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【上吸式磁悬浮装置】

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楼主
发表于 2018-4-3 12:12:24 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
本帖最后由 pz_cloud 于 2018-4-3 12:14 编辑

        很早以前个人用arduino做过一个下推式的磁悬浮【简易磁悬浮】装置,时隔四年,这次又设计了个上吸式的磁悬浮装置,感觉也蛮有意思的,在这里分享几个经验




        相比于那时候的程序只用了PID来控制线圈,这次由于经验丰富了,采用了更复杂的控制算法,最终的悬浮效果非常理想。主要来说,这次这个装置有以下几个特点:

1.悬浮更稳定,几乎看不出浮子有任何抖动,这归功于更复杂的控制算法

2.几乎零噪声,由于Arduino的pwm频率为490Hz,这是在人耳的听觉范围内的,所以可以听到之前的装置工作时会发出刺耳的声音,而这次将pwm频率提高到了20kHz,且控制算法进行了内插滤波,所以噪声几乎被消除了

3.功耗得到了极大的控制,整个装置异常省电,是的你没听错,磁悬浮是很省电的,还是因为改良的控制算法,使用了多个闭环控制,其中包括一个电流环,也就是说算法会调节浮子到一个合适的位置,而这个位置的磁力(不包括线圈的力)是和重力完美平衡的,这样就让磁力抵消了几乎所有的重力,线圈只需要在这个平衡点附近,进行极其轻微的调整,因此电流是非常小的,实测待机电流30ma,加上浮子工作的电流50ma,也就是说线圈消耗的电流只有20ma左右,甚至跟单片机的功耗差不多。

4.浮子重量大大增加,这个装置最大可以悬浮多大的浮子呢?大到夸张,2kg左右都没问题,这是由于上面那一点,电流环的加持,不管浮子多重,其重力都会和磁力相平衡,只不过浮子越重,最终平衡的位置就离线圈的铁芯越近而已。更有意思的是,不管浮子多重,最终的功耗是不会变的,都是50ma左右,因为平衡点附近所需要的线圈磁力非常小。

5.这也是很有意思的一点,装置可以实现断电浮子自动上吸。在实际应用中,断电的时候,浮子如果掉下来可能会损坏挂在上面的物品,所以有必要实现断电的自动上吸。但是,照理说,断电的时候,单片机都不工作了,怎么还能控制浮子呢?如果不控制,由于浮子是稳定在平衡点附近,那么断电时候上吸还是下落完全是随机的啊,怎么保证百分百上吸呢?答案是,不让它工作在平衡点附近,也就是说,让它工作在平衡点上面一点点,这样的话,实际上线圈所提供的不是吸力,而是斥力来使得浮子平衡,于是一旦断电,斥力消失,浮子就自己上吸啦。这也是为什么,待机电流30ma,而工作电流有50ma的原因,其中20ma被用于线圈提供斥力了。实际上,如果不要求这个功能的话,线圈的功耗几乎可以降至0!

6.也是最核心的一点,所有的参数都是自整定的,所以可以自适应浮子的重量。


看演示视频:



由于这次其实是个商业项目,所以就不方便开源啦~





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板凳
发表于 2018-4-3 12:51:19 | 只看该作者
哇!终于前排了。
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地板
发表于 2018-4-3 12:55:12 | 只看该作者
为何这么稳,晃都不晃一下
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5#
 楼主| 发表于 2018-4-3 13:07:10 | 只看该作者
yydsdx 发表于 2018-4-3 12:55
为何这么稳,晃都不晃一下

算法算法算法
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6#
发表于 2018-4-3 14:08:15 | 只看该作者
前排占位,再慢慢看。
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7#
发表于 2018-4-3 15:22:37 | 只看该作者
牛,实在是牛,算法,算法,算法!
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8#
发表于 2018-4-4 08:32:17 | 只看该作者
这个应用应该是很高级了
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10#
发表于 2018-4-4 22:39:43 | 只看该作者
支持,非常不错
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11#
发表于 2018-4-5 08:57:19 | 只看该作者
好厉害,我正在努力
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12#
发表于 2018-4-6 16:14:21 | 只看该作者
好奇,电磁铁哪买的?难道是自己绕的???
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13#
 楼主| 发表于 2018-4-7 12:32:16 | 只看该作者
迷你强 发表于 2018-4-6 16:14
好奇,电磁铁哪买的?难道是自己绕的???

自己绕啊,这东西好做
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14#
发表于 2018-5-11 10:50:31 | 只看该作者
好想知道用的什么算法
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15#
发表于 2018-5-11 11:10:49 | 只看该作者
来参拜一下
我没有搞这些大功率的东东,这是一个很有启发意义的例子
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