其实磁悬浮没有那么复杂,牛人用磁铁做的磁悬浮通电就可以实现

01-2201-2201-2201-2201-2201-2201-2201-2201-2201-22最新范文01-0101-0101-0101-0101-0101-0101-0101-0101-0101-0101-0101-0101-0101-0101-01我做的上拉式磁悬浮
我做的上拉式磁悬浮.还有些振荡,暂时还没有时间解决.原理图比较简单,一个电位器可以调节工作点.
由于手头元件有限,只能先做成这样了.
原理图 (原文件名:My-cxf.pdf)
Schmatic (原文件名:My-cxf.JPG)
第一次的试验-1 (原文件名:我的CXF 001.jpg)
第一次的试验-2 (原文件名:我的CXF 002.jpg)
第二次的试验-1 (原文件名:我的CXF 003.jpg)
第二次的试验-2 (原文件名:我的CXF 007.jpg)
第二次的试验-3 (原文件名:我的CXF 008.jpg)
第二次的试验-4 (原文件名:我的CXF 009.jpg)
第二次的试验-1的AVI (原文件名:我的CXF 012.avi)
第二次的试验-3的AVI (原文件名:我的CXF 015.avi)
沙发 关注很久了 很不错
霍尔与线圈的距离大概为多少?也就是图中铜柱的高度,这个能算出来吗?
这个距离是否决定了霍尔后级需要多大增益?
图中铜柱的高度是3.5cm左右.
我设计的时候,是按照两个极端点的工作情况:
1:当悬浮磁铁距离霍尔最远时,霍尔输出为2.5V左右;
2:当悬浮磁铁距离霍尔最近时,霍尔输出为1V左右.
在这两个区间范围内,控制线圈的电流从0到最大变化.
增益取决于霍尔的灵敏度 -- mV/G 这个单位。
增益越小越稳定,但稳定悬浮范围也越小;增益越大越容易振荡。
霍尔与线圈的距离,严格来讲是霍尔与永磁体的距离,由可调电阻调节。
初步分析原理图,这个电路最大问题是第一、三级运放只做跟随,放大全在第二级运放,单级放大倍数太大。可以试试第一级做个5-10倍预放,把第二级的倍数减小点。
单级放大倍数只有0.28,我本来计算是需要0.32的.因为手头没有元件可以凑到,所以只好用目前的阻值了.
我说的是微分后的,最高1146倍了。
借老头的图:
&br& (原文件名:放大器的传递函数.JPG)
你的电路底部是711/,顶部是711/0.62=1146。
借老头的图
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不行,那要付钱的!
评 最明显的特点: 1. 电流反馈&&2. 5V电源
请老黄牛用示波器检查有无自激。各级是否工作在线性区。
另请在“★请已实验基本成功的先行者在下面回贴,以便今后网友查找。”登记。
强烈抗议年轻人熬夜!
1. 4148的作用?
2. LM324能输出0-400mv? 轨至轨?
为防止过流,建议在“跨导驱动器的输入端加1电阻和1二极管,钳位在0.6-0.7V。
1. 4148的作用?
& &当悬浮体掉落的时候,L上的电流会突然截止.........
2. LM324能输出0-400mv? 轨至轨?
& &LM324可以最低输出接近于0mV的电压,我这里的测试结果是8mV.
& &LM324和LM358的低输出电压特性是差不多的.
天哪!起来了?再睡一会。
正常工作时4148通?
正常工作时4148不通。
4148,做保护作用的。反向瞬间。
为什么说”正常工作时4148不通“?
正常工作时4148不通。 错了。是三极管在工作关,线圈是同样产生过高的反向电动势。同样会通。
是这样吗。
【3楼】 ywl0409 老黄牛
图中铜柱的高度是3.5cm左右.
我设计的时候,是按照两个极端点的工作情况:
1:当悬浮磁铁距离霍尔最远时,霍尔输出为2.5V左右;
2:当悬浮磁铁距离霍尔最近时,霍尔输出为1V左右.
在这两个区间范围内,控制线圈的电流从0到最大变化.
