(57)【要約】【課題】  教材あるいは玩具として、磁気や制御の実験あるいは遊びとして楽しむこができる安価で簡単な制御による非接触磁気浮上装置の提供。【解決手段】  磁気センサー３は永久磁石１とコイル２から発生する磁束密度（磁界の強さ）を検出するための手段で、その微弱な電圧を増幅回路４で増幅してデジタル制御器５に入力する。デジタル制御器５は永久磁石１が浮上するようにコイル２に発生する磁界の強さを制御する手段である。駆動部６はデジタル制御器５からの出力によって、コイル２に電流を流すための手段である。  デジタル制御器５はＵＳＢまたはＲＳ２３２Ｃなどの通信手段によってパーソナルコンピュータから制御パラメータ（ゲインや時定数など）や制御方式を変更できる。また、デジタル制御器５のＡＤ変換値、ＤＡ変換値、デジタル値などをパーソナルコンピュータへ転送することもできる。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
磁気センサーで磁束密度（磁界の強さ）を検出する手段と、それをデジタル制御する手段と、そのデジタル制御した結果をコイルなどの磁界を発生する手段により、永久磁石とコイルの吸引力により永久磁石を非接触で浮上させる装置。
【請求項２】
請求項１において、デジタル制御の手段はＵＳＢやＲＳ２３２Ｃなどの通信手段により、パーソナルコンピュータなどと接続して、パーソナルコンピュータからデジタル制御のパラメータ（ゲイン、時定数など）や制御方式などを変更とする手段と、デジタル制御の手段からのデータなどをパーソナルコンピュータへ転送する手段を有する装置。
【請求項３】
請求項１において、デジタル制御の代わりにアナログ制御の手段により、永久磁石を非接触で浮上させる装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本考案は科学的な教材や玩具において、磁石を非接触で浮上させる装置に関する。
【背景分野】
【０００２】磁石を浮上させる手段は、例えば、超伝導体を用いて磁石を浮上させる。あるいは、制御装置を用いて、電磁石の電流を制御して磁石と電磁石の吸引力または反発力により磁石を浮上させる装置などがある。
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００３】  磁石を浮上させる手段は、例えば、超伝導体を用いて磁石を浮上させる。あるいは、高価で複雑な制御装置を用いて、電磁石の電流を制御して磁石と電磁石の吸引力または反発力により磁石を浮上させる手段などがある。しかし、超伝導体は超低温を必要とし、あるいは高価で複雑な制御装置を用いる手段は、教材や玩具には適さない。本考案は、安価で簡単な制御で電磁石の電流を制御して磁石を浮上させる教材や玩具に適した装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】  磁気センサーで磁束密度（磁界の強さ）を検出する手段と、それをデジタル制御する手段と、そのデジタル制御した結果をコイルなどの磁界を発生する手段により、永久磁石とコイルの吸引力により永久磁石を非接触で浮上させる装置。【０００５】  上記のデジタル制御の手段はＵＳＢやＲＳ２３２Ｃなどの通信手段により、パーソナルコンピュータなどと接続して、パーソナルコンピュータからデジタル制御のパラメータ（ゲイン、時定数など）や制御方式などを変更とする手段と、デジタル制御の手段からのデータなどをパーソナルコンピュータへ転送する手段を有する装置。【０００６】  上記のデジタル制御の代わりにアナログ制御の手段により、永久磁石を非接触で浮上させる装置。
【考案の効果】
【０００７】  本考案は簡単な電子回路とデジタル制御器またはアナログ制御器から成る安価な装置で、教材または玩具として磁石の浮上実験または遊びとして楽しめる。また、電子回路は組み立て式にして、電子回路を理解できるようにしてもよい。【０００８】  デジタル制御器はＵＳＢやＲＳ２３２Ｃなどの通信が可能なマイコンボードまたはワンチップマイコンなどを用いることにより、デジタル制御器はパーソナルコンピュータと繋いで、パーソナルコンピュータからデジタル制御器へ制御パラメータ（ゲイン、時定数など）や制御方式などを変更できる。また、パーソナルコンピュータはデジタル制御機器から制御信号などのデータを取り込むことができる。これにより、制御パラメータ（ゲイン、時定数など）や制御方式などを変更することでいろいろな実験ができ、利用者は制御システムを学ぶことができる。
また、パーソナルコンピュータと繋がずに、本装置だけでも磁石を浮上させる遊びとして楽しめる。
他の分野として、空気中における浮遊微粒子や浮遊微生物が除去された清浄なクリーンルームでの非接触搬送機などの応用も可能である。
【考案を実施するための最良の形態】
【０００９】  以下、図面を参照して、本考案の一実施形態について説明する。【００１０】  本考案の原理は、磁気センサーで磁束密度（磁界の強さ）を検出して、デジタル制御器でコイルに流れる電流を制御することにより、磁石とコイルの吸引力により磁石を非接触で浮上させる装置で、安価で使い易い形態とする。【００１１】  図１は、本考案の請求項１の原理を説明するための概略図である。
