[实用新型]一种亥姆霍茨线圈磁场实验装置

说明书

本实用新型提供了一种亥姆霍茨线圈磁场实验装置，包括霍尔传感器、仪表放大器、A/D转换器、单片机、第一驱动电路、第二驱动电路、步进电机、传感器位置控制器、第三驱动电路、亥姆霍茨线圈、复位电路、数据接口和计算机。该装置采用了性能优异的集成线性霍尔传感器为探头代替体积较大的探测线圈，具有结构牢固、体积小、重量轻、测量位置不受限制等优点；采用传感器位置控制器来移动和定位霍尔传感器，使用方便；采用超低功耗单片机作为信号处理与控制的核心，并且配有计算机控制单片机，实现了装置的自检、参数的自动设置和校正、校零等功能，有效提高了实验装置的测量精度。

技术领域

本实用新型涉及物理实验装置领域，尤其涉及一种亥姆霍茨线圈磁场实验装置。

背景技术

传统的亥姆霍茨线圈磁场实验装置由亥姆霍茨线圈、亥姆霍茨磁场实验控制箱及磁场测试仪组成。利用该实验装置，可以让学生学习并理解感应法测量磁场的原理和方法，并对亥姆霍茨线圈周线上的磁场分布进行研究。

传统的亥姆霍茨线圈磁场实验装置的励磁电流由实验操作人员通过电位器进行调节，精度难以满足要求，同时由于探测线圈体积较大，探测到的磁感应强度是某个区域内的平均值，很难精确反映某个点的磁场情况，导致测量误差较大，调节过程麻烦。

发明内容

针对上述问题，本实用新型提出了一种亥姆霍茨线圈磁场实验装置，该装置采用了性能优异的集成线性霍尔传感器为探头代替体积较大的探测线圈，通过传感器位置控制器精确控制霍尔传感器位置，采用超低功耗单片机作为信号处理与控制的核心，并且配有计算机控制单片机，从而实现装置的自检、参数的自动设置和校正、校零等功能。

本实用新型提供的技术方案如下：所述亥姆霍茨线圈磁场实验装置包括霍尔传感器、仪表放大器、A/D转换器、单片机、第一驱动电路、第二驱动电路、步进电机、传感器位置控制器、第三驱动电路、亥姆霍茨线圈、复位电路、数据接口和计算机。

所述霍尔传感器的输出端与所述仪表放大器的输入端相连，所述仪表放大器的输出端与所述A/D转换器的输入端相连，所述A/D转换器的输出端与所述单片机的输入端相连，所述单片机的输出端与所述第一驱动电路的输入端相连，所述第一驱动电路的输出端与所述霍尔传感器的输入端相连，所述单片机的输出端与所述第二驱动电路的输入端和第三驱动电路的输入端相连，所述第二驱动电路的输出端与所述步进电机的输入端相连，所述步进电机的输出端与所述传感器位置控制器的输入端相连，所述第三驱动电路的输出端与所述亥姆霍茨线圈的输入端相连，所述复位电路的输出端与所述单片机的输入端相连，所述单片机的输出端还与所述数据接口的输入端相连并实现双向通信，所述数据接口的输出端与所述计算机相连并实现双向通信。

优选地，所述单片机为低功耗单片机，其型号为MSP430。

优选地，所述霍尔传感器为集成线性霍尔传感器，其型号为HAL810。

优选地，所述复位电路由555振荡电路和74LS123单稳态触发器构成。

优选地，所述第三驱动电路为亥姆霍茨线圈驱动电路。

优选地，所述A/D转换器的型号为ICL7135。

优选地，所述仪表放大器采用低漂移、高输入阻抗的放大电路。

优选地，所述传感器位置控制器为电驱动式托持型机械手。

优选地，所述数据接口为RS232通讯接口。