检测电路(51)U9_1、环境温度检测电路(55)U9_2、电磁铁线圈控制电路U4、悬浮线圈电源故障检测与控制电路U130连接；电磁铁线圈驱动电路U5与悬浮线圈电源故障检测与控制电路U130、悬浮线圈(32)、电磁铁线圈控制电路U4连接；线圈温度检测电路(51)U9_1与悬浮电磁铁温度传感器(35)连接；环境温度检测电路(55)U9_2与环境温度传感器(25)连接；上述电源故障检测控制电路(56)包括悬浮线圈故障检测与控制电路U130和旋转线圈故障检测电与控制电路U140，悬浮线圈故障检测与控制电路U130其特征进一步包括稳压电源(13)，开关K130，电流传感器If，放大器U3，控制与处理系统(10)，其特征还在于稳压电源(13)有正常悬浮电压AVcc1b输出，对全自动悬浮的系统还有启动电压AVcc1a输出，它们由控制及处理系统(10)通过控制线C130，C131控制开关K130进行选择，并将电流输出到悬浮电磁铁线圈驱动电路U5。当出现故障时，输出禁止。电流传感器If的检测信号输出经U3放大后送控制及处理系统(10)，旋转线圈电源故障检测电与控制电路U140其特征进一步包括稳压电源(13)，开关K140，电流传感器Ir，放大器U3，控制与处理系统(10)，其特征还在于稳压电源(13)有正常旋转电压AVcc2b输出，对全自动旋转的系统还有旋转启动电压AVcc2a输出，它们由控制及处理系统(10)通过控制线C140，C141控制开关K140进行选择，并将电流输出到旋转电磁铁线圈驱动电路U5。当出现故障时，输出禁止。电流传感器Ir的检测信号输出经U3放大后送控制及处理系统(10)。本专利技术的通用数码磁悬浮装置，还包括有由旋转磁场霍尔传感器(本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种通用数码磁悬浮装置，其特征在于包括有底座（２０）、由控制及处理系统（１０）、稳压电源（１３）、环境温度传感器（２５）、悬浮磁芯（３０）、悬浮磁铁上盖（３１）、悬浮线圈（３２）、悬浮磁铁下盖（３３）、悬浮磁场霍尔传感器（３４）、悬浮电磁铁温度传感器（３５）、磁浮体（４０）、磁浮体悬浮永磁体（４１）、悬浮线圈驱动电路（５０）、悬浮线圈温度检测电路（５１）、悬浮磁场检测电路（５２）、环境温度检测电路（５５）、电源故障检测控制电路（５６）组成的磁悬浮控制系统，其中：控制及处理系统（１０）包括有悬浮线圈驱动电路（５０）、悬浮线圈温度检测电路（５１）、悬浮磁场检测电路（５２）、环境温度检测电路（５５）、电源故障检测控制电路（５６），悬浮控制系统，稳压电源（１３）与电源故障检测控制电路（５６）连接；悬浮线圈驱动电路（５０）与悬浮线圈（３２）连接；悬浮线圈温度检测电路（５１）与悬浮电磁铁温度传感器（３５）连接；悬浮磁场检测电路（５２）与悬浮磁场霍尔传感器（３４）连接；环境温度检测电路（５５）与环境温度传感器（２５）连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李之彦，
申请(专利权)人：李之彦，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]
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