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资料描述
刚做好的一个下推式磁悬浮装置~需要的外围东西很少,用arduino uno控制,l298n驱动四个线圈电磁铁,配合霍尔传感器就能悬浮了,演示效果看视频。源代码先传上,等过几天有空了来更新详细教程,包括原理介绍,线圈绕制,电路连接等都会发上来。
来补坑写教程了。。。。
首先介绍一下原理,其实很简单,磁力对悬浮物的控制,其基本原理是:霍尔传感器在浮子的正下方,当检测到浮子向左运动时,两边的线圈一个吸一个拉,把它推向右;反之如果浮子想右运动,那么两个线圈的电流都反向,总共两组共四个这样的线圈,就可以把浮子限制在二维平面之内了。但是线圈产生的力是比较小的,因此只能够推动浮子在水平面移动,要克服浮子的重力让它悬浮起来,就要在四个线圈下面再加一个大的环形磁铁提供斥力。
大家应该玩过这中磁悬浮玩具
原理差不多,它下面其实就是一个大的磁铁提供斥力,但是浮子放上去是不稳定的,所以这种玩具需要借助陀螺高速旋转产生的陀螺仪效应维持平衡。而我们这个装置不需要浮子旋转,放上去就能悬浮,对浮子的限制是靠线圈调节的。
我们这个装置主要用到的东西有
1.arduino主控板
2.线圈
3.大磁铁
4.霍尔传感器
顺便解释一下霍尔传感器。。。这是一种测量磁场强度的元件,可以把通过它垂直面的磁力线强度转化为不同的电压值,这样我们用单片机adc读取之后就可以得到浮子的位置信息了。霍尔传感器的安装位置很有讲究,前面说了它是测量通过其垂直面的磁力线,也就是浮子发出的磁力线,而我们电磁线圈在调节的同时磁力线也在变,如果这个变化被霍尔感应到了结果就很不可靠了,所以霍尔的安装位置应该是位于四个线圈的中间高度,这里的磁力线刚好是与霍尔平行,不产生影响。
用前后左右共四个线圈,两个霍尔传感器配合,就可以把浮子稳定的悬浮住。
为了让悬浮更加稳定,我们采用了pid控制的平衡算法,对pid算法的了解有助于我们对整个实验原理的理解,借用网上对pid的一段介绍:在工程实际中,pid控制是应用最为广泛的调节器控制机制。pid控制中得p代表比例,即proportion;i代表积分,即integral;d代表微分,即differential;因此,pid控制,即比例-积分-微分控制。当被控对象的结构和参数不能完全掌握,或者得不到精确的数学模型时,其他的控制方法难以采用