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晕了,我买的3503,怎么一接通电,便有2.5V输出?& && &
难道是我的磁场环境问题?我用的是可调的直流电源。。
还有一怪问题,3503的VCC脚,我压跟没接,中间的地线脚与电源负相连,它也有时间输出2.5V,甚至更高。
与磁场近一点,会有变化!
当我连不地线也不接电源时,只用万用表量其输出与GND时,这下正常了,和磁场近一点,最高能输出0.8V左右。
你所说的0V,是不是以2.5V为0点?但看你运放的基准,又应该低于2.5V。。
是不是我长得傻气点呀?--------
【14楼】 apcfy Action
3503&&在O G时Min. Typ. Max. 2.25,&&2.50&&,2.75 V
看下DATASHEET.
我的猜测应该是对的,3503的datasheet已指示,静态输出是2.5V!
(原文件名:QGGG[F1P9{PCQCE1_UH6580.jpg)
【13楼】 wmsky 平凡的世界
【14楼】 apcfy Action
1. 磁通密度=0时,输出近似=2.5V。
2. 磁通密度有正负。
【15楼】 wmsky 平凡的世界
是的,我就是觉得老黄牛的数据奇怪!
2:当悬浮磁铁距离霍尔最近时,霍尔输出为1V左右.&&
这里霍尔输出应该是3.5V才对呀!他指的应该是在2.5V基础上!
(原文件名:$MDE6ID`PWR2@A(X31_}~FI.jpg)
【17楼】 elder60 60岁老头
1. 磁通密度=0时,输出近似=2.5V。
2. 磁通密度有正负。
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请教,我在【16楼】贴的表中,有一项是灵敏度(Sensitivity),意思是否如下:
1.磁场密度每变化1G时,输出电压会有一个1.3mV的改变?
2.如果上条是对的,那在-900G的时候,输出就2.5V-1.17V = 1.33V?
我上面的说法正确吗?
LS,你的这个图是零状态下,电源电压对输出电压的曲线.
我给你看一个B在正和负两种情况下的,输出电压的曲线.曲线中只有+500G和-500G两种情况,但是应该能解释你的疑问了.
(原文件名:未命名.JPG)
【20楼】 ywl0409 老黄牛
是的,我已经意识到我问题的所在,谢谢!
我简单说下设计思路吧:
1.系统输入两个极端:1V和2.5V.
&&在这个条件下,输出电流最大5/(6+0.6)=0.76A(理想状态);最小0A.分别对应吸力最大和吸力为0.(这个应该比较好理解).
2.当输出电流为0.76和0的时候,输出运放的同相输入端应该是0.76*0.6=0.45V,和0V.
&&也就是中间那个运放的输出范围是0--0.45V.
3.有了以上的输入和输出的约束条件,选运放的工作方式.显然应该是反向放大.
4.计算直流通路.设:比例放大系数为K=R3/R1;同相端输入为Vx.根据以上的两组输入和输出条件,就会有两组方程.就可以解出K和Vx.
5.参考已有的实例,调试交流通路的R2和C1.
电路中的参数有些是比较奇怪,比如2.5M和711K的.这个实在是元件条件限制,取最接近的了.
【6楼】 gzhuli 咕唧霖
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“微分后”三个字让我很是不解,也误导我在另一贴中将R2、C1说成是微分!
R2 C1可以叫微分,也可以叫高通。
在PD控制电路里,一般叫微分电路,用于提高对瞬时信号的反应速度。
从纯放大电路的角度看,这就是一个高通滤波器,提高电路对高频信号的放大倍数。在比例控制电路里,所以用高频一说不太合适,所以用dV/dt来表示瞬时信号的幅度变化大小,即微分了。
BTW: 你在哪里被我误导了?我没找着。
【24楼】 gzhuli 咕唧霖
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我改掉了,因为我觉得在这里叫微分不合适!!!
