CN1324900C - 一种模拟磁场控制方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种为待测物提供模拟目标地磁场的方法，其包括步骤：(1)通过电磁转换产生一个磁场Q3，使其与所在地的地磁场Q2合成后等效于目标地的地磁场Q1；(2)将待测物置于步骤(1)所述合成磁场中，检验磁场对待测物在该朝向位A时的影响；和(3)当欲检验磁场对待测物在某一朝向位B的影响时，保持待测物不动，通过改变磁场Q3的大小和方向，使其与所在地的地磁场Q2合成后的磁场朝向位在X、Y及Z轴方向上的磁场分量等于目标地的地磁场Q1以旋转角(α、β、γ)转动后在原来X、Y及Z轴方向上的磁场分量，所述旋转角(α、β、γ)是从朝向位B到朝向位A时的旋转角。同时，本发明还揭露一种模拟地球磁场的调整控制装置。

Description

一种模拟磁场控制方法及其装置

【发明领域】

本发明涉及一种模拟磁场控制方法及其装置，特别是涉及一种模拟地球磁场的调整控制方法及其装置。

【背景技术】

目前，在电视机生产过程中，必须先设定一个模拟磁场。这是因为电视机的核心一彩色显像管受地球磁场的影响很大，不同的地球磁场对电视机的图像及光栅(如行中心、色纯等)会产生不同的影响。因此随着电视机销售地区磁场的不同，电视机工厂在生产时必须先在生产线上设定一模拟磁场，模拟出口地区当地的地磁强度，才可以调整出完美的电视机。

申请号为88213084.6，公开日为1989年4月26日的一篇中国实用新型揭露了一种地球磁场模拟装置。该地球磁场模拟装置是通过正方形线圈围成一正方体框架结构。通过调整每个线圈的电流，在框架内就可以合成模拟世界各地的地球磁场环境。但是一旦某一特定的模拟磁场形成后，必须通过人为旋转待测物以检测待测物相对不同的磁场方向的显示效果。而且当被测物方向改变后，仅一个检验员不易看清图像，需要两人配合。如此，不但费工费时，而且容易产生人为误差。

【发明内容】

为此，本发明要解决的一个技术问题是提供一种在异地不改变待测物的朝向就可以检测目标地磁场对待测物在不同朝向位时的影响的模拟地球磁场的调整控制方法及其装置。

本发明进一步要解决的技术问题是提供一种线圈电压可维持恒定的模拟地球磁场的调整控制装置。

为解决上述技术问题，本发明提供一种为待测物提供模拟目标地磁场的方法，其包括如下步骤：(1)通过电磁转换产生一个磁场Q3，使其与所在地的地磁场Q2合成后等效于目标地的地磁场Q1；(2)将待测物置于步骤(1)所述合成磁场中，检验磁场对待测物在该朝向位A时的影响；和(3)当欲检验磁场对待测物在某一朝向位B的影响时，保持待测物不动，通过改变磁场Q3的大小和方向，使其与所在地的地磁场Q2合成后的磁场朝向位在X、Y及Z轴方向上的磁场分量等于目标地的地磁场Q1以旋转角(α、β、γ)转动后在原来X、Y及Z轴方向上的磁场分量，所述旋转角(α、β、γ)是从朝向位B到朝向位A时的旋转角。

本发明的模拟磁场调整控制装置包括三组线圈，每一线圈分别由相应的电压控制，以产生X、Y及Z方向上的磁场，其特征在于该模拟磁场调整控制装置还包括一个存储器，用于存储多组预设的施加于该三组线圈上的电压值；一个中央处理单元，可根据磁场模拟的需要从该存储器中读出特定的某组电压值；和三个分别控制相应线圈的电压值的控制电路，每一控制电路包括一数据收发器用于接收中央处理单元从该存储器中读出特定的电压值，一数-模转换器和一用于改变线圈中电流方向的换向器，该数-模转换器用于将数据收发器接收的数字信号转换成模拟信号以控制相应线圈中电压的大小和方向。

