盗梦陀螺攻略2- 线圈和传感器

相信很多人看过原理图之后,和我一样信心满满,这个东西太容易做了,不就是照图焊器件嘛,一星期就可以搞定了!

真正动起手来,才知道没那么容易。第一件事就郁闷了:去哪里找线圈?在淘宝搜了一大圈也没找到合适的。铜丝直径?线圈直径?线圈高度?绕多少匝?线圈之间距离?乱七八糟的好多事情,who tama knows!

最后只能去电子城买了一公斤的铜丝回来自己绕。那时候我还不知道有“线圈骨架”这么个名词,没找到合适的东西,就自己做了几个轴。于是出现了下面这么多奇形怪状的线圈:

奇形怪状的线圈们

奇形怪状的线圈们

更奇形怪状的线圈们

更奇形怪状的线圈们

细心的同学可能会发现,其中有些是带铁芯的(我分别用大螺丝和一毛钱的硬币柱当过铁芯),有些是没有铁芯的。事实证明,磁悬浮的线圈不能有铁芯!这点和我最初的直觉有点不符,因为觉得加了铁芯后磁场会更强。事实上因为我们的浮子是钕铁硼强磁,铁芯对它的吸力远大于线圈产生的磁力。也就是说,带铁芯的线圈只能产生“很大的吸力”和“更大的吸力”,没法产生“较小的吸力”和“较小的斥力”

绕线圈是一个非常痛苦的差事,我数过一个线圈平均大概是800匝左右,绕的我头昏眼花。所以后来做了一个绕线用的小东西,这就是我喜欢乐高的原因,很简单的一堆颗粒,可以拼出很多你想要的东西:

乐高制作的绕线器

乐高制作的绕线器

用绕线器绕出的线圈们

用绕线器绕出的线圈们

后来买了线圈骨架,这下绕的就好看多了。对于下推式磁悬浮,一共需要4个线圈。霍尔传感器尽量放在4个线圈的中心位置,这样的好处是线圈通电时,感应的磁场在中心处几乎都互相抵消了,只有浮子的移动才会影响到传感器的读数。

霍尔传感器安装在中心位置

霍尔传感器安装在中心位置

事实上,传感器的位置并不需要太严格。因为霍尔测量的是垂直它表面的磁通量。只要传感器的高度在线圈的高度中心,这里的磁通量都是平行与传感器的,也不会产生影响。

高度尽量居中

高度尽量居中

我的第一个版本的悬浮,传感器就是用胶布贴在侧面的中心,一样可以悬浮。缺点是浮子移动时,磁场的变化不是线性的,容易产生振动。

高度居中时,水平位置要求并不高

高度居中时,水平位置要求并不高

接线方面,互相对面的一组线圈之间反相连接。也就是说当在一对线圈两端通电时,一个会对浮子产生斥力,另一个会产生引力,正好是相反的,连推带拉才給力!

下面这个是背面的接线图,其中中心位置的是两个传感器,我把它们引出到两个杜邦头插针上,这样可以方便插拔。对面的线圈分别把相同极性的抽头焊在一起:

接线图,希望你能看懂

接线图,希望你能看懂

最后发一个关于线圈的经验小贴士,省的大家再重做无用功了:
1,产生相同的磁力,铜丝越细需要的电压越高,因为电阻比较大。我用的是0.27的铜丝,20V的电源。(用20V的原因是我有个坏掉的笔记本,利用下电源)
2,磁力的大小跟匝数关系不大,因为匝数增大的时候,电阻也增大,电流减小,产生的磁场差不多。但是匝数越多越省电。
3,四个线圈之间距离要稍大一点,浮子会更稳定,当然也别大的离谱,我的经验是线圈中心的直径和浮子直径差不多。
4,传感器的位置尽量在线圈中间,高度上也尽量放在中心的高度。
5,不要装铁芯。
6,给线头留长点,当你辛苦装上几个线圈,突然发现线头不够长的时候,会有看破红尘的感觉。



对 “盗梦陀螺攻略2- 线圈和传感器” 的 51 条 评论

  1. ccen3020 说:

    可以尝试铁氧体

    就是做变压器的铁芯

    那个貌似不会被吸到

  2. 啊呀老林 说:

    学习学习,有时间我想做一个。

  3. 老四 说:

    6,给线头留长点,当你辛苦装上几个线圈,突然发现线头不够长的时候,会有看破红尘的感觉。

    哈哈,我估计您看破过。

  4. toynasa 说:

    坐等更新。准备动手。

  5. 胡泊 说:

    要是偷偷懒,直接买淘宝上人家缠好的线圈行不行?