听你这么一说,又有些道理!我还是去看看书先。。。
PD控制电路--为什么需要D?系统惯性应该不大吧。。先不管它。
输入 vi = fx(m), m为磁铁到霍尔的距离,假设等效磁铁为圆电流且半径为R,假设忽略电磁铁产生的磁场(如果需要分析的话这个磁场正比于反应力,最好实际测量下电磁铁产生的磁场在霍尔这里的影响,也可以考虑加一个对称的霍尔抵消掉。),则fx反比与(m^2+R^2)^1.5
经过减法器,vo = vx*1.2844-vi*0.2844, vx为电位器产生的参考电压,意图转换为0-400mv电压。
电磁铁电流, Io = vo/0.6*beta/(beta+1),beta很大且是常数,所以忽略。Io = vo/0.6,是m的负三阶函数
反应力fy(假设电磁铁至霍尔距离为L)反比于((L-m)^2+R^2)^1.5,同时正比于Io
fy为一个关于m的负六阶函数..还是用excel画图吧。当其他参数确定的时候,fy完全决定于vx
R=0.01, L=0.035, vx=0.6 (原文件名:0.6.gif)
vx的选择需要可以产生合适的反应曲线。假设r=0.01, l=0.035, vx=0.6的时候,反应曲线很不理想。
L=0.035, R=0.01, vx=0.55 (原文件名:0.55.gif)
vx变成0.55,可以用用了,不过斜率还是太平坦,特别是在中间段。其实我们有必要把整个L都变成可以控制的范围么?
L=0.035, R=0.01, vx=0.52 (原文件名:0.52.gif)
vx=0.52,控制范围减少到L的40%左右,可是反应曲线近似于直线,斜率很好..
鉴于vx从0.6变成0.52的时候反应曲线的样子有很大的变化,似乎应该把可变电阻的调节范围减小,这样好调节一点。
另外尝试了一下修改R(磁铁半径),R越小反应曲线越陡。最好是可以实际测量下反应曲线。。
另另外D的放大倍数应该可以降下来一点..
高手终于冒出来了.
惯性的问题,也许和悬浮体的质量有关吧.
我在第一次试验的两张图里面,没有加入D的成分.悬浮体很轻.
另外,还有些疑问,等考虑成熟了,再提出来.不知【26楼】高手是否愿意回答.
模拟电路我是超级菜鸟...以前看过点PID,比较喜欢做数学模型而已。
高手来了。给咱普及一下磁的知识,例如公式是怎么来的?或者推介点相关的网站?
都是网上批发来的。
http://www.bcsfxy.com/teacherweb/uploadfile/tonghua/03443.ppt
第八页是载流圆线圈轴线上磁感应强度的结论。
磁铁受到的力等于电磁铁受到的力,然后是电磁铁受到的安培力正比于磁感应强度和电流..至于感生电动势,在分析静态情况的时候我就忽略了(虽然忽略很可能是错的..)
似乎电磁铁受到的安培力计算有点问题...有人帮忙么?
计算有什么问题?
另外,我说说对你那3个图的理解,看是否正确:
1.X坐标是L的百分比,也可以看作永磁体与电磁铁的距离。
2.Y坐标是反应力fy,即永磁体受到的牵引力。
3.图一的情况,后段已经失控了。
4.图二图三的情况是一个可控状态,只要永磁体与电磁铁的距离在曲线负斜率范围内,就可处于悬浮状态。
我至今不清楚L是什么。
【26楼】的第3行定义m:m为磁铁到霍尔的距离。
& && && & 第8行定义L:假设电磁铁至霍尔距离为L。
如果认为霍尔是个很薄的器件,那么,定义距离就要讲清楚,是到磁铁(或电磁铁)的中心,还是端面。
ywl0409 老黄牛
我照你图做了一个,可以的啊。0.6的基准用可调电阻代下,没有TLV431啊,呵呵。
5V供电。稳定可以。抗干扰不好。
工作电流280mA. 自制作空心电感,0.3直径线,约30米,直流阻抗约10欧姆。
最大电流490mA.磁体离霍尔感应最近时。
elder60 60岁老头
迷你型的磁悬,USB 驱动应可以的。
1 (原文件名:调整大小 CIMG0006.JPG)
2 (原文件名:调整大小 CIMG0008.JPG)
3 (原文件名:调整大小 CIMG0001.JPG)
回【33楼】
假设都是理想情况,磁铁是薄片,电磁铁也是薄片。。有厚度的话分析起来复杂了,我微积分都忘掉了..所以假设L是霍尔到电磁铁的端面。
回【32楼】
理解没问题。
我计算fy的时候有问题。还要考虑电磁铁的半径。不然就要假设电磁铁是磁偶极子了,这就和实际情况差太远了。
(很)不负责任的说,估计最后反应曲线的样子差别不会太大,只要记住结论,别苛求控制范围大,控制范围大的时候反应曲线会比较难看。控制范围小会比较好控制一点。
问下线圈下面那块白的是什么?
