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低压低功耗纯硬件磁悬浮(完结) 本帖主对外承接开发,联系作者
月影
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发表于Wed Sep 28 18:06:55 CST 2016   |  只看该作者 1# 电梯直达

一.序.......


1.以前因工作原因一直比较忙,从来没有参加过任何赛事,想不到第一次是在立创商城参加的

2.和各爱好者共同交流各网站上介绍比较少的磁悬浮工作原理和如何把功耗做小做稳定。

3.希望每一个爱好者通过交流都可以自己DIY磁悬浮

4.悬浮时类似于物体在太空的失重状态有虚无缥缈,飘飘欲仙的感觉,目前商品化的应用有悬浮盆栽和悬浮音箱等,给人神奇的科技感和高级视觉享受。


二、


1.作品的原始资料始于网站的各大论坛,基本上是使用中功率3极管组成两路正反转电路,电路复杂,而且因为会进入3极管的放大区发热比较严重,效率低也不适宜低压供电,当然也有很多是使用单片机的方案,这里针对模拟电路的实现方案单片机方案这里不作讨论。

2.作品主要采用集成化的驱动芯片优化和简化了电路,极大提高了效率降低功耗实现USB供电也能稳定悬浮。


三.悬浮要达到的指标:

1. USB 供电   第一阶段工作电流   小于250MA  功耗1.25瓦。

2. 第2阶段工作电流   小于100MA  功耗降低到 0.5瓦

3.使用常用物料,纯模拟电路实现,易于DIY。

四.主要物料:

1.双运放LM258,后期打算使用更低偏移的运放看电流还能降低到多少和加强稳定性。

封装/规格: SOP-8_150mil

商城链接:http://www.szlcsc.com/product/details_76596.html

2.驱动RZ7889  3A驱动留足余量,

封装/规格: SOP-8_150mil

商城链接:http://www.szlcsc.com/product/details_84833.html

3.高线性度霍尔GH149F

商城链接:http://www.szlcsc.com/product/details_93525.html

4.线圈  19MM*12MM, 0.38MM线径     带铁心 M3螺孔

找万能的淘宝


五.先上这段时间用洞洞板搭的悬浮图

电流调整到200MA左右,总功耗1瓦左右。



利用这段时间把板子画好争取国庆后打板回来再调试,洞洞板飞线极乱可能对功耗影响很大。



...............................刚码了上百字没有先复制下来,点保存帖子有失效害的又重来,商城的网站不够完善呀。




六、 架构图










该帖子已被月影于Tue Jan 03 16:31:27 CST 2017编辑过
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立创商城赵...
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发表于Thu Sep 29 09:52:38 CST 2016   |  只看该作者 2#

悬浮后,能旋转吗?

《立创快报》总编辑、立创电子公共实验室建设者,企业QQ:2355740879
arokh
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发表于Thu Sep 29 09:56:31 CST 2016   |  只看该作者 3#
华丽漂浮的喇叭啊
月影
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发表于Thu Sep 29 11:17:32 CST 2016   |  只看该作者 4#
立创商城赵工 发表于 Thu Sep 29 09:52:38 CST 2016  2# 悬浮后,能旋转吗?
旋转要用空心的线圈,  一开始时用空心的是可以旋转个不停, 现在用带铁芯反而转到最后就停了,一动不动。
飞鸿踏雪泥
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发表于Thu Sep 29 16:00:45 CST 2016   |  只看该作者 5#

    你的计算参数是怎么得到的,磁场的强度是怎么控制的,这些都要贴出来,仅仅买几个别人做好的成品模块组装,那就一点技术含量都没有.

    希望把完善的技术参数贴出来,谢谢.

月影
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发表于Thu Sep 29 23:20:16 CST 2016   |  只看该作者 6#
飞鸿踏雪泥 发表于 Thu Sep 29 16:00:45 CST 2016  5# 你的计算参数是怎么得到的,磁场的强度是怎么控制的,这些都...
买人家的模块还需要搭万用板。详细的介绍需要时间,请别一上来就质疑的语气,平台是用来互相交流的,讲的不对的地方可以指正
月影
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发表于Thu Sep 29 23:25:13 CST 2016   |  只看该作者 7#
比效详细的介绍要到节后了,这段时间比较忙,计算谈不上了没那么好的理论,讲讲制作过程和大概原理倒可以
立创商城赵...
【官方工作人员】
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发表于Sun Oct 09 10:12:09 CST 2016   |  只看该作者 8#

楼主的作品,如果能按照我们官方的作品发布格式来写,估计会更精彩!

