漂亮的磁懸浮地球儀
■ 磁懸浮地球儀
手邊有一個(gè)從朋友那兒得到的磁懸浮地球儀，已經(jīng)壞掉了，通電后不再工作。
拆開(kāi)看看其中的組成，探究一下是否可以利用它的一些完好的組件形成其它可以試驗(yàn)的平臺(tái)。
底座上的鐵殼通過(guò)六顆螺絲釘進(jìn)行固定。拆開(kāi)之后便顯露出其中主要的電路和連接線了。
作為磁懸浮地球儀的核心部件就是頂部的電磁鐵和HALL傳感器了。通過(guò)其中的兩顆螺絲釘打開(kāi)頂部的鐵殼，可以顯露出主要的電磁鐵和底部槽內(nèi)的HALL傳感器。
HALL傳感器由于封膠在底部，具體的型號(hào)無(wú)法得知。
其中的電路板基本上就打算拋棄，只留下頂部的電磁鐵和整個(gè)框架，留作以后的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)用。
01改造
1.引出頂部磁鐵和傳感器
將頂部?jī)蓚€(gè)組件（電磁鐵繞組，HALL器件）的引腳引出。它們的順序如下圖所示：
外引出的5芯接頭的功能定義：
| 1(Mark) | 2 | 3 | 4 | 5 |
|---|---|---|---|---|
| Coil+ | Coil- | Hall+ | Hall- | HallOut |
重新將它們安裝好，留作之后的實(shí)驗(yàn)使用。
02底座部件
下面對(duì)于底部的一些電子部件進(jìn)行分析。
1.底座托臺(tái)上的線圈
令人驚奇的是，在原來(lái)的地球儀的底座下面還有一些線圈和電路板。他們的布局如下圖所示。
在水平線圈上還固定有一個(gè)一LM358（雙運(yùn)放）為核心的小板。其中只有一個(gè)電解電容，其它的都是電阻外圍器件。估計(jì)是產(chǎn)生多諧振蕩電路，驅(qū)動(dòng)線圈產(chǎn)生振蕩磁場(chǎng)。
具體電路就不在這兒進(jìn)行分析了。具體電路波形可以通過(guò)加電測(cè)量進(jìn)行分析。
2.觸摸調(diào)光和無(wú)線發(fā)送板
在底座上還有一款電路板，上面就集成了兩個(gè)芯片：
-
8GL8022S：SGL8022WS[1] 是一款單通道直流LED調(diào)光出觸摸芯片。
-
XKT-510：XKT-510[2] 則是一款無(wú)線電能發(fā)送芯片。只需要配合極少的外部元器件，就可以做成高可靠的無(wú)線快速充電器。
通過(guò)以上兩個(gè)芯片的功能，可以猜測(cè)底部應(yīng)該可以通過(guò)底座上的線圈給地球儀內(nèi)部的LED供電使其發(fā)光。為了解開(kāi)這個(gè)謎底，于是試圖打開(kāi)這個(gè)地球儀一探究竟。
誰(shuí)成想地球儀固定的還是比較結(jié)實(shí)，如果不破壞它很難將其打開(kāi)。為了不損壞這個(gè)漂亮的地球儀，就忍氣吞聲，放棄打開(kāi)它的念頭。
這樣底座上的兩組線圈的作用就應(yīng)該都清楚了。大型圓環(huán)線圈是給地球儀內(nèi)部LED發(fā)送無(wú)線電能的。水平線圈應(yīng)該是驅(qū)動(dòng)懸浮地球儀旋轉(zhuǎn)的電磁鐵。
水平的電磁鐵有兩個(gè)獨(dú)立的線圈組成。這一點(diǎn)設(shè)計(jì)有點(diǎn)意思。使用手持的LCR可以測(cè)量這兩組線圈的參數(shù)為：
線圈1: 電阻 ：205.4Ω；電感：60.9mH
線圈2： 電阻：221.7Ω；電感：63.7mH
加電后，LM358與兩個(gè)線圈組成的電路在振蕩。
可以猜測(cè)，這兩個(gè)線圈是用來(lái)推動(dòng)地球儀來(lái)旋轉(zhuǎn)的。那么在原來(lái)的地球儀的下面應(yīng)該有一個(gè)水平方向的磁場(chǎng)，與底座內(nèi)的這個(gè)線圈相互作用從而推動(dòng)地球儀轉(zhuǎn)動(dòng)。
由于剛才打不開(kāi)地球儀，則使用一個(gè)強(qiáng)磁鐵放在地球儀的南極，可以驗(yàn)證南極的磁力線的存在以及大體的方位。
3. 吸附電磁鐵信號(hào)處理和驅(qū)動(dòng)板
控制磁懸浮的電路板是由底座上另外一塊獨(dú)立的電路板組成。它連接有吸附電磁鐵線圈、HALL傳感器以及外部12V電源等。
在底座的信號(hào)和驅(qū)動(dòng)板上有三個(gè) D882（NPN）[3] 和兩個(gè) B772(PNP) 中功率三極管。它們形成互補(bǔ)的功率輸出，電流最大可以允許3A。
