[实用新型]磁悬浮实验车教学演示装置

说明书

技术领域

本实用新型主要涉及到磁悬浮实验教学设备领域，特指一种磁悬浮实验车教学演示装置。

背景技术

磁悬浮技术是利用磁铁的同极相斥、异极相吸的性质，通过自动控制技术使物体无接触地稳定悬浮于空中的技术，磁浮列车是这种技术的典型代表，为了实验悬浮控制技术，现有的悬浮实验平台一般包括电磁铁、传感器、控制电路、悬浮球、导磁体、支架、底座，在底座上设有支架，支架上部设有电磁铁，支架的两边设有间隙传感器，悬浮球内上部设有导磁体。其工作原理是：接通电源，电磁铁的线圈就可以产生磁场从而吸引悬浮球。控制电路根据悬浮球的起伏状态不断的调节电磁铁线圈电流的大小，控制电磁铁对悬浮球的吸引力。当电磁吸引力与悬浮球的重量相等时，悬浮球就可以悬浮于空中。但是，该装置是一个单点悬浮实验系统，无法完成包含多点的模块化悬浮控制实验；另外系统是模拟式控制的，不具备设计性能更好的控制算法的条件，也不能够设计更先进的控制系统结构。

实用新型内容

本实用新型要解决的问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本实用新型提供一种结构简单紧凑、成本低廉、适用范围广、既能够完成单点悬浮控制、也能够完成包含多点的模块化悬浮控制的磁悬浮实验车教学演示装置。

为解决上述技术问题，本实用新型提出的解决方案为：一种磁悬浮实验车教学演示装置，它包括车体、支架、电磁铁组以及控制系统，所述电磁铁组装设于车体上并位于支架的下方，电磁铁组与控制系统相连，其特征在于：所述电磁铁组包括三个成“品”字形布置的电磁铁。

所述控制系统包括三个分别与每个电磁铁组对应的控制单元，所述控制单元包括悬浮控制器、间隙传感器以及电流传感器，所述间隙传感器装设于电磁铁与支架之间，悬浮控制器的输出端通过斩波器与电磁铁的控制绕组相连，所述斩波器与电磁铁之间设有电流传感器，所述间隙传感器和电流传感器的输出端通过信号调理单元与悬浮控制器的输入端相连。

所述三个控制单元通过现场总线网络相连，所述间隙传感器和电流传感器的输出端通过信号调理单元、信号采集发送单元与现场总线网络相连。

所述现场总线网络为CAN总线控制网络。

与现有技术相比，本实用新型的优点就在于：本实用新型磁悬浮实验车教学演示装置具有结构简单紧凑、成本低廉、适用范围广等优点，其既能够完成单点悬浮控制、也能够完成包含多点的模块化悬浮控制。本实用新型的控制系统是数字式的，能够设计验证更先进的控制算法。控制系统的结构是开放式的，能够设计基于现场总线的网络化控制实验。利用该实验装置既可以为经典单变量控制理论提供实验条件，又可以作为多变量控制理论实验提供实验条件。

附图说明

图1是本实用新型的俯视结构示意图；

图2是本实用新型的侧视结构示意图；

图3是本实用新型中采用单悬浮节点时电磁铁组与控制系统相连的结构示意图；

图4是本实用新型中采用网络化悬浮节点时电磁铁组与控制系统相连的结构示意图；

图5是本实用新型中控制单元的框架结构示意图。

图例说明

1、车体            2、支架

3、电磁铁          4、间隙传感器

5、电流传感器      6、信号采集发送单元

7、信号调理单元    8、悬浮控制器

9、斩波器          10、现场总线网络

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。

如图1、图2、图3和图4所示，本实用新型中磁悬浮实验车教学演示装置，它包括车体1、支架2、电磁铁组以及控制系统，车体1的主体部分位于支架2的上方，车体1的两侧向下的延伸部位于支架2的下方，电磁铁组装设于车体1的延伸部上并位于支架2的下方，电磁铁组与控制系统相连，电磁铁组包括三个成“品”字形布置的电磁铁3，三个电磁铁3处于同一水平面上。每个电磁铁3形成独立的节点，每个节点都可以完成一个单独的悬浮实验，实现单节点悬浮。在同侧的两个节点还可以组成一个悬浮模块，可以设计基于模块化悬浮控制实验。三个节点共同悬浮时，可以实现车体1的整体悬浮，并且采用这种结构三个节点对彼此之间悬浮影响很小，无需机械解耦，简化实验平台设计难度，可以模拟磁悬浮列车的悬浮控制。该控制系统为数字化控制平台，采用高速DSP作为处理器，具备设计复杂控制算法的能力。系统具备网络接口，可以设计基于现场总线的网络化悬浮控制系统。