霍爾元件在磁懸浮擺件中的應(yīng)用
現(xiàn)在,不少朋友家里或者車輛擺放著磁懸浮的盆景或者擺件。這小小的擺件懸浮在底座之上,還在不停轉(zhuǎn)動(dòng)著,也不會(huì)因?yàn)閿[動(dòng)幅度過大而掉落。磁懸浮擺件不僅美觀,而且科技感滿滿,無(wú)形中提升了主人家的品味。
磁懸浮擺件應(yīng)用了電磁懸浮的技術(shù),英文簡(jiǎn)稱為EML技術(shù)。其原理是在用高頻率的磁場(chǎng)在金屬表面產(chǎn)生渦流包實(shí)現(xiàn)金屬懸浮。
把一個(gè)金屬樣品放在一個(gè)通有高頻率電流的線圈上時(shí),高頻率電磁場(chǎng)會(huì)在這金屬材料表面產(chǎn)生高頻率渦流。在高頻率的渦流與外部的磁場(chǎng)互相作用下,金屬樣品會(huì)受到洛倫茲力。在適當(dāng)?shù)目臻g配置下,洛倫茲力可以與金屬樣品重力方向相反。通過調(diào)節(jié)高頻源功率,是電磁力與金屬樣品受到的重力相等,這樣就可以實(shí)現(xiàn)電磁懸浮。在一般情況下,通過線圈的交流電的頻率是104-105赫茲。
金屬上渦流產(chǎn)生的焦耳熱可以熔化金屬,從而達(dá)到不用容器熔化金屬的目的。目前,在空間材料研究領(lǐng)域,EML技術(shù)在微重力和無(wú)容器環(huán)境下晶體生長(zhǎng)、凝固、成核和深過冷研究中發(fā)揮著重要作用。
磁懸浮擺件是一個(gè)典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)。它利用了磁懸浮的科學(xué)手段,即磁路定律和磁場(chǎng)產(chǎn)生磁力的動(dòng)力學(xué)原理。有控制器和執(zhí)行器兩個(gè)部分組成。只要磁場(chǎng)的方向和上部磁體的幾何重心保持在一條直線上,并且此時(shí)的磁力與上部磁體的重力相同,上部的特殊物體就可以懸浮在空中的某一點(diǎn)上。
擺件的自轉(zhuǎn)是因?yàn)閿[件中的磁體與底座上的磁體之間磁場(chǎng)的互相作用,形成的碗裝的勢(shì)能,科學(xué)家稱之為勢(shì)阱。當(dāng)擺件中的物體向右移動(dòng)的時(shí)候,擺件的轉(zhuǎn)軸無(wú)法在保持直立,而是隨著磁力線的傾斜微微向右傾斜,這樣擺件中的磁體就可以跟隨磁力線的方向調(diào)整自己的轉(zhuǎn)軸方向,這樣就可以讓擺件穩(wěn)定自轉(zhuǎn)。
霍爾元件精度高、線性度好、無(wú)磨損、開關(guān)器件無(wú)接觸、無(wú)抖動(dòng)、輸出波形清晰、無(wú)回彈、位置重復(fù)精度高。霍爾元件具有多種補(bǔ)償和保護(hù)的措施,并且可在-55℃-150℃的溫度范圍內(nèi)正常工作。
線性霍爾元件可以用于檢測(cè)物體的上下位置。根據(jù)實(shí)際的需要,可以將它固定在相應(yīng)的位置,看然后檢測(cè)出懸浮物體的高度,將模擬量輸出到PID,根據(jù)所獲得的電信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)電路,電磁鐵根據(jù)所述電流釋放,然后懸浮物懸浮。
磁懸浮擺件應(yīng)用了電磁懸浮的技術(shù),英文簡(jiǎn)稱為EML技術(shù)。其原理是在用高頻率的磁場(chǎng)在金屬表面產(chǎn)生渦流包實(shí)現(xiàn)金屬懸浮。
把一個(gè)金屬樣品放在一個(gè)通有高頻率電流的線圈上時(shí),高頻率電磁場(chǎng)會(huì)在這金屬材料表面產(chǎn)生高頻率渦流。在高頻率的渦流與外部的磁場(chǎng)互相作用下,金屬樣品會(huì)受到洛倫茲力。在適當(dāng)?shù)目臻g配置下,洛倫茲力可以與金屬樣品重力方向相反。通過調(diào)節(jié)高頻源功率,是電磁力與金屬樣品受到的重力相等,這樣就可以實(shí)現(xiàn)電磁懸浮。在一般情況下,通過線圈的交流電的頻率是104-105赫茲。
金屬上渦流產(chǎn)生的焦耳熱可以熔化金屬,從而達(dá)到不用容器熔化金屬的目的。目前,在空間材料研究領(lǐng)域,EML技術(shù)在微重力和無(wú)容器環(huán)境下晶體生長(zhǎng)、凝固、成核和深過冷研究中發(fā)揮著重要作用。
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擺件的自轉(zhuǎn)是因?yàn)閿[件中的磁體與底座上的磁體之間磁場(chǎng)的互相作用,形成的碗裝的勢(shì)能,科學(xué)家稱之為勢(shì)阱。當(dāng)擺件中的物體向右移動(dòng)的時(shí)候,擺件的轉(zhuǎn)軸無(wú)法在保持直立,而是隨著磁力線的傾斜微微向右傾斜,這樣擺件中的磁體就可以跟隨磁力線的方向調(diào)整自己的轉(zhuǎn)軸方向,這樣就可以讓擺件穩(wěn)定自轉(zhuǎn)。
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