我看了 young32的PPT文件.
有几个想法:
1.fy应该是电磁铁,也就是螺线管对悬浮磁铁作用的力.
2.fy这个力的大小,由两个因素决定:
&&1.是由Io在线圈上产生的磁场,在线圈到悬浮磁铁的距离处的B的大小决定的.
&&2.是由悬浮磁铁本身的B决定.
3.fy这个力,最后总是要等于悬浮体的重力.如果不等的话,就会掉下或被线圈吸住.
所以,根据fy的第一个因素,该处的B应该是:u0*n*Io*(cosB2-cosB1)/2.
& &&&这里就完全参照PPT文件的公式.
& &&&假设:线圈长度:L1,线圈半径R1,悬浮磁铁到线圈下端面的距离X,为了简单考虑,设悬浮磁铁为一质点.
& &&&则:cosB2=(X+L1)/((X+L1)^2+R1^2)^(0.5)&&
& && &&&cosB1=(X)/((X)^2+R1^2)^(0.5)
elder60 60岁老头
迷你磁悬,USB 驱动应可以的。
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谢谢。不过是见到了“曙光”。电流起码要降一半。还要有“花头”。
一起来讨论点基础的东西吧。
wmsky 平凡的世界
你的动作可真够快的啊.
哈哈你也简化了..看来不止是我把微积分忘了&&
【33楼】 elder60 60岁老头
按照30楼给的PPT的内容理解,所有距离应该是到端面算,霍尔的厚度是可以视为0,但永磁体厚度就不能忽略了。不过这个厚度也是个常数,不太影响曲线。
这几个图是根据老黄牛的电路参数算出来的,方向错了,应该是先从受力分析去推出控制参数,再计算电路参数才对。
补充:楼上的都够快的啊,我回帖中间干点活就差这么多楼了……
实话,我电子底子薄,在跟大家学习。在看书补呢?
只知道要做稳定可靠的东西,不知如何下手,问题一个个来解决了。
【36楼】 young32
在底下加块圆铝片,非常好的,学别人,哈哈。刚试了圆的铝币也可以。
ywl0409 老黄牛
你加拉吗。
回【41楼】
方向错了是正常的,我擅长分析,不擅长设计...汗...
我的本意是算算看老黄牛的设计有没有稳定控制的基础,毕竟霍尔测定出来的电压(我们有的输入)和磁铁的位置(我们希望的输入)不是线性关系,而且电磁铁电流大小(我们有的输出)和磁铁受到的力(我们希望的输出)也不是线性关系。能不能有可靠的反应曲线我是打了个大大的问号,所以就算一把试试。
真正设计的时候-如果有可能-当然最好先有受力分析,推出控制系数,再算电路参数。
为什么说铝块非常好的?帮助到什么?为什么?
【43楼】 young32
能不能有可靠的反应曲线我是打了个大大的问号
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这个不用怀疑吧?2个人做出来了。
不过你的推导也是很有帮助的,从理论上让我们知道,如何可以提高系统的稳定度 -- 减少控制范围。
------- 呃,那又是不是说,越难放的磁悬浮,是越稳定的?
