我也来掺和一下原理图

gzhuli

我本来没怎么深入看电路图，看到elder60和zjiafu的研究进行得如火如荼，忍不住也仔细看了一下。
感觉zjiafu的图画得比较乱，乍一看还真不好理解，于是按自己的习惯，也是运放电路的标准画法，来整理了一下原理图，方便初学者分析：

下图有误，更正后的图在10楼


有球时 (原文件名:磁悬浮1.jpg)


没球时 (原文件名:磁悬浮2.jpg)

我个人认为，整理完的图能够很清晰的看到PID的I和D部分（原图的220uF画到基准那边去了，让人随便一看以为是虚地）。
U1是反相放大器，输出经3.3k和510+10uF组成的微分电路进入U3。U2和U3是全差分放大电路，反相输入，同相端接2个220uF和300k组成的积分电路。
U1,U2,U3合起来是一个大的正向放大电路，所以电磁铁驱动球的运动应该是一个负反馈过程。由于整个电路正向放大倍数达到17000，所以球下插入铝板（铝板的屏蔽作用把负反馈削弱了）会自激是很正常的。

没球时，U1断开，U2和U3同相端接2个5.1k组成的虚地（这回才是真的虚地），反相端通过300k接同相端，此时线圈电流为0，省电。

其它细节就不说了，elder60和zjiafu的讨论已经基本理清楚思路了。唯一还有疑问的是那个430k，这么分析下来确实可有可无。

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自己纠个错：充当霍尔的信号源不应该接地，应该接虚地。唉，后悔没画正负电源算了，虚虚实实，终于出错了。

elder60

许老师在这里呢，请看新贴“我们是否可以酝酿开始第二阶段的事了”，请莫怪我。

gzhuli

【2楼】 xuyiyi 许意义

那个430k 起到增大 U2 输入阻抗，降低 U2 的转换速度，以达到补偿减轻自激振荡的程度。

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嗯，运放不是理想运放，从这个角度考虑，430k是有这个作用。这个电阻的取值要视运放而定，例如原来用LM324的，换TL084这个电阻应该要改。

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可惜，目前“旋转原理” 还未发现有网友能解答出来。

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100k的可调电阻，我认为不是用来调整失调电压这么简单，而是要给一个初始偏向力，结合积分电路，产生低频振荡使球旋转起来。所以zjiafu把300k断掉后，球就会停。可以说，球的旋转速度，是和300k和220uF相关的。

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【3楼】 elder60 60岁老头

我发这贴原意是给初学者整个清晰点的思路，前辈们就不必再在这个问题上花精力了，呵呵。
不过旋转这个未解之谜，希望还是可以讨论出个结论。

elder60

本来不想评论“旋转之谜”。没看我一直回避。

我们现在如同考古，手上有个“文物”，考古学家们力求从蛛丝马迹中发现出什么？于是产生了许多“剧本”。

大家从正面来思考的多，许老师甚至称之为“绝对是个超级人材”。

我由于能力问题，目前无法评论“旋转之谜”。甚至，没有看出“旋转之谜”。但又不忍从反面来思考。

但“2个200uf和正反馈”确实出现在电路中，不可回避。我心中，暂以“导入不稳机制”来命名之。

先生认真研究，佩服。另，可能上图有个小误：R5下端。

gzhuli

【5楼】 elder60 60岁老头

老头把我叫先生，我没那么老，郁闷了……

谢谢先生指正，R5确实犯了个不小的错误，今晚更正。

旋转原理在项目的发起贴里大家已经讨论过，2组线圈输出90度相位差的正弦波。这个用双踪示波器就可以验证，何苦大家猜得这么辛苦呢？

gzhuli

犯了原则性错误，这个世界是多极的，电子学说也不是万能的，有些事情不是纯电子学说能解释的。

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不太明白，愿闻其详。

ndust

jh

gzhuli

更正原理图。


有球时 (原文件名:磁悬浮1-1.jpg)


没球时 (原文件名:磁悬浮2-1.jpg)

elder60

【10楼】 gzhuli
请顺着这样的思路，思考一下，或许颇有趣：

环境：原设计师开发部。
人物：原设计师，其上司。
时间：开发进程中的某时刻

上司：现在，能稳住了么？
原设计师：很稳了（颇得意）。
上司：别得意，想想看，动都不动，用户会喜欢吗？必须...


请你继续。有兴趣吗？

gzhuli

我是设计师的话，我会设计得像阿莫一开始描述的一样：

用户放上去是不动的，就不动。
用户放上去是转的，维持转动速度不变。
用户改变转动速度，能维持新的速度。

当然，我不是设计师，我没有实际开发这个产品的经验，不知道当中有多少困难，所以设想归设想，真做的时候肯定要根据项目时间和成本有所妥协。不过，设计产品的时候我会充分和同事沟通，尤其是负责市场的，去了解具体的需求再确定设计目标，不会做出来了才知道原来客户要动的。初始的设计目标，对于确定总体设计思路和侧重点，是很重要的，定的不对，很可能要推翻重做。

对于许老师的提点，依旧不太明白。无论是否出于设计者的初衷，这个产品确实是具有自动旋转特性（我没实物，只能相信zjiafu说的，静止的球会自动转起来），这个特性如何实现的，总有个原理，逃避不了的吧，难道是超自然现象？如果说不是电子学说，难道是地球自转引起的？

不过，我对于自己的猜测确实是没把握的，因为总的电路是看不到2组线圈之间有90度相位差约束的部分，所以希望能够先确认是否存在2组线圈有90度相位差正弦波的事实，再作进一步分析。

gzhuli

【13楼】 xuyiyi 许意义

去掉300K，就稳定了？那就是说300K是设计师专门引入的不稳定机制嘛，为的就是要球转起来。

xiaobendan

如果是没有限制的，启不是要越转越快？最终会爆炸的

gzhuli

【15楼】 xiaobendan 仲跻东

转得越快，阻力越大，驱动力和阻力总会有个平衡点的，又不是真空。
况且如果是设计出来的转动机制，应该会有固定的谐振频点，基准电压不变的话，转动速度应该是恒定的。

gzhuli

所以说300K是旋转的窍门了，这样的话球的转速应该是固定的。

线圈、球、霍尔这半圈电磁回路的互动关系应该可以等效成一个电感，不太确定，还要再找找资料。

wuqhilips

有趣,有意思

zhanggli

是不是像无刷电机原理一样让他转起来的，用的是交替磁场，我瞎猜一下？

radioham

刚注册啊，帖子看了一大半，如果能转，明显有旋转力－－》旋转磁场，旋转磁场哪儿来，在驱动来，gzhuli 咕唧霖 先生说了，示波器可以测到叠加的90度相位差的正弦波，看来应该是某个环节产生的低频振荡，而此低频振荡还不会导致线圈失控，因此，叠加的正弦波幅度相对于反馈控制会比较小。

胡思乱想的，欢迎拍砖

strange

很好

coolsing

不错的东东。