我们官方的作品格式详见:

http://club.szlcsc.com/article/details_9BCE7AD8B03F4525ADDE3BAE5DCA196E_0_1_0_1_1.html

《立创快报》总编辑、立创电子公共实验室建设者,企业QQ:2355740879
月影
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发表于Mon Oct 17 16:10:52 CST 2016   |  只看该作者 9#

七、继续上图







功率控制在0.5W以内,同时也说明一点,当调整到最佳平衡的状态时并不需要提供给线圈多少功率。


月影
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发表于Mon Oct 17 16:14:05 CST 2016   |  只看该作者 10#

八、BOM清单主要物料

1.  普通运放          LM258        封装  SOP-8                     用量3个        立创商城链接:http://www.szlcsc.com/product/details_54571.html

2.  3A电机驱动芯片    RZ7889       封装  SOP-8                     用量2个        立创商城链接:http://www.szlcsc.com/product/details_84833.html

3.  线性霍尔         GH149F        封装  SIP-3L                     用量3个        立创商城链接:http://www.szlcsc.com/product/details_93525.html

4.  比较器            LM393        封装  SOT-23                    用量1个        立创商城链接:http://www.szlcsc.com/product/details_72202.html

5.  MOS场效应管       cj2301       封装  SOP-8                     用量1个        立创商城链接:http://www.szlcsc.com/product/details_9042.html

6.  电压基准          TL431        封装  SOT-23                    用量1个        立创商城链接:http://www.szlcsc.com/product/details_3500.html

7.  稳压IC             HT7333      封装  SOT-23                    用量1个

8.  磁悬浮线圈        带铁芯19*12MM线径0.38MM铜漆包线              用量4个        立创商城链接: 按标题 淘宝

9.  MICRO USB母座     5P全贴 有柱子                                用量1个        立创商城链接:http://www.szlcsc.com/product/details_22094.html

10. 精密可调电阻      3296W-103  10K                               用量1个        立创商城链接:http://www.szlcsc.com/product/details_35816.html

11.  PTC               贴片 1812  0.3A                             用量1个        立创商城链接:http://www.szlcsc.com/product/details_71204.html

12.  底座  强磁铁    20*20*5MM 开孔                                用量8个      

13.  浮子  强磁铁    30*5MM                                        用量1个

14.  浮子  强磁铁    25*5MM                                        用量2个



MiaoKo
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发表于Mon Oct 17 18:25:19 CST 2016   |  只看该作者 11#
之前我在淘宝上看到这个磁悬浮模块就很想自己拿来DIY下,没想到这次DIY制作正好你做这个。实在太好了,可以先参考下了,谢谢。
月影
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发表于Tue Oct 18 16:36:20 CST 2016   |  只看该作者 12#
MiaoKo 发表于 Mon Oct 17 18:25:19 CST 2016  11# 之前我在淘宝上看到这个磁悬浮模块就很想自己拿来DIY下,没想到...
,有空就上来更新一点
立创商城赵...
【官方工作人员】
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发表于Wed Oct 19 11:15:17 CST 2016   |  只看该作者 13#
 楼主的PCB实物图纸(9楼)超高清!
《立创快报》总编辑、立创电子公共实验室建设者,企业QQ:2355740879
月影
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发表于Wed Oct 26 23:01:41 CST 2016   |  只看该作者 14#

九:原理图


月影
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发表于Thu Oct 27 12:09:14 CST 2016   |  只看该作者 15#

十:工作原理概述

1.首先打个比方,某位大师为什么可以在针尖上立鸡蛋,其实就是人家找到了这个平衡点。

2.而磁悬浮就是利用磁铁同性相排斥的原理,首先底座周围对称放置两到3组磁铁,产生类似鸟巢的磁场,即中心和周边磁场极性相反,磁性浮子就按照相排斥的方向放置在这个磁场的中心,如果不外加电路,我们会发现浮子没办法放稳,手一放开总会被周围相反极性的磁场吸到一边去,可能是没有找到平衡点,不过如果遇到大师或者可以放稳。

