太阳能主控体磁悬浮

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇太阳能主控体磁悬浮范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

【摘要】太阳能主控体磁悬浮是由太阳能电池叶片经太阳照射后为电路提供电能，并且通过霍尔系统的反馈和控制电路调节励磁线圈电流从而保持主控体悬浮的稳定，并且可以在外部用无线控制器信号通过接收模块传入电路，同时单片机程序控制电路运行调整主控体稳定悬浮基点，达到主控体上升、下降的目的。太阳能供电的主控体磁悬浮，提供了持续时效的主控体磁悬浮的装置。

【关键词】太阳能;主控体磁悬浮;电子电路;外部无线控制

1.技术背景

磁悬浮技术（electromagnetic suspen-sion）简称EML技术，是利用磁场作用使物体悬浮的一种技术。磁悬浮的基本原理有：抗磁物质的磁悬浮，超导磁悬浮，自旋磁悬浮，伺服电磁悬浮。主控体磁悬浮，是体现自身运动意志的一种磁悬浮方式，这种悬浮方式的稳定性和运动由悬浮体自身调节，属于伺服磁悬浮。主控体是由控制电路包括无线接收模块和稳压模块、太阳能电池及叶片、稳压模块、霍尔传感器和励磁线圈集成一体构成悬浮整体。本装置的伺服磁悬浮的能源来自太阳能电池供电，将光能持续不断地转化为用于伺服磁悬浮的电能。在自然状态下，悬浮好像无外界影响下持续稳定进行，这似乎打破了恩绍（Earnshaw）定理。恩绍定理指出点粒子集不能被稳定维持在仅由电荷的静电相互作用构成的一个稳定静止的力学平衡结构，该定理首次被英国数学家塞缪尔・恩绍于1842年证明，后扩展到磁学领域。

图1 电路设计思路

2.电路设计

电路设计思路见图1。工作电路见图2。太阳能电池叶片经光照射为12V的太阳能电池供电，然后电池电压通过78L08稳压管和与稳压管并联的电容形成的稳压模块稳压为电路提供所需的电压，当电压从稳压管78L08输出8V电压经线路传到霍尔元件，霍尔片接收电压后根据磁场强度作用输出相应的电压到LM324N1的一端运算放大器，并且以滑动变阻器下端部分所占的电压作为基准进行比较，再由LM324N1运算放大器输出满偏电压，当主控体离磁铁远时，霍尔片输出电压小，则运算放大器输出电压为正，则通过二极管并且作为信号输入LM324N2的运算放大器一端，另一端是由霍尔片输出的电压提供的，再由LM324N4的输出端输出电压。当输入到场效应管电压大时，通过线圈的电流大，线圈受力大。当主控体离磁铁近，此时滑动变阻器的基准电压小于霍尔片输出电压，则LM324N1输出电压为0V，此时LM324N4的一端输入是由滑动变阻器的电压提供，另一输入端由霍尔片输出电压提供，然后LM324N4输出电压到场效应管。所以通过调试基准电压和调节主控体与磁铁的距离可以控制流经线圈的电流，从而使主控体稳定悬浮。基准电压由红外信号通过单片机从而控制数字电位器实现的，如图3所示。

图3 单片机控制数字电位器

图3电路部分主要是由红外接收一体头SM0038、单片机STC89C54以及数字电位器X9312组成。红外接收一体头接收红外信号转成电平信号输入到单片机的P3.2口。单片机接收到信号后，根据不同信号执行不同的预设指令，并通过P1.0、P1.1以及P1.6口对数字电位器进行操作，使得VW引脚输出相应的电压值。磁悬浮能在一定的区域内可以稳定悬浮，所以，当在外部用无线发射器发射信号，并通过红外接收头接收信号和单片机处理输出电压，输出的电压经过霍尔片，此时可以调节主控体离磁铁的距离，这时候通过霍尔片的反馈可以输出稳定的电压从而达到主控体悬浮，这就达到了主控体上、下浮动的目的。

3.结束语

通过上述方法所制作的太阳能主控体磁悬浮装置，在太阳光或其它热光的照射下，能稳定悬浮;并且控制外部无线发射器，能调整主控体稳定悬浮基点，使主控体上升和下降，根据实验所测可调范围大约1mm。这个范围偏小是因为磁场的梯度变化不均匀造成的，需要对磁场进行设计才能改善可调范围。尽管如此，在自然状态下，悬浮好像无外界影响下持续稳定进行，这似乎打破了恩绍定理，其演示效果更具联想性。本装置是可用于物理特别是磁悬浮方面的演示的仪器。

参考文献

[1]邓志扬，刘嵘，黄彦.一种单自由度运动的主控体磁悬浮装置[P].201310207763.9.

[2]J.D.Jackson，Classical Electrodynamics[M].John Wiley，1962.

[3]郭天祥.51单片机C语言教程[M].电子工业出版社，2012.

[4]陈永甫.红外探测与控制电路[M].人民邮电出版社，2004.

作者简介：罗志文（1994―），男，现就读于南昌航空大学航空制造工程学院，主要研究方向：机械设计制造及其自动化。