[发明专利]电磁场多级强度切换电路及其切换计算方法

权利要求书

1.一种电磁场多级强度切换电路，设有电磁线圈，其特征在于所述电磁线圈的电源控制端设有电磁场强度切换单元，其包括 DCDC 压控恒流源电路、DCDC 开关电源电路、电压跟随器和采样电阻切换电路，

其中，

所述 DCDC 压控恒流源电路是由晶体管 Q5、运放 U4、电阻 R9、芯片 U5、电阻 R10 和滤波电容 C7 组成，所述芯片 U5 为 1.2V 的基准电压芯片，所述芯片 U5 与滤波电容 C7 并联对输出电压进行滤波，所述芯片 U5 的+12V 通过电阻 R10 为芯片 U5 供电，连接到 U4 的第 3 脚，形成基准源电路，因此运放 U4 的第 3 脚电压为 1.2V；运放 U4 的 1、8、5 脚悬空，当采样电阻切换电路稳定时，采样电阻上的采样电压通过电阻 R9 输入到运放 U4 的第 2 脚，并在第 6 脚输出稳定的电压通过电阻 R11 控制晶体管 Q5 的工作状态，保证通过电磁继电器的电流为恒定，

所述 DCDC 开关电源电路是由 DCDC 芯片 U3、滤波电容 E1、二极管 D4、电感器 L1、电容C4、电容 E2 组成，电源 Vin 通过滤波电容 E1 将输入电压滤波输入到 DCDC 芯片 U3 的第 1脚，为 DCDC 芯片 U3 供电；DCDC 芯片 U3 的第 3 脚、第 5 脚分别接电源地；二极管 D4、电感器 L1、电容 C4，电容 E2 组成整流滤波电路，二极管 D4 的负极与电感器的第 1 脚连接到 DCDC 芯片 U3 的输出第 2 脚，电感器 L1 的第 2 脚、电容 C4 的第 1 脚、电容 E2 的第 1脚分别连接到ＶＣＣ，将电压输出到电磁继电器，二极管Ｄ４的正极、电容Ｃ４的第二脚和电容Ｅ２的第二脚连接到电源地；

所述采样电阻切换电路包括 n 组切换电路，每组切换电路包括电磁继电器、二极管 D n、三极管 Q n 和采样电阻 R n，以使电磁继电器、二极管 D n、三极管 Q n 和采样电阻 R n 形成采样电阻网络，三极管 Q n 通过连接到第 1 脚的 CON_n 控制，三极管 Q n 的第 2 脚接电源地，第 3 脚连接电磁继电器的线圈第 2 脚相连，电磁继电器的第 1 脚连接到电源+5V，二极管 D n作为保护二极管 D n 并联到电磁继电器的线圈上，二极管 D n 的负极与电磁继电器线圈的第1 脚相连，二极管 D n 的正极与电磁继电器线圈的第 2 脚相连，电磁继电器的常开端第 4 脚与其他组的电磁继电器的常开端第 4 脚相连为恒流源电路和开关电源电路提供采样信号，电磁继电器的公共端第 3 脚与采样电阻 R n 的第 1 脚相连，采样电阻 R n的第 2 脚接电源地，当 CON_ n 为大于 0.7V 的电压时，三极管 Q n 导通，电磁继电器开始工作，电磁继电器的第 3 脚、第 4 脚闭合，将采样电阻 R n 接入采样电阻网络。

2.根据权利要求 1 所述的一种电磁场多级强度切换电路，其特征在于所述 DCDC 开关电源电路中设有电压跟随电路，所述电压跟随电路是由芯片 U6B，电阻 R12，电阻 R13，滤波电容C8 组成，当采样电阻切换电路保持稳定时，TP1 电压稳定，通过电阻 R13 将采样电压输入到芯片 U6B 的第５脚，滤波电容 C8 的第一脚与芯片 U6B 的第 5 脚相连，电源+ 12V、-12V 为芯片 U6B 供电，分别连接到芯片 U6B 的第 8 脚和第 4 脚，芯片 U6B 的第 6脚和第 1 脚相连，形成电压跟随电路，将采样电压 1:1 通过第 7 脚输出，通过电阻 R12 输入到 DCDC 芯片 U3的第 4 脚，为 DCDC 芯片 U3 提供采样电压。

3.根据权利要求 1 或2所述的一种电磁场多级强度切换电路的计算方法，其特征在于具体计算如下：

由于恒定电磁场公式：B=μnΙ，μ为真空中的磁导率，n 为线圈匝数，I 为电流，传感器线圈匝数为固定，液体磁导率也为固定，因此，磁场强度只与 I 电流有关，通过改变 DCDC 压控恒流源的采样电阻大小来切换 DCDC 压控恒流源电路输出电流，采样电阻切换电路中的每个采样电阻通过控制电磁继电器来接入采样电阻切换电路，当选择开关数量或者通路不同时，采样电阻切换电路两端的电压为恒定，

即为基准源电路输出的电压，即，Vref；

因此

当 A：R1=R2=……=Rn=R 时，再选择 m 路电磁继电器导通，得到的电流为，

Iref=Vref/(R/m)

由公式得出，当 m 越大时输出电流越大，作用到线圈产生的磁场越大；

当 B：R1，R2……Rn 不相等时，在选择第 m 路电磁继电器导通则得出电流为

Iref=Vref/(Rm)

由公式得出，当 Rm 越小时，作用到线圈产生的磁场越大，

其中 n 和 m 为不小于 2 的整数，

当电路不发生切换时，电路会保持固定一组采样电阻状态，DCDC 压控恒流源会输出恒定电流。