下推式方案的线圈都有哪些线法？？

eleday · 发表于 2011-8-30 10:23:26

下推式方案的线圈都有哪些绕法和接法？？
四组线圈，都是怎么样的？？也就是产生磁场的方向都是怎么样的？？
我看很多是两组一起控制？

如果四个线圈都进行单独控制，这样会不会更容易控制呢？？

eleday · 发表于 2011-8-30 10:52:54

当然还是要控制一组线圈推，对面一组线圈拉

除了这样，我还可以在每组线圈上叠加一个控制量，以达到其它的控制目的，如旋转啊，，不知这样能否实现？？

gzhuli · 发表于 2011-8-30 11:45:52

没什么特别绕法，密绕，争取在有限的绕线空间获得最多圈数就是了。
接法是对角反相串联，以产生一推一拉的效果。
如果电源不是被限制在比较低的电压，没必要四个独立控制，毕竟H桥成本不低。
旋转就是两组线圈叠加正交正弦波，旋转方向要由外部因素确定，例如电磁铁铁心不对称，或者悬浮物的重心不平衡等。

eleday · 发表于 2011-8-30 13:10:48

回复【2楼】gzhuli 咕唧霖
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两组串的话，线圈的电压对半分了，这样的话产生的磁力就小了，

单独控制每个线圈，虽然硬件多了一点东西，但是能够产生较大的磁力，这样就可以增加悬浮高度了，总比去加铁心好吧？？？

gzhuli · 发表于 2011-8-30 13:19:05

回复【3楼】eleday
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当然是加铁心好了，电流大了H桥和线圈都要发热的，所以我说如果不是电源电压限制，没必要独立控制，高电压小电流驱动更合适，现在提倡绿色环保嘛。

eleday · 发表于 2011-8-30 13:33:14

回复【4楼】gzhuli 咕唧霖
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呵呵，说的是，不好意思，刚没看到你前面的条件

铁心的材料不太好找吧？有什么推荐？？

还有几个问题：

两个霍尔应该是竖直放置的，不用弯曲管脚，以让磁力线垂直穿过霍尔检测平面，达到最好的检测效果对吗？

然后XY方向是垂直的，也就是水平方向，两个霍尔的检测平面是垂直的，以检测浮子在XY平面的水平移动，对吗？？

gzhuli · 发表于 2011-8-30 13:39:44

铁心最好是用DT4电磁纯铁。
霍尔的问题你是对的。

eleday · 发表于 2011-8-30 14:17:28

回复【6楼】gzhuli 咕唧霖
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谢谢！！！

baoge19891108 · 发表于 2011-8-30 16:44:51

回复【2楼】gzhuli 咕唧霖
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一推一拉？对角的话，一个方向推，另一个方向拉，那样不是更快的跑向被拉或者被推的方向了吗？都是往一个方向用力啊

gzhuli · 发表于 2011-8-30 16:47:55

回复【8楼】baoge19891108
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就是要这个效果。

eleday · 发表于 2011-9-2 01:36:56

线圈半径，线径，线圈匝数，电流，之间的关系如何？？那个计算公式忘了。。

增加磁场强度，通过增加匝数，这样做好吗？

可以通过增加匝数，但这样电阻就会增加，电流会变小，这样最终是怎么样的？？
线径太粗，增加的匝数是有限的，那只能选择线径小的，这样来增加匝数，电阻就会更大，电流会变得更小，这样能增加磁场强度吗？？

shsyf · 发表于 2011-9-2 15:23:53

回复【10楼】eleday
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理论上,不必纠结于匝数和线径等等的区别, 等效变换后,效果其实是一样的.

实际上,你要设法在同一个空间中,多用掉点铜,才是硬道理.比如:排绕比乱绕好.

还有一个因数,就是粗线容积率高,而细线容积率低,也是要考虑的.比如:线不要太细.