该模拟磁场调整控制装置的每一控制电路还包括一反馈电路，用于反馈线圈中实际电压值的信号至中央处理单元；一模-数转换器，用于将该反馈信号转化为数字信号并通过数据收发器传送至中央处理单元；和一反相放大器，用于将中央处理单元的调整信号反相放大以调整该线圈的电压值使其接近该特定值。通过该中央处理单元对线圈中的电压的不断监测、调整来保证其维持恒定。

本发明通过改变合成磁场Q3的大小和方向，使其与所在地的地磁场Q2合成后的磁场对待测物的影响来等效于当待测物欲以旋转角(α、β、γ)转动到所要检测的朝向位时目标地的地磁场Q1对待测物在该朝向位的影响。这样可以不用人工转动待测物，便实现对待测物的全方面的检测。

另外，本发明装置通过对存储器中预设的多组电压值的切换以实现改变模拟地球磁场的方向。这样便可以不用人工转动待测物例如电视机，可以显著的提高电视机的生产检测效率。

而且，通过中央处理单元对对线圈中的电压的不断监测、调整可以使各线圈中的电压更可靠、恒定。使模拟出的地球磁场更稳定，从而提高了电视机的品质的可靠度。

特别地，本发明特别适用于检测电视机不同朝向时磁场对图像中心、色纯的影响。

【附图说明】

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明：

图1a是本发明模拟磁场调整控制装置的三组线圈装配示意图。

图1b是在X轴、Y轴和Z轴三维坐标中的磁场向量图。

图2a至图2c分别是图1中的左右线圈、上下线圈和前后线圈并联组成的X轴、Y轴和Z轴线圈组。

图3是本发明模拟磁场调整控制装置的工作原理框图。

图4是本发明模拟磁场调整控制装置的电路图。

图5是本发明模拟磁场调整控制装置的中央处理单元对各组线圈中电压进行控制的工作流程图。

【具体实施例】

下面结合图1a、图1b和图2a至图2c中的线圈装配示意图说明一下本发明模拟磁场调整控制方法，并以一单片机为中央处理单元的模拟磁场调整控制装置为例说明其工作原理。磁场是有大小和方向的矢量，任意几个矢量可以合成一个矢量。模拟地磁矢量是检验所在地的实际地磁与人工产生的磁场的矢量和。如果被检验电视机被置于三组(六个)线圈围成的空间中，再给X轴、Y轴和Z轴线圈组15、25、35加电压，便会产生沿X轴、Y轴和Z轴三个方向的磁场。再与检验所在地的实际地磁合成就可以得到任意大小及方向的模拟地磁。X轴磁场、Y轴磁场、Z轴磁场分别由左右线圈15、前后线圈25和上下线圈35外加电压产生。改变这三个电压即可得到需要的模拟地磁。

当欲检验磁场对待测物在不同朝向位的影响时，可保持待测物不动，通过改变各组线圈外加电压的大小和方向，使其所产生的磁场Q3与所在地的地磁场Q2合成后得到的磁场相当于目标地的地磁场Q1以旋转角(α、β、γ)转动后所得的磁场，所述旋转角(α、β、γ)是从各不同的待测朝向位B到原始朝向位A时的旋转角。

在本发明模拟地球磁场的调整控制装置中，可以将上述各组线圈外加电压的大小和方向分别存入存储器中，供检测待测物在对应朝向位的影响时直接调用。下面对本发明模拟地球磁场的调整控制装置进行更详细的描述。

请参见图3，图4，本发明模拟地球磁场的调整控制装置包括三组线圈X轴线圈组15、Y轴线圈组25、Z轴线圈组35。每一线圈组由若干匝导线绕制而成并分别由相应的电压控制，以产生X、Y及Z方向上的磁场。本发明模拟磁场调整控制装置还包括一个存储器3，用于存储多组预设的施加于该三组线圈15、25、35上的电压值，一个中央处理单元1，和三个分别控制相应线圈的电压值的控制电路11、21、31。在本实施例中该中央处理单元1为一单片机1，其型号为PCF8591，可根据磁场模拟的需要从该存储器3中选择读出特定的某组电压值。本发明中该单片机PCF8591是带I2C总线接口的A/D(模-数)、D/A(数-模)转换芯片。SCL、SDA分别为时钟、数据总线，连接到单片机的P2.4、P2.5上。每一控制电路11、21、31包括一数据收发器用于接收中央处理单元1从该存储器3中读出特定的电压值，一数-模转换器和一用于改变线圈中电流方向的换向器14、24、34。该数-模转换器用于将数据收发器接收的数字信号转换成模拟信号以控制相应线圈中电压的大小和方向。