磁気センサー３はホール素子などの磁束密度（磁界の強さ）を電圧として検出するセンサーで、永久磁石１とコイル２から発生する磁束密度を検出するための手段である。コイル２は磁界を発生させる手段で、空芯または鉄芯のソレノイドコイルなどでよい。磁気センサー３からの微弱な電圧を増幅回路４で増幅して、デジタル制御器５に入力する。デジタル制御器５は、永久磁石１が浮上するようにコイル２に発生する磁界の強さを制御する手段である。駆動部６はデジタル制御器５からの出力によって、コイル２に電流を流すための手段である。【００１２】  図２は、本考案の請求項１の制御システムを説明するためのブロック線図である。本考案の制御システムは図２のようなフィードバック制御である。９は磁石１の磁束密度（磁界の強さ）で、１０はコイルで発生した磁束密度であり、それらの磁束密度の和１１が磁気センサー３によって検出される。
磁石が浮上して安定しているときには、コイル２に一定の電流が流れることが必要であり、浮上電圧８は一定の電圧を出力することによって、駆動回路７に一定の電流を流すための手段である。
例えば、磁石１が上昇し過ぎて磁気センサー３に近づくと磁束密度が増加し、コイル２に流れる電流が減少して磁石１は下降する。逆に、磁石１が下降して磁気センサー３から離れると磁束密度が低下し、コイル２に流れる電流が増加して磁石１を上昇させる。【００１３】  図３は、本考案の請求項２のデジタル制御器を説明するための説明図で、磁石を浮上させるための最も簡単な制御システムの実施例である。入力電圧はＡＤ変換１２によってデジタル値に変換され、ＰＤ制御１３によって比例制御と微分制御を数値計算する。その結果をＤＡ変換１４によってデジタル値を出力電圧に変換する。
なお、ＰＤ制御１３の微分制御は、浮上した磁石が微少な振動を起こす場合があり、その振動を抑える役割をしている。【００１４】  デジタル制御器５はＵＳＢまたはＲＳ２３２Ｃなどの通信手段１５によってパーソナルコンピュータ１６と接続でき、パーソナルコンピュータ１６から制御パラメータ（ゲインや時定数など）を変更できる。
制御方式も変更可能で、例えば、ＰＤ制御の代わりにＰＩＤ制御などにも変更できる。あるいは、複数段の制御を組み合わせることもできる。例えば、１段目を一次遅れとして、２段目をＰＤ制御などのように組み合わせることもできる。
また、デジタル制御器５のＡＤ変換値、ＤＡ変換値、デジタル値などをパーソナルコンピュータ１６へ転送することもできる。
デジタル制御器５はＵＳＢやＲＳ２３２Ｃなどの通信が可能なマイコンボードまたはワンチップマイコンなどでもよいし、他の手段を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００１５】  本考案は科学的な教材または玩具として、磁石の浮上実験または遊びとして楽しむことができる。また、空気中における浮遊微粒子や浮遊微生物が除去された清浄なクリーンルームでの非接触搬送機などの応用も可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本考案の請求項１を説明する概略図
【図２】本考案の請求項１のブロック図
【図３】本考案の請求項２を説明する図
【符号の説明】
１：永久磁石
２：コイルなどの磁界を発生させる手段
３：磁気センサー（磁束密度を検出する手段）
４：増幅回路
５：デジタル制御器
６：駆動部
７：駆動回路
８：浮上電圧
９：磁石１の磁束密度
１０：コイル２によって発生した磁束密度
１１：磁束密度９と磁束密度１０の和
１２：ＡＤ変換
１３：ＰＤ制御（比例・微分制御）
１４：ＤＡ変換
１５：通信手段
１６：パーソナルコンピュータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年3月9日(2007.3.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
磁束密度を検出する磁気センサーと、ＰＤ制御などを行うデジタル方式の制御装置と、磁界を発生させるコイルを組み合わせてフィードバック制御を行うことにより、永久磁石が磁気センサーに近づくとコイルの磁界を弱め、逆に永久磁石が磁気センサーから遠ざかるとコイルの磁界を強めて、永久磁石を非接触浮上させることを特徴とする非接触磁気浮上装置。
【請求項２】
磁束密度を検出する磁気センサーと、ＰＤ制御などを行うデジタル方式の制御装置と、磁界を発生させるコイルを構成して、前記のデジタル方式の制御装置はＵＳＢやＲＳ２３２Ｃなどの通信手段により、パーソナルコンピュータなどと接続して、パーソナルコンピュータからゲインと時定数などのパラメータ、およびＰＩＤ制御やその他の制御などの制御方式を変更する手段と、デジタル方式の制御装置からのデータなどをパーソナルコンピュータへ転送する手段を構成したことを特徴とする請求項１の非接触磁気浮上装置。
【請求項３】
磁束密度を検出する磁気センサーと、ＰＤ制御などを行うアナログ方式の制御装置と、磁界を発生させるコイルを構成したことを特徴とする請求項１の非接触磁気浮上装置。