再就是要结合手头开关管的电压电流参数来设计线圈.比如 : 电源电压除以线圈直流电阻等于开关管额定电流.
也就是开关管选定后,只要关注线圈电阻就可以了.
电阻确定后,再线圈体积确定后,算个线径出来不是难事.
有点误差时,匝数越多越好.用足空间是首选.

两只串联一推一拉是经典了,无法再改进也不用怀疑.

eleday · 发表于 2011-9-2 19:24:31

http://rfhv.com/

这个老外上的线圈，并不是串联的，每一个线圈都是单独的控制的，可以看到他们悬浮高度非常的高！

gzhuli · 发表于 2011-9-2 19:30:26

他线圈大而已。

shsyf · 发表于 2011-9-4 09:31:08

回复【12楼】eleday
http://rfhv.com/
这个老外上的线圈，并不是串联的，每一个线圈都是单独的控制的，可以看到他们悬浮高度非常的高！
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线圈单独控制也可以的,  但不完美, 性价比也不高.

关于悬浮高度,如果只求效果,不计成本,
首先取决于线圈尽量大,用足空间.  然后是功率跟上.

eleday · 发表于 2011-9-7 23:13:40

用0.5mm的漆包线，绕了500圈，再串了一个5欧10W的电阻，24的电压，每个线圈都是单独控制，线圈发热很大，很烫手，为什么？？

shsyf · 发表于 2011-9-8 05:39:02

回复【15楼】eleday
用0.5mm的漆包线，绕了500圈，再串了一个5欧10w的电阻，24的电压，每个线圈都是单独控制，线圈发热很大，很烫手，为什么？？
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因为你的线圈被连续通电了. 开关管也可能热了吧?

首先,没必要连续通电的.  即使有连续纠偏的需要,有二秒钟纠不过来,也就纠不过来了.
除非有演示的要求. 要求达到被推歪了也掉不下来的效果.
······
1 不应该串电阻的.  可以把电压降低了用.
  或者不降电压,但限制时间,你就可以得到远作用的磁力.
2 更应该两只对角线圈串起来用,不必坚持单独控制,真的没必要.  除非你是用的三线圈方案.
3 不过,你如果坚持一组对角线圈必须用2只霍尔来传感,咱到是会支持你的.
  因为咱确实认为本坛公开的霍尔传感方法不尽完美.
4 不要太迷信那个老外了. 这必竟还只是一个二十岁的学生娃娃.
  也没有看到悬得非常的高.你把图转贴过来好吗.

gzhuli · 发表于 2011-9-8 13:33:32

回复【15楼】eleday
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所有线圈都热还是某一两个热？总电流多少？线圈上端面到悬浮磁铁的距离多少？

eleday · 发表于 2011-9-10 12:53:20

回复【17楼】gzhuli 咕唧霖
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现在还浮不起来，一直在振荡，距离也知道怎样才合适，正在慢慢摸索当中，发热是一样的，都发热，特别是电阻较小的那一组！！！！

gzhuli · 发表于 2011-9-10 14:07:24

是不是你的控制算法有问题？不放磁铁的空载电流是多大？

eleday · 发表于 2011-9-10 19:59:41

回复【19楼】gzhuli 咕唧霖
是不是你的控制算法有问题？不放磁铁的空载电流是多大？
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我也在怀疑是这个问题，20K的PWM，现在不确定while循环的时间是多少比较合适？ PID不太好调，但输出还是对的，也就是每个线圈的对应动作都做过测试。

eleday · 发表于 2011-9-12 22:10:06

现在是一直在上下抖动，而且抖得厉害！

eleday · 发表于 2011-9-12 23:34:19

是否需要在线圈两端并联一个RC回路来削除振荡！

你们有遇到过这样的问题吗？

gzhuli · 发表于 2011-9-13 10:44:20

应该还是PID参数的问题，先不放底座的磁铁，用手拿悬浮磁铁感受一下，中央应该有一个很明显的锁定位置，向各方向移动的反推力应该大致相同，这样PID参数就差不多了，然后再放上底座磁铁，慢慢调整底座磁铁的位置，直到能稳定悬浮。
底座的磁铁充磁不一定很均匀的，所以磁铁的物理中心和磁力线中心不一定重合，要仔细调整位置的。