如图3所示，该控制电路11、21、31还分别包括一反馈电路13、23、33，用于反馈线圈中实际电压值的信号至单片机1；一模-数转换器，用于将该反馈信号转化为数字信号并通过数据收发器传送至单片机1；和一反相放大器12、22、32，用于将单片机1的调整信号反相放大，以调整该线圈的电压值使其接近该特定值。每一反馈电路13、23、33都包含有一1比10的衰减器。

本模拟磁场调整控制装置的电压调整、输出部分三路几乎完全一样，差别仅在于控制电路11、21、31的芯片IC1、IC2、IC3的A0、A1、A2脚输入电平不同，这三个脚输入的电平确定了带I2C总线接口器件，也就是本是实施例中单片机1的访问地址。单片机1可以根据控制电路11、21、31中芯片IC1、IC2、IC3不同的地址，通过P2.4、P2.5(I2C总线)送需要D/A转换的数据给任一控制电路11、21、31中的芯片，转换后模拟电压从PCF8591芯片的AOUT脚输出，本实施例中输出范围0~5V；也可以通过P2.4、P2.5脚接受从IN脚输入模拟电压经A/D转换的数据，输入模拟电压的范围为0~5V。

因为三路线圈的调整电路工作原理基本相同，所以下面仅以X轴线圈组15的磁场调整电路为例介绍本发明的工作原理。

请参照图3和图4，单片机通过P2.4、P2.5送给X轴线圈组15的控制电路芯片IC1的数据，在IC1内经D/A转换从AOUT脚输出模拟电压，然后送到R13、Q11组成的射随器(由于IC1的AOUT脚输出阻抗较大)。再经R14、R15、Q12组成的反相放大电路进行放大，展宽输出的电压范围，然后输给R16、Q13、Q14组成的射随器以提高带负载能力。输出信号经过线圈换向器14到达X轴线圈组，使X轴线线圈产生电流，产生磁场。射随器输出的电压还经过1比10衰减器(加在线圈上的电压范围是0~50V，而IC1的IN脚输入电压范围是0~5V)进入IC1的IN脚进行A/D转换，单片机再通过P2.4、P2.5接收转换结果完成监测。如果IC1的AOUT脚输出0V，Q14发射极电压可得到50V，如果AOUT脚输出5V，则Q14发射极电压为0V。

下面结合图4说明一下本发明中线圈换向器14的工作原理

假设X轴线圈组15电压设置值为正值，单片机1的P3.5脚输出高电平，则Q15发射极也为高电平，这样Q16集电极得到低电平，于是K11继电器闭合，K12继电器中的线圈有电流，使K12继电器开关往右打，c点与a点相通，d点与b点相通，这样X轴线圈组的电流方向由a点流向b点。

如果X轴线圈组电压设置值为负值，IC5的P3.5脚输出低电平，则Q15发射极也为低电平，这样Q16集电极得到高电平，于是K11继电器触电张开，K12继电器中的线圈无电流，使K12继电器开关往左打，c点与b点相通，d点与a点相通，这样X轴线圈组的电流方向由b点流向a点。

本发明中D11二极管的作用是保护Q16三极管。该存储器3为电可擦除存储器，本实施例中存储4组电压，掉电后数据不会丢失。数据的读写协议为I2C总线协议，该存储器的SCL脚为时钟总线，SDA脚为数据总线。R41、R42为I2C总线接口的上拉电阻。为方便观察和操作本装置还可设置一液晶显示部分2和操作按键(图未示)。如图5所示，该液晶显示部分2通过单片机IC5的P0.0~P0.7脚与单片机建立联系。通过按操作按键就可以切换不同的存储电压设置，模拟不同方向地磁对电视机图像行中心、色纯的影响。