【44楼】 young32
加块铝增加阻尼,相当于个短路环,能加快线圈储存能量的消耗,防止自激。
【42楼】 wmsky 平凡的世界
试试在线圈两端并联一个串联的RC,应该也能达到铝块的效果。
【46楼】 gzhuli 咕唧霖
问题:试试在线圈两端并联一个串联的RC,应该也能达到铝块的效果。
答题:效果不好啊。还是自振动加大,掉下。
【34楼】 wmsky 平凡的世界
工作电流280mA. 自制作空心电感,0.3直径线,约30米,直流阻抗约10欧姆。
最大电流490mA.磁体离霍尔感应最近时。
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工作电流,最大电流 是否对应于不同的磁体?若是,2种情况下的磁体的尺寸,个数,重量如何?
【26楼】 young32
若可以重新编辑的的话,请将3张图的X,Y轴的含义,单位在图上明确表示。(估计不少人会不理解,其中有我。)
关于包括磁场计算在内的讨论,我们是第一次。是一个好的开头。
为此,我建议,讨论最好有一个简短的结论。那些有共识(比如,fy为一个关于m的负六阶函数) 等等...
因为我们都处于“入门阶段”(至少,这是我个人的状态)。
这次讨论,我几乎没有发言,因为,直到现在我还是“摸不着头脑”。
我的困惑在于:
似乎在讨论“电磁线圈在线圈外轴线上某距离点上产生的磁感应强度B”,而我们真正关心的只有一点:
“磁铁在电磁线圈外轴线上某距离点上收到的的力fy 和 该距离的关系”
(这是一个看似简单其实很复杂的一个问题)
目前fy是用“∝B”来表示的,是吗?
这个几块钱就可以解决了吧
【48楼】 gzhuli 咕唧霖
问:RC参数?
答:我也不知是多少合适,试了好多组合,不合适。等下上班拿示波器看看。
我问:能给建议我,那会快点。指点下迷津。
【49楼】 elder60 60岁老头
问:工作电流,最大电流 是否对应于不同的磁体?若是,2种情况下的磁体的尺寸,个数,重量如何?
答:对应于不同的磁体,在工作时电流约工作电流280mA.磁体的尺寸,影响不大。
& & 载重量我觉很好,现在磁体6克,加载重6克,可以。最大载重,应是加在这个线圈电流产生的磁力,+钕敏磁体磁力,-磁体自重。
& & 放了一晚了,没掉下来。轻微振动也没问题。
【50楼】 xiaobendan 仲跻东& &
问: 这个几块钱就可以解决了吧
答: 是的。
【51楼】 wmsky 平凡的世界
现在磁体6克,加载重6克,可以。....
你的照片上是3块磁铁,每块多重?其尺寸?
xingcn 星尘将送给网友们的磁珠重量=18-21g,估计浮得起来吗?
为增加趣味性,在两块磁铁中加入如下图的“小风车叶”如何?估计能转吗?
(原文件名:小风车.jpg)
示波器看的图。大家看看。
不加铝片抖动时.JPG (原文件名:调整大小 不加铝片抖动时.JPG)
加铝片抖动时.JPG (原文件名:调整大小 加铝片抖动时.JPG)
正常时加铝片1.JPG (原文件名:调整大小 正常时加铝片1.JPG)
正常时加铝片.JPG (原文件名:调整大小 正常时加铝片.JPG)
问:你的照片上是3块磁铁,每块多重?其尺寸?
答:每块2克,尺寸 直径8mm X 5mm高
问:xingcn 星尘将送给网友们的磁珠重量=18-21g,估计浮得起来吗?
答:试了,21g浮得起来。
看来振荡还是比较严重的.
电路图没标引脚,看你的板子,PIN9是Q1发射极,PIN14是中间反相放大器的输出,PIN3是霍尔输出,对吧?
霍尔输出是84.5Hz 50mV P-P的近似正弦波,似乎太大了吧,自激?机械共振?
正常的波形我觉得应该是图1波峰包络线那样的,有点随机的波形,不会是图3那样漂亮的振荡波形才对。
试下用个支撑物把永磁体固定在悬浮位置附近,再看看波形?
问:电路图没标引脚,看你的板子,PIN9是Q1发射极,PIN14是中间反相放大器的输出,PIN3是霍尔输出,对吧?
