作者：windworld-1898442

磁懸浮LED燈設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)是采用下推式結(jié)構(gòu)，主要器件包括：線(xiàn)圈板、信號(hào)放大及驅(qū)動(dòng)板、MicroPython、無(wú)線(xiàn)充電模塊、浮子（LED燈）。

線(xiàn)圈板：主要安裝了永磁鐵、四個(gè)線(xiàn)圈和三個(gè)霍爾元器件。
信號(hào)放大及驅(qū)動(dòng)板：采集來(lái)的信號(hào)進(jìn)行放大，送到單片機(jī)。然后根據(jù)單片機(jī)的控制PWM信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈。
MicroPython：PWM信號(hào)給驅(qū)動(dòng)板，驅(qū)動(dòng)板根據(jù)PWM信號(hào)給X方向的線(xiàn)圈供一定的電壓值及流過(guò)X線(xiàn)圈的電流方向。
LED燈浮子：就是我們要漂浮的強(qiáng)磁鐵。

原理結(jié)構(gòu)圖

工作過(guò)程：

當(dāng)無(wú)浮子時(shí)，水平方向的霍爾元件把無(wú)浮子信號(hào)送至單片機(jī)，單片機(jī)無(wú)任何輸出，驅(qū)動(dòng)板也處于無(wú)輸出狀態(tài)，以此達(dá)到省電目的。當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到有浮子時(shí)，單片機(jī)接收到X和Y（焊接在四個(gè)線(xiàn)圈中心位置的十字架上）的檢測(cè)信號(hào)，例如當(dāng)浮子偏右，如圖中偏上右邊線(xiàn)圈，這時(shí)，X方向檢測(cè)到磁場(chǎng)的變化，然后轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，MicroPython單片機(jī)根據(jù)信號(hào)，通過(guò)PID計(jì)算后給出了一個(gè)調(diào)節(jié)量，即PWM信號(hào)給驅(qū)動(dòng)板，驅(qū)動(dòng)板根據(jù)PWM信號(hào)給X方向的線(xiàn)圈供一定的電壓值及流過(guò)X線(xiàn)圈的電流方向。由于X方向的兩個(gè)線(xiàn)圈是同名端相連，當(dāng)有電流流過(guò)時(shí)，X方向線(xiàn)圈對(duì)浮子的作用就呈現(xiàn)為左邊線(xiàn)圈拉右邊線(xiàn)圈推。同理，浮子偏上任何一個(gè)方向時(shí)，線(xiàn)圈都會(huì)呈現(xiàn)出把浮子推或拉到中心位置的狀態(tài)。

四個(gè)線(xiàn)圈也會(huì)形成一個(gè)中心點(diǎn)，電路設(shè)計(jì)以及線(xiàn)圈的制作和安裝，到后來(lái)的電路調(diào)制都可能影響到這個(gè)中心點(diǎn)的位置，理想情況下是線(xiàn)圈的中心點(diǎn)和環(huán)形永磁鐵的中心點(diǎn)能重合在一起。實(shí)際過(guò)程中通過(guò)PID控制，這個(gè)可以控制浮子在中心點(diǎn)那里漂浮。只是兩個(gè)中心點(diǎn)偏差較大時(shí)，驅(qū)動(dòng)板就耗電就會(huì)大一些。當(dāng)然如果偏差太大了，那就沒(méi)法漂浮了！

實(shí)物效果圖

采樣和PWM輸出采用中斷來(lái)完成。初始化AD采樣，利用microPython板輸出兩路的PWM，頻率在1K以上都可以，然后等待采樣中斷，中斷到后采集數(shù)據(jù)，然后濾波進(jìn)行PID計(jì)算，根據(jù)PID計(jì)算結(jié)果修改PWM的輸出，

注意：PID計(jì)算結(jié)果大于零和小于零的時(shí)候，IO口輸出會(huì)不一樣，達(dá)到改變電流的方向。而IO口的電平高低，導(dǎo)致PWM信號(hào)是低電平有效還是高電平有效。編程時(shí)好好考慮一下。修改PWM時(shí)應(yīng)該在一個(gè)周期結(jié)束的時(shí)候修改！

這里L(fēng)ED供電部分是采用無(wú)線(xiàn)充電模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在某寶購(gòu)買(mǎi)即可，磁懸浮硬件部分也是在網(wǎng)上購(gòu)買(mǎi)的，具體可以參考上面原理自己制作。