基于DSP控制的交变磁场可控装置的研究

• 作 者: 张立生
• 机 构: 江苏大学
• 出 处: 江苏大学
• 发表日期: 2012年期
• 关键词: 数字信号处理 脉宽调制技术 PID控制 育种诱导 交变磁场可控装置

生物磁学是一门新兴的科学,主要研究磁场对生物的特性以及生命活动规律之间的影响。经过多年的研究与发展,生物磁学在各个领域都已有广泛的应用,如:医学、农学、生物工程等领域。但是在农学生物方面的应用,尤其是生物种子在磁场环境中所受的影响,在目前的研究还未有明确的结果。生物种子经过不同形式的磁处理后,在生长过程中其原本的生物特性是否会发生改变,比如:萌芽时间、生长速度、抗逆性、产量等特性。这些变化的出现是否会向我们所希望的方向变化,将会对现代农业的发展有重大的研究意义。　　
为了对生物种子进行诱导育种实验,本文研制了一款交流感应磁场发生装置。该装置主要采用了变频电源激励铁氧体感应线圈,来产生感应磁场。变频电源采用了常用的AC-DC-AC拓扑结构,实现变频变压的效果。磁场输出电路选用RLC串联谐振方式,提高系统电能向磁能转化效率。产生感应磁场的气隙,即为种子实验的工作区。气隙中感应磁场随着线圈中电流的变化而变化,所以实现了磁场的频率、强度的改变。其中磁场的频率调节范围:20～200Hz,场强调节范围:0～500Gs。通过改变磁场的频率、强度以及作用时间,可以为种子的实验提供不同的生长环境,从而来对种子的特性进行研究。　　
本文还介绍了系统的基本原理和结构,以及关于SPWM调制技术、数字PID控制技术的基本理论。通过对磁场理论的分析和计算,并且参考了感应加热电源的相关设计范例,确定该系统的设计方案。针对方案对系统的硬件电路和软件进行设计。硬件系统包括全桥主电路设计、基于DSP的系统控制电路、驱动保护、采样调理、辅助电源等各单元电路设计。系统软件则分为DSP部分和单片机部分。　　
样机经过多次的调试改进后,可长时间的稳定运行,目前已投入到了水稻种子试验应用中。由水稻种子的实验分析可知,不同的磁场环境对生物特性的影响较为明显。