磁悬浮,是由转子、传感器、控制器和执行器4部分组成,其中执行器包括电磁铁和功率放大器两部分。假设在参考位置上,转子受到一个向下的扰动,就会偏离其参考位置,这时传感器检测出转子偏离参考点的位移,作为控制器的微处理器将检测的位移变换成控制信号,然后功率放大器将这一控制信号转换成控制电流,控制电流在执行磁铁中产生磁力,从而驱动转子返回到原来平衡位置。因此,不论转子受到向下或向上的扰动,转子始终能处于稳定的平衡状态。
工作原理:
ok,长话短说,在arduino上实现磁悬浮的现象,依靠悬浮底座的霍尔传感器收集的磁场变化,控制底座的线圈的电流流动,以此来稳定悬浮转子的在x、y轴的悬浮居中状态。
在控制程序中涉及到PID的控制,可以调整底座对转子的牵引灵敏度,及牵引力度等;但这不是我们做磁悬浮要研究的重点,运用默认的PID设置已经足够控制转子的稳定性了,有兴趣且不懂PID的小伙伴不用因此望而却步。
材料清单
需要用到的材料都是比较常见的,或者是比较容易买到的,大概如下:
- LM324N - X1
- 悬浮线圈 - X4
- SS495a霍尔传感器 - X2
- 12V 2A DC适配器 - X1
- 环形磁铁D15 * 4mm - X8
- 直流电源插孔 - X1
- 环形磁铁D15 * 3mm - X4
- L298N模块 - X1
- 14引脚插座 - X1
- 磁铁D35 * 5mm - X2
- 5.6K欧姆电阻 - X2
- 180K欧姆电阻 - X2
- 47K欧姆电阻 - X2
- 10K欧姆电位器 - X2
- 丙烯酸板A5尺寸 - X1
- 木罐 - X1
- PCB面包板 - X1
- 3mm螺丝 - X8
- 电线
(未完待续…)