  6. KTearXu 说:

    老男孩,为什么要让一对线圈的力相反呢?这样不是把浮子弹到一边去了吗?

  7. wlreg 说:

    老男孩筒子,看了你的攻略之后我也很想弄一个磁悬浮的陀螺,不过我虽然是电子专业生但是刚起步,有很多东西还不太懂,想请教一下:
    话说,侧面的杜帮头是不是用来连接线圈的抽头的呢,那个连线图还没有看懂…

    • 我的照片确实不容易看,主要是不会画电路图,你参考那个pdf吧。
      线圈的抽头都是直接连在l298n上的,杜邦头一部分是连电位器,用来调节,另一部分是连arduino,发送和接收信号

  8. wlreg 说:

    老男孩筒子啊,今天去电子市场采购剩下的设备,发现这个漆包铜线好贵啊,老板说一公斤要100块………………快要赶上开发板的价钱了,后来老板说0.7毛一米给我,我才买了100米回去先捆一下(已经70块了T T)。还有那个底座上的圆形黑磁铁,和你用的大小差不多的,要卖60块啊…………剩下的三块强磁也要平均30块一块…………按这个算下来,完成这个磁悬浮要300多块钱了……后来感觉好贵就没买了。回家淘宝一下,发现网上卖的价钱便宜好多……铜线要便宜一半,磁铁就更便宜了………………是不是因为看我是学生所以老板们都坑我啊…………

  9. 小莉 说:

    请问楼主,在线圈上方x处磁场的大小能算出来吗?怎么算?
    我也爱好磁悬浮,在做实验,我想得到的磁场大了在绕线圈和匝数,线圈骨架,还有铜丝粗细方面怎么定?
    楼主能给推荐一个好的,响应快的,功能类似L298N的电流放大器吗?我们想做一个大平面的磁悬浮试验,只是新手还在筹划中。

  10. darkorigin 说:

    问下。 你线圈绕制是用专门的绕线器?还是手工的,绕线质量对磁力影响大么?机器绕线好像都是很规整的。手工嘛。。。。
    以前小时候拆过几个变压器。发现自己绕回去就完全不是那个事了。

    • 手工绕的,话说绕线质量还是有点儿影响。一个是影响线圈匝数,一个轴上绕的线少了会更费电。
      另外,歪七扭八的绕,会有一些磁场泄漏,这样霍尔的读数就会受到干扰。我的第一个版本就是因为线圈瞎绕的(有大有小,歪七扭八),怎么也平衡不了,后来换了线轴重绕有明显效果。

  11. darkorigin 说:

    还有,就线圈的数量。绕线方式
    3个线圈能实现么?或者5个乃至更多
    线圈可以采用小直径的绕组么

    • 四个线圈就跟四轴飞行器类似,它的好处是跟咱们运算的坐标轴比较匹配,写代码和调试比较方便。好比飞行器也有3轴6轴8轴的,实际上应该都可以飞。但是控制程序就困难了

  12. 面条 说:

    看了好多,忍不住问一下。
    1、线圈可不可以用继电器的线圈?
    2、线圈的作用是用来平衡,怎么知道线多少圈有多大的斥力呢,难道只能通过实验试试才知道。如果把你现在用的线圈减小会出现什么情况。

    • 继电器的线圈可以,但是不能有铁芯,否则的话铁芯对磁铁的吸引力会大于电磁力。
      线圈的斥力大小确实不好计算,只能最后实验来确定。
      如果线圈减小,基本上还是能平衡,但是电流会变大,另外代码里面的参数可能需要稍微改改

  13. 奶油奶油 说:

    问一个很基础的问题,set point是如何找到的

  14. Sebastian 说:

    我想问问博主用的线圈是什么规格的?

  15. 毛伟 说:

    动力哥,怎么绕线圈,才有磁性

  16. wx 说:

    动力哥,下推式的最大高度是多少啊,能达到十厘米左右吗

  17. 小灵子 说:

    我做的是上拉式的悬浮,在网上买了一个圆柱形的漆包线,大概61mm的骨架,内径21mm,估计有好几千转吧,因为我之前用了1000多圈的线圈,结果用霍尔传感器测不到磁场,估计是磁场太小了,,才0.09A的电流,于是才在网上买个大的线圈,我不知道要不要套铁芯套了铁芯感觉不好调了

  18. 雨落 说:

    动力哥,我现在在做一个磁悬浮,但有很多地方不懂的,可以加一下我的qq帮一下我吗???谢谢。qq:1137017484

  19. 张豆豆 说:

    你在功能版上连线的,如果用焊锡会更好吗,因为跳线会有电磁感应啊。

  20. jyz` 说:

    线圈发热比较厉害,有什么解决办法吗

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