答:对。忘记。上面图没标的。
【26楼】帐号密码忘了,不能重新编辑了。
三张图上X轴是永磁体在霍尔和电磁铁下端面距离的百分比。0表示在霍尔端,100表示在电磁铁端。 Y轴是fy的比例值(绝对值没算出来呢)。Y轴最下端是0,表示fy为0。
【30楼】 young32
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没有相同字体,在我电脑里面打开后,出现的公式很有意思。哪位能帮忙转成PDF呀? 谢谢!
(原文件名:奇怪.jpg)
(原文件名:奇怪2.jpg)
点击此处下载
(原文件名:03443.pdf)
【58楼】 young33
三张图上X轴是永磁体在霍尔和电磁铁下端面距离的百分比。0表示在霍尔端,100表示在电磁铁端。 Y轴是fy的比例值(绝对值没算出来呢)。Y轴最下端是0,表示fy为0。
我画了,不知对不对?
红色部分是我加上的。
fy和F是否是一回事? X区是什么因素形成的?
(原文件名:young33在26楼的图.JPG)
实在不好意思---X区是错的。画图的时候excel默认把我的表头画进去了,而且转换的很奇怪,变成了(1,0)甚至不是(0,0)。第一个点应该直接从曲线的头上开始。
fy正比于F,因为不知道电磁铁直径和圈数,所以没算。要算得话fy乘以一个常数就是F了。
请 young33 为此图起一个确切的名字,以使读者明确图的意思,方便指导实践。
这个图就叫老黄牛电路中P控制在不同参考电压的反应曲线。。太拗口了。。
电磁铁牵引力∽永磁体位置图
我相信,我画的图让人理解更快些。
牛哥,看来你的思路,小弟有话问,你的表述如下:
1.系统输入两个极端:1V和2.5V.
&&在这个条件下,输出电流最大5/(6+0.6)=0.76A(理想状态);最小0A.分别对应吸力最大和吸力为0.(这个应该比较好理解).
输出电流最大5/(6+0.6)=0.76A,请问tip122的饱和管压降多少?我查的似乎是2伏,如果这样,最大电流5-2/(6+0.6)=0.4545A不知对不对?
老哥?为何不对,指点一下
请仔细阅读手册中,有关Vce(sat)和Ic的关系那些曲线.
点击此处下载
(原文件名:TIP12X.pdf)
理解一点,谢谢,你那句:辛苦你了,令我汗颜啊。
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说到磁悬浮,总会感觉有那么一点高大上。这并不奇怪,古人梦想的腾云驾雾,其实也是一种悬浮,它比飞翔还要高级一点。飞是在运动中悬空的一种状态,而悬浮是静态的,或者至少看上去像那么一回事吧。
只可惜,早在1842年,英国数学家山姆o恩绍(Samuel Earnshaw)就从理论上证明了用永磁体实现静态悬浮是不可能的。也就是说,我们无论怎么设计磁铁的形状、磁铁之间如何摆置都地法让一块磁铁静止稳定的悬浮。这就是恩绍大定理。
“怎么可能,我明明看到过各种磁悬浮!”你可能会有这样的疑问。
当然,通过一定的技术手段,磁悬浮还是能实现的。我们目前常见的磁悬浮分成两大类,分别是铁磁性悬浮和抗磁性悬浮。
1 电磁悬浮
首先我们来看铁磁性悬浮,最常见的有以下两种:A 通过反馈电路来控制电磁线圈电流实现的电磁悬浮(下图左);B 通过磁铁自转保持动态平衡的机械悬浮(下图右)。
把一块小磁铁放在另一块大磁铁上方,如同极性的朝向合适,它们之间会有一个强大的斥力,这个斥力足以让小磁铁克服自身重力。但是一旦松手,小磁铁马上就会翻个身,接着就被吸向大磁铁。这就像一个鸡蛋立在铅笔尖上一样不稳定。
