[实用新型]一种基于电磁铁的高精度自由释放控制仪器

说明书

技术领域

本实用新型涉及物理力学试验的技术领域，更具体地涉及这类试验的自由释放过程，涉及一种基于电磁铁的高精度自由释放控制仪器。

背景技术

在物理和力学试验中，经常会遇到对试验对象进行限位的问题。特别地，针对自由落体、自由释放、自由跌落这类试验，要求试验对象从某一个固定的高度、固定的初始状态释放，甚至有一些试验对这一自由释放过程要求十分苛刻，例如要求释放过程无干扰、多次试验的可重复性好、稳定性高等。常见的释放方法有松手释放法、剪悬挂线法、机械释放法等。松手释放法是一种粗糙的方法、对于高精度要求的试验不适用；剪悬挂线方法中，试验对象的重心必然贯穿悬挂线，如果试验要求试验对象的重心不穿过悬挂线，这时势必要求增加若干根悬线，这样一来就无法保证在剪线的瞬间这些线是同时断掉；机械释放法的准确性较高，但是这一方法需要有特殊的机械设备，另外这一方法一般是针对一些特殊的试验而设计的，不具备通用性和灵活性。

发明内容

本实用新型为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种基于电磁铁的高精度自由释放控制仪器，其精度较高，具有灵活性。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种基于电磁铁的高精度自由释放控制仪器，其中，包括电磁铁、连接电磁铁的卡件、可根据不同的试验要求设计成不同的姿态的姿态控制器、连接在姿态控制器上的高度调节器、与电磁铁相连的直流稳压电源以及开关装置。

本实用新型中，具有灵活的特点：它可以适应不同的试验条件，包括试验对象特定的初始姿态、不同的初始吸附力、不同的试验高度，甚至适用于形状特别不规则的试验对象。

进一步的，作为优选技术方案，可以制作一系列的不同姿态（例如不同倾斜角）的姿态控制器，方便不同的试验进行选用、更换。

进一步的，作为优选技术方案，对于试验更为复杂的情形，可以用球形铰链连接姿态控制器与高度调节器。

进一步的，作为优选技术方案，采用3D打印技术可以很方便的制作该控制仪器、特别是姿态控制器，试验人员可以根据自己的需要制作出想要的任何姿态控制器。

进一步的，作为优选技术方案，根据不同试验需求选取合适的电磁铁，主要是选取不同的额定电压和额定电流以达到足够的初始吸附力。而且所用电源必须使用直流稳压电源，因为电源在开关的断开瞬间，其内部的一些电容会使得电磁铁处于缓慢的充放电过程而磁性不会立即消失，这样会造成试验的误差较大以及重复性较差。

进一步的，所述的姿态控制器包括控制器主体、设于控制器主体内的卡接槽、设于控制器主体上可朝向不同方向的方向定位部，卡接槽与卡件卡接固定，方向定位部与高度调节器连接。所述的方向定位部上还连接有定位杆，所述的高度调节器内部设有空腔，高度调节器通过空腔套接在定位杆上。所述的卡件包括卡接部、设于卡接部下的连接部，卡接部与卡接槽连接，连接部与电磁铁连接。

本实用新型中，定位杆的形状与高度调节器内部的空腔形状相适配，高度调节器整个可套在定位杆上。定位杆与方向定位部固定，卡接部可沿卡接槽滑动，卡接部可卡在卡接槽内部。

进一步的，所述的卡件与姿态控制器的连接以及姿态控制器与高度调节器的连接都是通过拧紧螺栓连接。

一种基于电磁铁的高精度自由释放控制仪器的控制方法，包括以下步骤：

A．制作该控制仪器的各个元部件：根据试验的具体要求，制作特定的姿态控制器若干个以及其他的各个元部件；

B. 组装各个元部件：按照示意图组装各个元部件，注意所述的电源为直流稳压电源而不可以使用交流电，是因为交流电源在开关的断开瞬间，其内部的一些电容会使得电磁铁处于缓慢的充放电过程而磁性不立即消失，这样会造成试验的误差较大以及重复性较差；

C. 试验过程：合上开关，电磁铁通电具备磁性，这时将试验对象（铁的或者贴有贴片或磁条的）悬挂在电磁铁上；断开开关，电磁铁断电而磁性消失，试验对象精准稳定的脱离电磁铁；

D. 更换姿态控制器：更换不同的姿态控制器进行其他工况的试验。