Лабораторная установка для исследования магнитных полей различных объектов

Полезная модель относится к области, использования и развития лабораторных установок и может быть использована в учебных заведениях для изучения физических явлений. Лабораторная установка для исследования магнитных полей различных объектов содержит: объект исследования прямолинейный проводник, круговой виток, соленоид, устройство измерения напряженности магнитного поля, выполненного на основе датчика Холла, параллельный рейтер, совмещенный с устройством позиционирования, микроконтроллер ATMEGA16, для автоматизированного локального и автоматизированного дистанционного управления установкой, подключенный через блок сопряжения к компьютеру и для управления устройством позиционирования, выполненного в виде шагового двигателя, а также для обработки результатов полученных с устройства измерения напряженности магнитного поля объекта исследования, устройство визуализации в виде жидкокристаллического экрана, дополнительно установлены клавиши локального автоматизированного управления установкой. Это позволяет автоматизировать учебный эксперимент и обеспечить удаленный доступ к лабораторной установке

Полезная модель относится к области, использования и развития лабораторных установок и может быть использована в учебных заведениях для изучения физических явлений.

Известна лабораторная модель «Диагностика плазмы с удаленным доступом через сеть Интернет» (Зимин А.М., Аверченко В.А., Лабзов С.Ю. и др. Автоматизированная лабораторная установка для удаленной спектральной диагностики плазмы через сеть Интернет // Мат. конф. «ФНТП-2001». Петрозаводск, 2001. Т.2. С.13-17). Автоматизированная лабораторная установка содержит исследуемый источник излучения, конденсор, монохроматор с дифракционной решеткой, фотоэлектронный умножитель для приема излучения и усиления сигнала в узком спектральном диапазоне, а также исполнительный элемент - шаговый двигатель для поворота решетки в положение, соответствующее исследуемому спектральному диапазону. Имеются также специализированные блоки питания излучателя и фотоэлектронного умножителя.

Недостатком этой установки является невозможность ее использования для расчета магнитных полей различных объектов.

Наиболее близкой из известных является лабораторная установка «Магнитные поля токовых систем» (Попов Ю.Ф., Овчинникова Т.Л. Магнитные поля токовых систем // Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова, 2003 31 с.). Эта установка состоит из объекта исследования прямолинейного проводника, кругового витка, соленоида, плоского датчика Холла, параллельного рейтера, совмещенного с микрометрическим винтом (устройство позиционирования), осциллографа.

Недостатками этой лабораторной установки является отсутствие автоматизации и удаленного доступа.

Задачей полезной модели является создание лабораторной установки для исследования магнитных полей различных объектов, обеспечение проведения учебных экспериментов в режиме удаленного доступа к лабораторной установке и автоматизация учебных экспериментов.

Техническим результатом является автоматизация учебных экспериментов и обеспечение удаленного доступа к лабораторной установке.

Технический результат достигается тем, что в лабораторной установке для исследования магнитных полей различных объектов содержатся: объект исследования прямолинейный проводник, круговой виток, соленоид, устройства измерения напряженности магнитного поля, выполненного на основе датчика Холла, параллельный рейтер, совмещенный с устройством позиционирования, микроконтроллер ATMEGA16, для автоматизированного локального и автоматизированного дистанционного управления установкой, подключенный через блок сопряжения к компьютеру и для управления устройством позиционирования, выполненного в виде шагового двигателя, а также для обработки результатов полученных с устройства измерения напряженности магнитного поля объекта исследования, устройство визуализации в виде жидкокристаллического экрана, дополнительно установлены клавиши локального автоматизированного управления установкой.

Микроконтроллер ATMEGA16, связан через блок сопряжения с компьютером, позволяет автоматически получить данные с лабораторной установки по заранее заданной программе. Локальное управление установкой осуществляется с помощью клавиш управления. Дистанционное управление лабораторной установкой также осуществляется с помощью внешнего компьютера через блок сопряжения. Информация, полученная с компьютера, обрабатывается микроконтроллером, поступая на устройство позиционирования, позволяет измерить напряженность магнитного поля в заданной точке.

Таким образом, совокупность существенных признаков изложенных в формуле полезной модели, позволяет достичь желаемый технический результат.

На фиг.1 приведено схематическое изображение лабораторной установки для исследования магнитного поля прямолинейного проводника.

На фиг.2 приведено схематическое изображение лабораторной установки для исследования магнитного поля кругового витка.

На фиг.3 приведено схематическое изображение лабораторной установки для исследования магнитного поля соленоида.

Лабораторная установка для исследования магнитных полей различных объектов состоит из объекта исследования (1) (прямолинейный проводник, круговой виток, соленоид), устройства измерения напряженности магнитного поля (2), выполненного на основе датчика Холла, описанного в Майкл Предко Справочник по PIC-микроконтроллерам: Пер. с англ. - М.: ДМК Пресс, 2004; ООО «Издательский дом «Додэка XXI», 2004. С.290-294, устройство позиционирования (3), совмещенного с шаговым двигателем (4), микроконтроллера ATMEGA16 (5), который описан в Евстифеев А.В. Микроконтроллеры AVR семейств Tiny и Mega фирмы «ATMEL» - М.: Издательский дом «Додэка XXI», 2004. С.126-127, подключенный через блок сопряжения (6) к компьютеру (7), на котором установлена программа «Сервер удаленного доступа для связи с лабораторными установками на базе микроконтроллера ATMEGA16» (Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2006610243), содержит устройство визуализации данных, представленное в виде жидкокристаллического экрана (8), описанного в Тавернье К. PIC-микроконтроллеры. Практика применения: Пер. с фр. - М.: ДМК Пресс, 2003. С.264-269, устройство позиционирования, выполненное в виде шагового двигателя (4), например, известного из Тавернье К. PIC-микроконтроллеры. Практика применения: Пер. с фр. - М.:

ДМК Пресс, 2003. С.259-264, дополнительно установлены клавиши локального автоматизированного управления установкой (9).

Работает заявляемая лабораторного установка следующим образом. В магнитное поле, созданное объектом исследования (1), вносится устройство измерения напряженности магнитного поля (2), выполненного на основе датчика Холла, положение которого можно изменять с помощью устройства позиционирования (3), совмещенного с шаговым двигателем (4). Обработанная информация через блок сопряжения (6) передается из микроконтроллера ATMEGA16 (5) во внешний компьютер (7), одновременно дублируясь на устройстве визуализации (8). Данные, поступающие с внешнего компьютера (7) через блок сопряжения (6) либо от клавиш локального автоматизированного управления (9), обработанные микроконтроллером поступают в устройство позиционирования (3), позволяя перемещать датчик в нужную точку поля.

Лабораторная установка для исследования магнитных полей различных объектов, включающая объект исследования прямолинейного проводника, кругового витка, соленоида, устройства измерения напряженности магнитного поля, выполненного на основе плоского датчика Холла, параллельный рейтер, совмещенный с устройством позиционирования, отличающаяся тем, что она содержит микроконтроллер ATMEGA16, для автоматизированного локального и автоматизированного дистанционного управления установкой, подключенный через блок сопряжения к компьютеру и для управления устройством позиционирования, выполненного в виде шагового двигателя, а также для обработки результатов полученных с устройства измерения напряженности магнитного поля объекта исследования, устройство визуализации в виде жидкокристаллического экрана, дополнительно установлены клавиши локального автоматизированного управления установкой.