不过让鸡蛋立在笔尖上也不是不可能的,杂技演员可以通过自身的控制,把重物顶在一根细细的竹杆上面。我们这里请到的这位“杂技高手”就是自反馈电路。
如下图所示,环形大磁铁的中间放了四只线圈,只要上面悬浮的磁铁稍稍偏离正中的平衡点,电路就会给相应的电磁线圈一个反馈电流,因而线圈会产生一个磁场把磁铁拉回到平衡位置。
(线圈之间有霍尔传感器以检测悬浮磁铁的相对位置)
一旦回到平衡位置,电流也会消失,相应的电磁力也就没有了;如果拉回的时候拉过头了,则线圈会产生一个相反的磁场把磁铁往回拉一点。
(把悬浮磁铁包装在各种商品内部,就成了悬浮的展示台)
如此一来,悬浮的磁铁其实是在平衡点附近前后左右地摆动,只不过我们的这位”杂质演员“技术实在是太高超了,不仔细根本看不出悬浮物是在微微抖动的。
(电磁悬浮+无线充电技术=悬浮发光的灯泡)
上面是支撑型的电磁悬浮,此外还有悬钓式的电磁悬浮,只用一个线圈就可以了,结构上更加简单一些。
2 机械式磁悬浮
另一种机械悬浮则要简单一些,但同时要求操作者有着杂技演员般的技术。这种装置除了没有电路和线圈部分,其它和电磁悬浮非常相似:底部是一块大的圆形磁铁,上面要悬浮的也是块较小的圆形磁铁,并且做成了陀螺形状。
当上下两块磁铁面对面的是相同极性时,就会产生斥力,这个斥力同样不稳定,上面的磁铁会很容易偏离中心并在空中发生翻转。为了让小磁铁不发生翻转,只能让它像陀螺一样转起来。
我们知道一个静止的陀螺很难立在平面上,而它一旦转起来,即使倾斜一点或用手指推它一下也不会倒。
同样的道理,我们的磁铁陀螺转起来后也能在下面磁铁的磁场和重力作用下保持动态的平衡。这里的数学比较复杂,小丁在此只能这样形象地解释一下了。
不过这样的动态平衡对陀螺的转速、质量以及高度都有严格的要求,花数个小时去寻找合适的悬浮条件是再正常不过了。如果不是看到别人成功的先例,你都甚至会怀疑这是否可能。
介绍了这么多,大家可能等不及想看看小丁的磁悬浮小车长什么样了。好吧,那就把抗磁性磁悬浮放在下一期再介绍吧。
小丁的磁悬浮小车其实是从以前那期《磁悬浮转轮》延伸出来的一个小制作,如果没有看的读者可以直接。后来我们也制做了下图中各式各样的磁悬浮转轮,但总感觉缺点什么,于是就有了这个磁悬浮小车。
小车需要规格为外直径约20.5、内直径7.0、厚5.0 mm的黑色圆环磁铁(商店里很常见的尺寸),直径12.0、厚3 mm的超强圆形磁铁,几支铅笔,几枚区别针和一个3D打印的外壳(外壳也可以用其它材料手工打造,小丁这里只是偷了个懒)。
我们选用这个尺寸的环形磁铁与铅笔尺寸松紧度非常合适,可以省去很多麻烦。这种铅笔木质比较疏松,截面为六角形,插进环形磁铁的中心小孔后非常稳固。
截取一段铅笔的长度为70.0 mm,并在长度的正中间位置开一个宽2.0 mm的口,刨去木质只剩下笔芯,如下图。
把区别针铰去一小段后变成如下样子,并把它套在铅笔的中间开口处。
把四颗圆形小磁铁分别嵌进3D打印外壳的相应位置,如果不是很紧固的话可以用胶水适当固定。
小车两轮中间位置有给区别针预留的开口,把区别针一头插进去就固定了。这时的黑磁铁会受到圆形小磁铁的排斥力,同时又被区别针紧紧拉住。如果翻转过来,外壳的重力会与排斥力达到平衡,区别针的作用就是不让车轮左右跑偏。
再一模一样复制一个,然后粘合在一起,一辆四轮小板车就完成了,它有一个高大上的名字,就叫磁悬浮小车。看看下面的上路效果,是不是很有趣。
最后附上小车外壳的3D打印模型
https://pan.baidu.com/s/1nvkSbvb
复制上面地址后到浏览器粘贴即可。
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