利用光电反馈实现磁悬浮
novakon2016/03/28电气电工 IP:广东
今天上午画了这个图。


电磁铁通电后会吸附螺丝钉;螺丝钉被吸附后,会挡住红外发射管,使得红外接收侧输出电压下降;以此为控制电压,作PWM调制后驱动场效应管,即可实现[螺丝钉较高时,占空比较低,电磁铁吸附力小;螺丝钉较低时,占空比较高,电磁铁吸附力加大],令螺丝钉可悬浮在半空中。
原理很简单,制作起来则未必,环路增益是关键。

QQ截图20160328084823.jpg
来自:电气工程 / 电气电工
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~~空空如也
novakon 作者
8年1个月前 IP:广东
814805
为了简化模型,让我们来做几个假设。
1. 距离不变时,电磁铁对螺丝钉的吸引力,正比于电磁铁电流大小。
2. 稳态下,电磁铁电流大小正比于PWM占空比。
3. 电流不变时,电磁铁对螺丝钉的吸引力,与距离成反比。
4. 光敏接收管输出电流,与螺丝钉和电磁铁之间的距离,成正比。


于是可以作出下面的图像。
QQ截图20160403120309.jpg


紫色线是蓝色和红色线的乘积,表示电磁铁对螺丝钉吸附力随距离的变化规律。
假设螺丝钉所受的重力为 F = mg,显然对于某个固定的m,绿色直线F = mg与紫色曲线有横轴坐标为d1和d2的两个交点。
这预示着:如果我们把螺丝钉靠近电磁铁,令距离小于d2,那么这颗螺丝钉最终会稳定在d1的位置上,而不会紧贴在磁铁上,也就实现了悬浮。
如果我们把螺丝钉拉远,令距离大于d2,那么这颗螺丝钉就会跌落(吸力小于重力)。


因此,如果希望在不悬浮物体时省电,可以使用一个比较器,令PWM芯片在光敏接收管输出电流所代表的距离大于d2时停止工作。
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