3.既然放不稳我们只有通过一个外部的力量来调节浮子在磁场中的平衡,使它不被吸到一边去。

4.就在底座周围对称加入如架构图里面左右和上下相互垂直的2组线圈,每一组线圈的特点都是同名端连在一起,从这点可以看出当浮子向左偏移时,左线圈就会产生一个右推浮子的力,右线圈就产出一个向右的拉力,也是说两个线圈是产生合力把浮子调整回到中心的。同理垂直的线圈工作原理也一样。

5.现在的分工是,底座磁场负责把浮子在垂直的方向托起来,线圈负责水平调整浮子在平衡位置不被吸到一边去。

6.X,Y两个互成90度方向放置霍尔元件,就是分别检测浮子X轴和Y轴水平方向的偏移,当然也可以检测到浮子往其它水平方位的偏移,这涉及到矢量就比较复杂,这里讲简单点。

7.因X,Y两个霍尔元件目的只是检测浮子的水平偏移,所以霍尔的高度和朝向很重要,X,Y霍尔的朝向如上面的架构图那样放置, 高度刚好在线圈的中间腰部位置,这个位置刚好是线圈磁场两极性的分界点,也就是中性的,当线圈通电产出磁场时不会影响的霍尔的状态,那就可以实现霍尔只是负责检测浮子的水平位置而不被磁场影响,线圈只是调整浮子的水平位置

8.各个霍尔检测的位置信号会被放大然后和基准电压比较,都在两臂产出一个高和低相反的驱动信号,然后再经过驱动IC给线圈供电,产生磁场对浮子的位置进行相应的调整。

9.正反的信号在这里有个问题,因为两臂相反的信号在交越时会在交越点有共同的电位,如果直接驱动由3极管组成的H桥就会出现两臂共通的现象,这就会导致3极管短路发热严重,工作电流无法做小。

10.工作电流要小的重点就在于解决H桥共通现象,所以这里很关键是采用马达驱动IC RZ7889,它内部具备逻辑判断,能把H桥共通的危险逻辑排除在外,同时具备3A的驱动能力,当浮子偏移瞬间能提供足够的驱动力给线圈把浮子调整回来。

11.Z轴的霍尔元件主要是用来判断浮子是否放上去了,如果没有浮子就断电,这部分由LM393比较器电路实现


十一、悬浮视频

 



表示不会用HTML键 直接用了链接

十二、总结

     大体上按照商城此次要求的格式写,顺序不大一样,毕竟少发帖版面搞的不是很满意。

     刚开始接触磁悬浮时是从下拉式的开始,当时觉得上推式的比较神奇,涉及很多物料,完整的资料也很难找到觉得可能难度很大,先做下拉式的结果一下做成功了。然后就开始上推式的,买线圈时有点坑,当时没有看到卖专用线圈的,于是买了用于音箱分频使用无氧铜绕制的大线圈,非常贵接近30一个,4个就接近100了,再加上强磁铁加起来又要加二十多,成本超高,后来过了3,4个月看到有推出专用线圈才几块钱一个,才明白商业化的伟大之处是能把所有成本摊薄到你不敢想象,我上百大洋的分频线圈看来要永久雪藏了不过效果确实很好非常稳也能不停的旋转。

上拉式确实是比较有挑战性的,找到的资料也是用3极管作为驱动,也没有详细的解说制作过程,烧毁了不少3极管,烧怕了就学会了加入恒流板限流,再后来找到主要原因是H桥同时共通了,也想过用门电路做死区出来避免同时出现高电平,但是机缘巧合有个产品用到了大功率的马达驱动IC,规格书里面的介绍刚好可以避免H桥的共通问题,于是一切的变的简单多了,后面也就非常顺利了。

总的来说觉得熟能生巧,可以有点小创新简化电路达到同样甚至更好的效果。

最后感谢商城举办这次的活动,因为我是第一次参加这样的活动当作是一个小纪念,同时这也是商城举办的第一届活动,不知道商城是不是也会搞个金或者是银什么的纪念章寄来留念下呢

