[发明专利]一种摆动磁场发生装置及其控制方法

说明书

本发明涉及一种摆动磁场发生装置及其控制方法，所述装置包括一个输出电压可调的直流电源U，一个电容C，一个电阻R1，四个二极管D1～D4，五个开关S1～S5，三个可控硅Q1～Q3，三组线圈L1～L3；三组线圈共用一个高压直流电源和高压电容；在直流电源U对电容C每次充电后，在微控制器的作用下依次让电流经过线圈L1，L2，L3产生摆动磁场，实现在三组正交线圈轴上输出摆动磁场。本发明高压电容通过一次充电依次在三轴线圈中放电，能产生高强度磁场，不但节能，而且显著提高摆动磁场频率。

技术领域

本发明涉及一种摆动磁场发生装置，特别涉及用于生物或者细胞研究的摆动磁场发生装置及控制方法。

背景技术

随着生物医学的不断进步，人们越来越关注生存环境的安全问题。现有的摆动磁场的装置一般是通过直流电源对线圈供电的通断及方向切换来实现，摆动磁场难以做到高场强及快速切换。

发明内容

本发明的目的是克服现有摆动磁场发生装置的不足，提出一种利用自动切换电路和高压电容对线圈放电来实现摆动磁场的装置。本发明可实现XYZ三坐标轴方向的摆动磁场，采用微控制器来控制摆动磁场的幅值。本发明也可以实现任意数量线圈的磁场切换，产生摆动磁场；

本发明采用的技术方案是：一种开关自动切换依次产生正弦脉冲的摆动磁场发生装置，包括一个输出电压可调的直流电源U，一个电容C，一个电阻R1，四个二极管D1～D4，五个开关S1～S5，三个可控硅Q1～Q3，三组线圈L1～L3；电路的连接方式具体为：

直流电源U正极经过开关S1连接到节点a，直流电源负极连接到节点b；高压电容C的两端连接到节点a和节点b；二极管D4的阳极接节点b，二极管D4的阴极串联开关S2和电阻R1后连接到节点a；

可控硅Q1阳极连接节点a，阴极连接节点c；二极管D1阴极连接节点a，二极管D1的阳极和开关S3串联后连接到节点c；线圈L1两端连接节点c和节点b；节点b连接到地线GND；

可控硅Q2阳极连接节点a，阴极连接节点d；二极管D2阴极连接节点a，二极管D2的阳极和开关S4串联后连接到节点d；线圈L2两端连接节点d和节点b；

可控硅Q3阳极连接节点a，阴极连接节点e；二极管D3阴极连接节点a，二极管D3的阳极和开关S5串联后连接到节点e；线圈L3两端连接节点e和节点b；在直流电源U对电容C每次充电后，在微控制器的作用下依次让电流经过线圈L1，L2，L3产生摆动磁场。

进一步的，所述三组线圈是两两相互垂直亥姆霍兹线圈，或者是两两相互垂直方形单线圈，并且从大尺寸到小尺寸嵌套安装，三组线圈L1～L3的中心轴依次对应摆动磁场发生装置的轴，三个线圈的轴线交于坐标原点。

进一步的，所述的三组线圈L1～L3替换为两组，或者替换为更多组线圈；每组线圈中至少包括一个线圈。

进一步的，所述各组线圈之间的位置为：相互垂直放置，或者非垂直放置，设置成互相之间按照一定角度放置。

进一步的，所述线圈是亥姆霍兹线圈、Maxwell线圈、或者两个平行串联或者反串联的线圈，或者是一个单线圈。

进一步的，微控制器控制开关切换电路中开关S1～S5的接通与断开；微控制器通过触发电路触发导通开关切换电路中可控硅Q1～Q3；通过触发电路触发导通开关切换电路中可控硅Q1～Q3产生摆动磁场；微控制器控制高压直流电源U的输出电压，并能够检测C两端的电压，以及检测到可控硅Q1～Q3中的电流过零。

进一步的，所述直流电源为高压直流电源，所述电容为高压电容，所述高压是指电压值在3-20kV。

进一步的，包括如下步骤：

高压直流电源给电容充电后，然后在微控制器的作用下依次对X，Y，Z线圈放电，实现坐标原点附近XYZ轴上场强均匀分布或者梯度均匀分布的摆动磁场。