基于磁流变液的智能制动系统演示仪

本实用新型涉及一种基于磁流变液的智能制动系统演示仪。

目前，磁流变液作为一种新型的智能材料，广受国内外学术界的关注。磁流变液是一种 在外加磁场作用下流变性可发生急剧变化的新型材料，其流变特性可由外加磁场连续控制。 磁流变液在外加磁场强度不同时，其屈服应力不同并且可控，基于这一特性可以设计出根据 不同情况进行制动的智能制动系统。一方面可满足常规制动的需求，另一方面还可根据实际 需求提供相应的制动方式。该技术目前尚未在市场上广泛应用。

本实用新型的目的是提供一种基于磁流变液的智能制动系统演示仪。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：本实用新型利用磁流变液在外加磁场 作用下能够快速、可逆地由流动性良好的牛顿流体转变为高黏度、低流动性的宾汉塑性流体 的性质，通过控制磁场强度来改变磁流变液的粘滞阻力从而达到智能制动的目的。本实用新 型由制动模块、控制模块、驱动模块以及电源模块构成，其中制动模块包括励磁线圈、圆筒、 磁流变液以及刹车片，控制模块包括STC-89C52RC单片机、数字速度传感器、外部功率放大 电路，驱动模块包括驱动电路、直流电机、惯性飞轮，电源模块包括5V直流电源适配器、开 关。

图1为基于磁流变液的智能制动系统演示仪的示意图。

打开开关，5V电源适配器为系统供电。STC-89C52RC单片机通过向驱动 芯片输送PWM信号控制60GA775F-2500直流电机开始转动，通过调节旋钮以调节直流电机的 速度。直流电机通过连动杆带动惯性飞轮转动。当需要制动时，按下制动按钮，STC-89C52RC 单片机通过向驱动电路的驱动芯片输送PWM信号控制直流电机停止工作。STC-89C52RC单片 机通过控制输入到外部功率放大电路的电流大小来控制输入励磁线圈的电流，励磁线圈在圆 筒内产生励磁磁场，磁流变液在磁场的作用下由牛顿流体变为有粘度的宾汉塑性流体，刹车 片受到粘滞阻力的作用导致惯性飞轮停下产生制动效果。开始制动时数字式转速传感器对直 流电机的转动速度进行测量，将测量的数字信号传递给STC-89C52RC单片机。当系统检测到 直流电机的速度超过系统设定的数值时进行紧急制动，由STC-89C52RC单片机向功率放大电 路输入一个设定好的电流，功率放大电路将电流放大，然后输入到励磁线圈使线圈产生较强 的励磁磁场，使得磁流变液产生较强的屈服应力，使得刹车片受到的阻力变大，惯性飞轮快 速停止转动以达到制动的目的；当直流电机的转速低于系统设定的数值时惯性飞轮进行缓慢 制动，由STC-89C52RC单片机向功率放大电路输入较小的电流，功率放大电路将电流放大并 且输入到励磁线圈中产生较弱的励磁磁场，磁流变液产生较小的屈服应力，使得刹车片受到 的阻力变小，惯性飞轮缓慢停止转动以达到制动的目的。

本实用新型的有益效果是：操作简单方便，演示效果直观，使用磁流变液可控的屈服应 力制动，实现了制动过程的智能化控制，磁流变液制动在很多领域都可以进行推广，应用前 景十分可观。