eleday · 发表于 2011-9-16 13:23:53

回复【23楼】gzhuli 咕唧霖
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非常感谢 gzhuli 咕唧霖一直以来的帮助！！周末再好好调调！

eleday · 发表于 2011-9-17 17:19:01

还是不行啊，我已经把电阻去掉，现是24V的电压，20K的PWM,还是振荡，不能稳定，PID有这么难调吗？？

大家看看的的磁环是不是太大了？？？，220的，但我线圈也很大啊！

换个小磁环试试！！！

(原文件名:20110917266.jpg)

eleday · 发表于 2011-9-17 17:30:03

还有就是我一直用的是PD，而不是PID，这会有影响吗？

gzhuli · 发表于 2011-9-17 19:45:32

感觉你的线圈分得太开了...

eleday · 发表于 2011-9-17 19:53:36

回复【27楼】gzhuli 咕唧霖
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之前四个线圈都是紧挨着的，然后看到坛里有人说，分开好控制一点，所以我试着分开一点，但无论线圈是分开还是紧挨着，都有一样结果，振荡，不能稳定。

eleday · 发表于 2011-9-17 19:57:01

现在浮子基本是可以在中间，在中间振荡，越来越强烈，最后就飞出去了

gzhuli · 发表于 2011-9-17 22:09:57

减小P或者增大D试试。

eleday · 发表于 2011-9-18 11:53:06

看来没办法了，只能加第三个传感器，来检测这个高度的变化，以减少振荡造成的影响。

eleday · 发表于 2011-9-18 14:53:20

今天天终于浮起来了，回复【30楼】gzhuli 咕唧霖
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按你的方法试了一下的，终于可以浮起来了！非常感谢！！！不用第三只传感器。。！！！！！

确实是:P要小，D值要大，

我之前的PD都是P大D小。

eleday · 发表于 2011-9-18 18:01:02

(原文件名:20110918273.jpg)

再次感谢大家！！特别感谢gzhuli 咕唧霖！！！！

shsyf · 发表于 2011-9-18 21:17:40

能悬空了就好.
你这个凈空高度能有多少? 从图中估计,估计不会超过25mm.
多数人到这一步就满足了.

设法把线圈放到磁铁孔中去, 就可以拓展凈空.提升效果. 也算是不浪费这种磁结构的资源.
但也必须加大线圈电流.

eleday · 发表于 2011-9-20 22:19:36

回复【34楼】shsyf
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后面会再好调调的，我觉得增加高度应该没什么大问题，线圈发热会成为比较头疼的问题

gzhuli · 发表于 2011-9-20 22:47:26

有铁心没？

eleday · 发表于 2011-9-20 23:08:59

回复【36楼】gzhuli 咕唧霖
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现在是有的，但很短，用来固定线圈和有机玻璃板的！

shsyf · 发表于 2011-9-23 07:21:05

回复【35楼】eleday

后面会再好调调的，我觉得增加高度应该没什么大问题，线圈发热会成为比较头疼的问题
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增加一点点高度是不会有大问题的.
要增加得多就要走新路了.

新路:
1 PWM就得先废除掉.这东东用在这儿,是有百害而无一利.
2 “算法”要精简,一直要精简到“先”不用处理器......
等到悬浮高度的效果出来后,线圈也不再发热了后.
再把处理器还上去,看看还能加点什么新功能,总是会用得上的,不可能被埋没.

eleday · 发表于 2011-9-23 17:49:11

不用PWM,那估计发热更大吧！！！有什么害？？？？
不用处理器，不明白怎样做到，用模拟那方案就完全不一样了！！！！用模拟不是我的初衷！！

shsyf · 发表于 2011-9-23 19:21:50

PWM的百害就是无用功多,发热量大,耗电多,设备利用率低等等等等......
如果不能够在每一个细节上拼命的精打细算, 拼命的寻求“合理”.
怎么可能做到用N多倍的电力去提升并不算太多的悬浮高度呢? 提升悬浮高度要消耗的电力可不是一点点.