它們應(yīng)該組成橋電路形成推挽輸出，驅(qū)動(dòng)頂部的電磁鐵線圈。
在驅(qū)動(dòng)板上還有三片IC芯片，有兩片LM324 和一片 FET4066，它們應(yīng)該組成磁懸浮控制功能的信號(hào)處理部分。
※ 總結(jié)
通過(guò)分析可以知道，這款磁懸浮地球儀應(yīng)該由三個(gè)基本獨(dú)立電路部分組成：
-
磁懸浮電路 -
觸摸調(diào)光和無(wú)線電能傳送電路 -
地球儀旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電路
這三個(gè)電路均采用模擬電路，或者專(zhuān)用IC構(gòu)建，沒(méi)有使用MCU參與設(shè)計(jì)。這些獨(dú)立電路相互協(xié)同，完成磁懸浮地球儀的懸浮、旋轉(zhuǎn)和發(fā)光的控制功能。
好吧，現(xiàn)在所能夠留下可將來(lái)應(yīng)用的：
-
電磁、HALL以及框架，用在將來(lái)的非線性控制演示實(shí)驗(yàn)；
-
完整的漂亮地球儀；說(shuō)不定哪一天就將它拆解了；
-
經(jīng)過(guò)分析所認(rèn)識(shí)到的一些新器件：觸摸調(diào)光芯片、無(wú)線充送芯片、中功率晶體管等。
我們在信標(biāo)賽道四周放了一些圍擋，當(dāng)車(chē)子在角落里，離圍擋較近的位置并且距離信標(biāo)遠(yuǎn)的時(shí)候，圍擋會(huì)反彈聲音到車(chē)子，獲取到的回聲有的時(shí)候比真實(shí)的角度的次數(shù)還多(概率低)，導(dǎo)致的后果就是車(chē)子朝回聲方向行駛，雖然可以矯正，但跑下來(lái)影響很大，由于聲音處理學(xué)習(xí)尚淺，在這方面想請(qǐng)教一下卓大大。
回復(fù)：我對(duì)于你的增加圍擋的方案，聲音接收方案以及處理方法不了解，所以你的碰到的問(wèn)題現(xiàn)在尚無(wú)法確認(rèn)其原因。只是建議：1）可以適當(dāng)增加接收傳感器的數(shù)量；2）增加對(duì)車(chē)模自身信息（方向、里程等）的應(yīng)用，將接收到的信息前后聯(lián)系起來(lái)；3）如果可能增加對(duì)RF強(qiáng)度的應(yīng)用。
卓大大您好，請(qǐng)問(wèn)我們今年雙車(chē)組接力用的球的形狀可以是不規(guī)則的嗎？
回復(fù)：接力所使用的球，還是應(yīng)該滿足尺寸、形狀的體現(xiàn)。
卓大大，想問(wèn)一下，我們做了電磁ai也做了四輪，我們都是一隊(duì)人，電路板可不可以兩輛車(chē)一樣？?jī)H僅修改銅層隊(duì)名人名呢？
回復(fù)：今年比賽AI電磁組仍然算作創(chuàng)意組別，允許一位同學(xué)同時(shí)參加普通組（四輪）和AI電磁組；如果這兩個(gè)隊(duì)伍的人員完全重合，則可以使用相同的電路板；如果有區(qū)別，則需要使用不同的電路板《即各自獨(dú)立設(shè)計(jì)?！?/p>
請(qǐng)問(wèn)華南賽細(xì)則在官網(wǎng)那個(gè)地方？都翻遍了也沒(méi)找到。
回復(fù)：今晚10:00中在官網(wǎng)：smartcar.cdstm.cn 再翻翻看。
卓老師，請(qǐng)問(wèn)雙車(chē)組F車(chē)模，不改裝，直接安裝，萬(wàn)向輪中心距后輪軸線，可以小于15cm嗎，車(chē)身自帶的孔位中，有一個(gè)孔位可以略小于15cm。
回復(fù)：這是允許的。
卓大大，今天學(xué)長(zhǎng)給我們一輛祖?zhèn)鬏喿?，磨損成這樣可以用嗎？
回復(fù)：可以使用。
卓老師，四輪組可以用openMV嘛？
回復(fù)：允許使用基于NXP MCU的OpenMVP。
卓老師，我是剛剛留言電感回收利用的同學(xué)，請(qǐng)問(wèn)這樣子可以嗎？
回復(fù)：挺好的
卓大大，華南賽區(qū)的學(xué)校需要自行組隊(duì)比賽嗎，確定是自行組隊(duì)組委會(huì)會(huì)幫我們安排嗎？
回復(fù)：這一點(diǎn)需要各個(gè)學(xué)校自行組隊(duì)了。
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