磁悬浮电路图

自制磁悬浮装置

Magnetic Levitation

张皓

2009.5.6 china

磁悬浮是一项很有发展前途的项目，我在网上找到两种控制方法，一种是利用模拟运算放大器进行PD控制 ,另一种是通过AVR单片机进行软PD控制，我参照了运放的电路制作了装置，磁铁终于悬浮在空中了.

悬浮的效果

结构如图,传感器放置在下方感知磁铁磁场强度,通过电路,反馈控制上方线圈的电流,使磁铁处于动态的平衡中.

装置的电感从日光灯泡的电子镇流器中卸出,为合适,将下方两侧的磁芯切除,保留中间和上方的磁芯.封闭的磁芯使磁力线从磁芯穿过,就很难吸引下方磁铁了. 磁芯有无的影响:有磁芯可以增强线圈的磁场,降低线圈数与能耗,此外磁芯与磁铁的吸引力可以抵消一部分重力,但是有磁芯磁铁就不能太靠近电感,否则会被牢牢吸住.总之有磁芯的利大于弊.

首次焊接的电路(图片)，效果不理想，电路基准与比例共用一个运放，调试困难，输出电流不是呈直线,于是我改进了电路:

各运放的接法与功能列表如下

接法作用

IC-F1 减法&比例放大调整传感器信号的基准

IC-F2 比例放大将信号做进一步放大

IC-F3 恒流源电压变

电

流

源

如果使用集成霍尔元件，无需限流，分压电阻也要调整。

基准与比例电路分离。22UF电容为微分电容，串一小阻值电阻，否则一些毛刺就会使输出电压上下振动。

IC-F2输出端的LED指示磁场的强弱,2k电阻避开LM324的0.7V死区电压。IC-F3恒流源用于消除三极管放大倍数影响。

续流二极管防止电感反激电流损坏三极管，三极管选用中大功率管.4.7UF、104仅用于消除电感的声音噪声。

悬浮的效果

控制电路

底部的霍尔传感器

磁铁有三种不稳定情况,如上图所示,其中前两种最终会导致生效,第一种可通过滤波或微分电路消除,第二种遇到后我想来好长时间,感谢上帝帮助,只要下面固定一重物就可以解决了.实际操作中我在磁铁下方粘贴了一块马赛克玻璃,就不会倾翻了.

调试过程：

将磁铁放于底座(霍尔传感器上方)，强度指示LED亮，然后缓慢离开.在合适的高度,如果LED仍然亮,顺时针调节基准电位器,直到LED熄灭.接通线圈电路,磁铁即悬浮半空中.

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