浮得高不高与是否数字化根本没有关系.
相反,这部分涉及了数字化,反而是画蛇添足,得不偿失. 把简单的事情复杂的去做,这就是范例了.

当然,有多功能的应用时,需要再加处理器是另一回事.

······
咱只提供思路,不提供图纸.

这个磁悬浮,从永磁结构开始,到传感方式,再到电磁功率,控制技巧等等,有很多可以改进的地方,
方向是成本更低,效果更好和更加简易. 有能力的可以多动动脑筋,向这个方向多努力必有所获.
······
咱郁闷的是实在想不出来这东东究竟有啥用. 地球仪就算只买三五十元,还能有多大销量啊.

eleday · 发表于 2011-9-24 10:56:48

PWM被你说得这么差，应该是你没用好而已，我用得挺好的！！

gzhuli · 发表于 2011-9-24 23:18:13

回复【40楼】shsyf
pwm的百害就是无用功多,发热量大,耗电多,设备利用率低等等等等......
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此话怎讲？
同等输出功率，PWM效率肯定比乙类放大高。
如果担心铁心发热，可以在PWM输出接LC滤波。

浮得高还要面临另一个问题，霍尔的输出要大幅下降，这不是单纯增加放大倍数可以解决的，对装配精度的要求很高。

shsyf · 发表于 2011-9-25 09:03:56

回复【42楼】gzhuli 咕唧霖
回复【40楼】shsyf
pwm的百害就是无用功多,发热量大,耗电多,设备利用率低等等等等......
-----------------------------------------------------------------------
此话怎讲？
同等输出功率，pwm效率肯定比乙类放大高。
如果担心铁心发热，可以在pwm输出接lc滤波。
浮得高还要面临另一个问题，霍尔的输出要大幅下降，这不是单纯增加放大倍数可以解决的，对装配精度的要求很高。
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输出接lc滤波就更不好了, 因为会降低脉冲幅度.  对负载而言,就等于是低效或无效了.

电磁输出的目的是纠偏.不但对力度有要求,对速度也应该有响应要求,越快越好. 大多数情况下,还越快越节能.
那么,一个强有力的长脉冲一锤定音是最好的选择. (复杂工况下需要多锤定音的另议,毕竟,硬件撼软件,还是要划定具体条件的).
所以,不需要PWM,  脉冲宽度可以一次性调定或由传感信号决定. 增加的也有,就是简易稳压.也就是稳定幅度很重要.

电路上还存在的另一个怪现象,
就是纠偏居然还纠出振荡来了.
纠正旧的不平衡的同时,还在制造新的不平衡. 这肯定不正常. 浪费巨巨,严重低效.
尤其是浮得高的设计,以安培力克服磁阻,本来就逆天, 就更加容不得这类浪费了.

关于传感器按装或输出精度,在保证灵敏度的前提下,输出开关量就可以了.  5公分内不会有问题.
另外就是:传统的非左即右的设计,是自己为难自己.
换个思路,定个左中右出来,就有缓冲,节能,便宜还简易,方便. 就皆大欢喜.

咱这一帖的贡献可不是一点点哦.    大牛级的一看就能明白.
只是想说明:
天马行空的想法最重要,不是数学家可以算出来的,也不是常规的算法可以涵盖.
也不一定就受当今高科技发展规律的制约.  18世纪小作坊的遗风,也还会有用武之地.
因为新的想法打破了旧的框框, 就可以建立新的规则了,一切又可以另起一行的重新优化了...... 嗯,优化还是最好要靠数学家滴.

gzhuli · 发表于 2011-9-25 12:39:18

回复【43楼】shsyf
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你说的属于自振荡PWM，利用反馈环路的相位延迟实现自振荡而已。输出接LC滤波对幅度没什么影响的，线圈电流不能突变，无论你的脉冲多么快，到了驱动线圈还是得按线圈的节奏来。磁悬浮是个大滞后系统，毫秒级的响应速度已经足够了，再快帮助也不大。

