基于stm32的磁悬浮功能的夜灯设计

[14]传感器和线圈都安装好后，就需要调试一下硬件是否可行。我首先检测的是X轴和Y轴上的两组线圈的连接是否正确，首先给X轴线圈通入单向的电流，用磁铁分别靠近两组线圈，两组线圈在同向电流下产生的磁场方向相同，但并不是想要的结果，结果应该是两组线圈在同向电流下产生的磁场方向相反。问题也不大，只要将其中一组线圈两个输入端互换即可解决。最后遇到的一个问题就是环形磁铁的磁力大小和位置安装问题，在调试过程中，发现由于环形磁铁磁力太强，使得磁性浮子与四组线圈的距离就增大了，距离远了后，线圈对磁性浮子的作用力就小了，起不到控制浮子位置的作用。解决的办法就是增高线圈的高度，使得线圈与浮子之间的距离减少，直到线圈可以控制浮子为止。以上就是下推式磁悬浮制作和调试过程中遇到的硬件问题以及解决办法。图5-1安装结构示意图软件调试下推式磁悬浮软件调试：因为需要同时对X轴和Y轴方向的这二个线圈进行PID参数后备保护，而在后备保护之前，首先是设定目标的方位，包括X轴方向的目标的方位和Y轴方向的目标的方位。当设置完成后，就可以进行PID参数调节。考虑到上拉式磁悬浮使用位置式PID容易积分饱和，PD控制又存在静差，因此在此运用的是增量PID算法，通过加入积分控制，提高系统稳定性。图5-2下推式悬浮效果图无线供电实物制作中，未使用磁耦合谐振电路实现无线供电，只用了电磁感应原理，实现简单的电能无线传输，实际效果就是传输效率低，功率管产热大，需要加散热管散热。传输距离太短，如果不加导磁环，磁力线在空气中发散严重，几乎无法带动小负载。不接负载时，电压满足要求，在5V左右，接上负载后电压迅速跌落至2V以下，电流更小。无法使负载正常工作。后来加了导磁环，传输效率变高，近距离可以带动小负载，但是还是无法满足在悬浮距离下的无线供电，后期会继续改进方法，优化电路。图5-3电磁感应无线供电装置效果图

总结与展望本论文设计的一款具有磁悬浮功能的夜灯，通过磁悬浮技术让灯也能在黑夜中悬浮，无线供电更是为夜灯添加了一种科技的魅力。整体的无缝结合创造了视觉的享受，不仅在艺术上，而且应用中也充满实用性。从想法的诞生到方案的选择再到硬件软件的设计，最后的调试，没有哪一步是可以轻轻松松完成的，只用付出一定的时间和努力才会有所回报的。下面对本次设计做一下总结：(1)设计系统硬件结构时，对电子元件参数型号的选择有了更深层次的了解。(2)掌握了AltiumDesigner18对硬件电路图进行绘制。(3)掌握了Keil5对STM32的编程。(4)将PID控制器理论用到了实际中，更深层次地认识到了PID控制器的强大以及实用性。(5)对整个系统控制有了一些更深的认识。(6)接触到了简单的磁悬浮技术的应用。(7)对无线供电技术的一些认识。通过本次的设计，让我接触到了磁悬浮和无线供电这两块领域的知识，认识到自动控制技术在生活生产中的重要意义。整个过程付出了很多，也学习了很多，最后的效果虽然不是很完美，但也基本实现了当初想要实现的功能。本次设计还有很多不足之处，首先就是没有制作PCB，没能实现整个系统的集成化。第二个就是磁悬浮的单闭环控制并不是最优的控制方法，还可以加入电流环，实现电流参数的反馈调节，对系统的功耗进行检测和控制，最大程度地降低整个磁悬浮系统的功耗，以后有时间继续进行改进和完善。对未来的展望：制作PCB板，实现系统的集成化，改进控制系统，使用双闭环控制，提高系统的稳定性，最后实现PID控制参数的自整定。

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