图5是本发明模拟磁场调整控制装置的中央处理单元对各组线圈中电压进行控制的工作流程图。通过单片机1不断轮流监测三路线圈电压使其保持恒定，假设某路电压由于三极管温漂输出低于设定值，则单片机1发给该路D/A转换器的数据减一，经D/A转换器和反相器后输出电压提高一点，反之如果输出高于设定值则数据加一，经D/A转换、反相器使输出电压降低一点。单片机1不断监测、调整、监测、调整中，使输出电压始终与设定值保持一致，其具体工作过程可参照附图。

下面以被检验电视机销往越南为例说明本发明装置的操作方法。

越南当地的水平磁场朝正南，假设为a高斯，垂直磁场为b高斯，则一边调整加在三组线圈中的电压，一边在6个线圈围成的空间内通过高斯计测量东西向、南北向、上下分量的模拟地磁强度。如下表所示，可得到4组电压(每组电压为分别加在X轴线圈组、Y轴线圈组、Z轴线圈组的电压)，将这4组电压值保存在存储器3中，检验电视机时通过按按键就可以一次调出第1组、第2组、第3组、第4组电压，也就是说可以依次检查在4个方向模拟地磁对电视机图像行中心、色纯的影响。

	南北向分量	东西向分量	上下分量
				第1组电压产生的磁场	a高斯	0	b高斯

第2组电压产生的磁场	0	a高斯	b高斯
				第3组电压产生的磁场	-a高斯	0	b高斯
第4组电压产生的磁场	0	-a高斯	b高斯

所以相对于现有技术，本发明模拟磁场调整控制装置的功能特点包括：

1、每路输出通过按按键在-50V~+50V可调，正负值通过控制线圈换向器改变线圈中电流的流向；

2、每三路输出作为一组电压，可保存4组电压，并可通过按键切换轮流调出各组电压输出，实现模拟地磁方向切换；

3、通过单片机不断轮流监测三路线圈电压使其保持恒定，假设某路电压由于三极管温漂输出低于设定值，则单片机发给该路D/A转换器的数据减一，经D/A转换器和反相器后输出电压提高一点，反之如果输出高于设定值则数据加一，经D/A转换、反相器使输出电压降低一点。单片机不断监测、调整、监测、调整中，使输出电压始终与设定值保持一致。

Claims (4)

1.一种为待测物提供模拟目标地磁场的方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)通过电磁转换产生一个磁场Q3，使其与所在地的地磁场Q2合成后等效于目标地的地磁场Q1；

(2)将待测物以朝向位A置于步骤(1)所述合成磁场中，检验磁场对待测物在该朝向位A时的影响；和

(3)当欲检验磁场对待测物在某一朝向位B的影响时，保持待测物不动，通过改变磁场Q3的大小和方向，使其与所在地的地磁场Q2合成后的磁场朝向位在X、Y及Z轴方向上的磁场分量等于目标地的地磁场Q1以旋转角(α、β、γ)转动后在原来X、Y及Z轴方向上的磁场分量，所述旋转角(α、β、γ)是从朝向位B到朝向位A时的旋转角。

2.如权利要求1所述的为待测物提供模拟目标地磁场的方法，其特征在于所述通过电磁转换产生磁场Q3的方法是：提供三组线圈，每一组线圈分别由相应的电压控制，通过改变电压的大小产生在X、Y及Z方向上所需的磁场。

3.如权利要求2所述的为待测物提供模拟目标地磁场的方法，其特征在于：设置一个存储器，将待测物欲以不同的旋转角(α、β、γ)转动到所要检测的对应朝向位时，实现步骤(3)所述磁场Q3所需的X、Y及Z方向上三组线圈的电压值分别存入存储器中，供检测待测物在对应朝向位的影响时直接调用。

4.如权利要求3所述的为待测物提供模拟目标地磁场的方法，其特征在于：将待测物在正东、正西、正南、正北方向上实现步骤(3)所述磁场Q3所需的X、Y及Z朝向位上三组线圈的电压值分别存入存储器中，供检测待测物在对应朝向位的影响时直接调用。

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