纠偏纠出振荡是正常现象，任何闭环反馈系统都存在振荡的可能性，都要根据环路增益调整反馈网络，模拟电路来讲就是各种相位补偿措施，数字电路来讲就是PID参数，等效的。

传感器的安装位置误差会造成线圈本身的磁场窜回传感器，形成一个小环路反馈，传感器输出降低的话，信噪比就不好保障了，即使再放大也无济于事。你说的左中右设计，我没领悟是什么意思，如果意思是中间区域应该有个“高阻态”的话，那其实就是人为在传感器这一环制造一个增益曲线上的坑，这会使环路补偿非常棘手。

eleday · 发表于 2011-9-25 13:58:31

高度还不是我主要追求的，我想要的主要是姿态控制，想上面的那个老外一个可以做姿态控制，可以上下，左右移动！

shsyf · 发表于 2011-9-25 14:10:45

分分开,用2只传感器就可以简单的不棘手了.

4只线图串成2组,不变.

4只传感器,圈起来,
每2只控制一组线圈.  中间留出“非军事区”.

从传感器开始一直到开关管输出,只要开关量,无须模拟量,  也就是只看通断不分大小.
只要在最后把输出电压稳住就可以,至于导通时间长短由传感器决定.

整个过程,不但无须PWM,连一本正经的反馈都可以省了. 要多简单有多简单. 还稳定节能.
说形象一点就是“划地为牢”“静态待机”,
如有失衡越界就简简单单一脚踹回去“圈子”里去,但绝不能过度.也不可引发振荡.至少不可维持在等幅振荡.
也不必太精确,欠一点或过一点都不要紧啦.
这种纠偏的重复次数会很低,可以远远低于强迫振荡.

功耗低了,对器件的要求也低了,就可以成十倍,成几十倍的功率,用于提升浮空高度了.
对付那个无底洞,财主家也没余粮啊.

gzhuli · 发表于 2011-9-25 17:02:00

回复【46楼】shsyf
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无论电路中是开关量还是模拟量，到了线圈和惯性系统中都是模拟量。
只要有传感器，且传感器输出作用于被传感物，就形成一个闭环反馈系统，没有“一本正经”和“不正经”的反馈之分。
纯开关量反馈和驱动的大滞后环路无法收敛，只能一直维持振荡。要解决振荡问题，就必须在反馈环路中加入模拟部分，例如小回路反馈把振荡频率推高到环路响应频率以上，这就变成传统PWM了。

自控理论已经发展到一定高度了，这个真不是天马行空能突破的，数学模型比感性认识能看到更多的本质问题，看的深了解决问题的思路也就更广了。天马行空的想法可以提，但最终一定要落实到理论上来，否则永远是天马行空无法落地的。实际上科学家天马行空的思路比咱们多得多，但他们在用理论和实验验证过思路可行之前是不会随便提出的，于是也就给人觉得科学家都是比较死脑筋的吧。

shsyf · 发表于 2011-9-25 17:34:01

回复【47楼】gzhuli 咕唧霖
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纯电路上就绝对明确是开环了.

要是连机械也算,当然还可以是理解为“闭环”.

但这个环闭得有点“强词夺理”了.
加设缓冲区以后的随机失衡和强迫振荡的区别你应该能分得清.  世界上没有绝对,但有主流,有代表.

咱还是第一次觉得你也在“强词夺理”.  不服不服.
······

咱当然实际验证过.
以低成本为第一要素的实验.
连强磁浮子都不舍得用, 总成本可想而知. 用铜成了大头.无法再降低.
笨笨的普磁凈空高度达到3.5公分.  多数人用强磁也难达到吧.

shsyf · 发表于 2011-9-25 17:49:45

那个二十岁的小老外, 有个图中有个3线圈的装置.