谁没穿裤子
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发表于Sat Nov 12 14:08:16 CST 2016   |  只看该作者 16#

楼主   RZ7889  这个芯片可以用PWM来驱动,实现调速功能吗

 

手册上好像没有提到

 

工号:8888
叮当
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发表于Mon Nov 14 11:30:15 CST 2016   |  只看该作者 17#
我也比较关心这个。我已经问过厂家了,可以PWM控制,但是要求PWM频率小于1KHz。
月影
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发表于Mon Nov 14 14:04:32 CST 2016   |  只看该作者 18#
叮当 发表于 Mon Nov 14 11:30:15 CST 2016  17# 我也比较关心这个。我已经问过厂家了,可以PWM控制,但是要求PWM...
谢谢楼上的朋友已经帮我回答了
菜头电子
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发表于Sun May 07 10:09:26 CST 2017   |  只看该作者 19#
比较牛
RZ7899 25V 4A 电机驱动,FM1616E FM1613 汽车3A DC-DC ,适合做车充. NCE3050K N管,30V,50A
osli
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发表于Mon May 08 08:54:18 CST 2017   |  只看该作者 20#
点个赞!
osli
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发表于Mon May 08 09:04:28 CST 2017   |  只看该作者 21#
楼主是否可以开个套件给大家DIY玩一下
月影
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发表于Fri May 12 10:02:24 CST 2017   |  只看该作者 22#
osli 发表于 Mon May 08 09:04:28 CST 2017  21# 楼主是否可以开个套件给大家DIY玩一下
有套件呢,就是不好把链接发这上面来,影响不是很好
osli
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发表于Mon May 15 09:30:21 CST 2017   |  只看该作者 23#
月影 发表于 Fri May 12 10:02:24 CST 2017  22# 有套件呢,就是不好把链接发这上面来,影响不是很好
发上来。LC不会在意这个的
月影
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发表于Mon May 15 11:16:30 CST 2017   |  只看该作者 24#
osli 发表于 Mon May 15 09:30:21 CST 2017  23# 发上来。LC不会在意这个的
https://item.taobao.com/item.htm?spm=a230r.7195193.1997079397.10.K44Kes&id=536224898181&abbucket=18       
石昌
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发表于Sat Jul 29 14:50:36 CST 2017   |  只看该作者 25#
采用RZ7889,12V上电,输入引脚出现10V以上电压,MCU当即损坏
月影
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发表于Sun Jul 30 18:49:55 CST 2017   |  只看该作者 26#
石昌 发表于 Sat Jul 29 14:50:36 CST 2017  25# 采用RZ7889,12V上电,输入引脚出现10V以上电压,MCU当即损坏
这要原理图分析下才容易知道什么原因
问题困难户
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发表于Tue Sep 26 08:46:56 CST 2017   |  只看该作者 27#
月影 发表于 Mon Nov 14 14:04:32 CST 2016  18# 谢谢楼上的朋友已经帮我回答了
商城手册给的参数太少了,MOS在不同电压下的内阻等参数都没有!如果频率1K一下的话会有明显的噪音,MOS导通的上升沿下降沿都没有,死区怎么设置?
月影
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发表于Tue Sep 26 12:20:37 CST 2017   |  只看该作者 28#
问题困难户 发表于 Tue Sep 26 08:46:56 CST 2017  27# 商城手册给的参数太少了,MOS在不同电压下的内阻等参数都没有!...

更加具体的内阻这些厂家也没有提供给我,一般这颗料是用在低频的马达驱动方面,1KHZ以下,内部具备防双桥臂互通功能,死区随便设,   某些情况下,如果驱动电流不是很大,比如1A以下,我是用在磁悬浮工作频率在50KHZ也是可以正常工作。有图 

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问题困难户
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发表于Thu Sep 28 16:22:23 CST 2017   |  只看该作者 29#
月影 发表于 Tue Sep 26 12:20:37 CST 2017  28# 更加具体的内阻这些厂家也没有提供给我,一般这颗料是用在低频...
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