如果也是下推式的.很可能就是用了和咱说的原理类似.(只不过咱认为一推一拉更完美).
三只线圈,三只霍尔,

猜想霍尔不会在中间,而应该是围了一圈.
其控制原理中就会设有缓冲区.缓冲区极其有必要.

就好比结构设计中预留的容纳误差的容错间隙.
有了这个间隙,就不会再“自己为难自己”.
要不然就是制造难,装配难,合格率又低,成本还高......

shsyf · 发表于 2011-9-25 19:33:20

回复【47楼】gzhuli 咕唧霖
例如小回路反馈把振荡频率推高到环路响应频率以上，这就变成传统pwm了。

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例如大回路反馈把振荡频率降低到环路响应频率以下，这就变成咱的提案了。
好象是走了两条路. 分别是连续控制和断续控制的区别.

断续控制的模式,电路中无反馈,无模拟量,无PWM,.....纯开关量使电路大为简化和要求明显降低.
最终到线圈当然是模拟量了,除了电源要稳压外,并不妨碍成本和增加复杂程度.

频率低了,当性质近于纠正随机失衡时,
功耗就会大大降低了. 趋近于静态待机.
开关器件的功耗要求也大大降低了.
这才是硬道理. 才有继续发展的积极意义.

电路简洁,成本低,调试简单,性能稳定也是普及应用的必要条件.
同等条件下,成本其实是最敏感的.

eleday · 发表于 2011-9-26 19:25:57

咱们讨论姿态控制吧，怎么做到可以上下左右移动？？，那个老外的左右上下移动还没研究明白。

这边试过一下，XY方向，可以改变参考点，（不在原点或中点），但是这样输出要改PD参数，并且输出占空比很大，发热很大。而且这是
手动修改的，用程序做成连续调节的话，应该要找出一个XY和PD参数之间的关系函数。

Z方向呢，虽然加了第三个传感器，但是这个方向的传感器受线圈的影响还是很明显的。
是否需要加第四个传感器进行一定的抵消？？

就算有了Z方向的参数，如何给线圈加上一定的偏置，让它可以上下移动？？？？加上偏置之后的PID是如何的呢？？？

eleday · 发表于 2011-10-2 00:44:53

没有人做过姿态控制吗？？？

elder60 · 发表于 2011-10-2 09:10:06

我估计没有,太难了.至少对我而言.
建议eleday 用按内容搜索, 姿态和自由度两个关键词,看看以前的讨论.

zw2009 郑伟以前上传过一个视频:6自由度控制.你可下载看看.
这是其中的三个抓拍:

(原文件名:6自由度控制a.jpg)

(原文件名:6自由度控制b.jpg)

(原文件名:6自由度控制c.jpg)

如果先生兴趣和决心很大,认为有"跳一跳,摘得到"的可能,我愿意但只能参与"关于姿态控制的难度"的讨论,供你参考.

elder60 · 发表于 2011-10-5 09:30:13

回复【52楼】eleday
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不妨先思考2个"傻问".

shsyf · 发表于 2011-10-5 10:44:05

回复【54楼】elder60 60岁老头

不妨先思考2个"傻问".

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你好! 我看了一下,这两个问题好象是一个问题.

比如指南针,旋转就不说了.  只说旋转到位后的移动.  只说水平移动,
能否移动,与所处位置有关,  只有一个点才是平衡的,也属不稳定平衡.
偏离了这个点,就可以有移动, 至少有移动的趋势.

偏离了这个点,还想静止,就要有外力支持.

不是科班,表达不规范,但自信概念上不会有大错.

如有错失望指正,谢谢!

······
我是想近日试试,把线圈和电池加在浮子上,
首先是省铜啊, 一直很纠结的,有望进一步了.

第一步成功后,也来试试姿态控制,可能难度会小点.    望能多多指导.

eleday · 发表于 2011-10-5 11:35:00

嗯，，，，先再好好研究一下理论！！！

luoxm2000 · 发表于 2011-10-10 10:49:55

需要学习

下推式方案的线圈都有哪些线法？？

阿莫论坛20周年了！感谢大家的支持与爱护！！