自制磁悬浮装置
自制磁悬浮装置
Magnetic Levitation
磁悬浮是一项很有发展前途的项目，我在网上找到两种控制方法，一种是利用模拟运算放大器进行PD控制 ,另一种是通过AVR单片机进行软PD控制，我参照了运放的电路制作了装置，磁铁终于悬浮在空中了.
悬浮的效果
结构如图,传感器放置在下方感知磁铁磁场强度,通过电路,反馈控制上方线圈的电流,使磁铁处于动态的平衡中.
装置的电感从日光灯泡的电子镇流器中卸出,为合适,将下方两侧的磁芯切除,保留中间和上方的磁芯.封闭的磁芯使磁力线从磁芯穿过,就很难吸引下方磁铁了. 磁芯有无的影响:有磁芯可以增强线圈的磁场,降低线圈数与能耗,此外磁芯与磁铁的吸引力可以抵消一部分重力,但是有磁芯磁铁就不能太靠近电感,否则会被牢牢吸住.总之有磁芯的利大于弊.
首次焊接的电路(图片)，效果不理想，电路基准与比例共用一个运放，调试困难，输出电流不是呈直线,于是我改进了电路:
各运放的接法与功能列表如下
基准与比例电路分离。22UF电容为微分电容，串一小阻值电阻，否则一些毛刺就会使输出电压上下振动。
IC-F2输出端的LED指示磁场的强弱,2k电阻避开LM324的0.7V死区电压。IC-F3恒流源用于消除三极管放大倍数影响。
续流二极管防止电感反激电流损坏三极管，三极管选用中大功率管.4.7UF、104
仅用于消除电感的声音噪声。
悬浮的效果
控制电路
底部的霍尔传感器
磁铁有三种不稳定情况,如上图所示,其中前两种最终会导致生效,第一种可通过滤波或微分电路消除,第二种遇到后我想来好长时间,感谢上帝帮助,只要下面固定一重物就可以解决了.实际操作中我在磁铁下方粘贴了一块马赛克玻璃,就不会倾翻了.
调试过程：
将磁铁放于底座(霍尔传感器上方)，强度指示LED亮，然后缓慢离开.在合适的高度,如果LED仍然亮,顺时针调节基准电位器,直到LED熄灭.接通线圈电路,磁铁即悬浮半空中.
相关链接
https://www.360docs.net/doc/122967941.html,/u95/v_NDMyNTEzODA.html
https://www.360docs.net/doc/122967941.html,/id/Electromagnetic-Floater
https://www.360docs.net/doc/122967941.html,/f?kz=329844838
磁悬浮原理及控制
magnetic suspension technique 本文介绍磁悬浮主轴系统的组成及工作原理，提出了一种在常规PID基础上的智能PID控制器的新型数字控制器设计。其核心部件是TI公司的TMS320LF2407A，设计了五自由度磁悬浮主轴系统的硬件总体框图。用C2000作为开发平台，设计在常规PID基础上的智能PID控制器。理论分析结果表明：这种智能PID控制器能实现更好控制效果，达到更高的控制精度要求。1 引言 主动磁悬浮轴承(AMB，以下简称磁轴承)是集众多门学科于一体的，最能体现机电一体化的产品。磁悬浮轴承与传统的轴承相比具有以下优点：无接触、无摩擦、高速度、高精度。传统轴承使用时间长后，磨损严重，必须更换，对油润滑的轴承使用寿命会延长、但时间久了不可避免会出现漏油情况，对环境造成影响，这一点对磁悬浮轴承就可以避免，它可以说是一种环保型的产品。而且磁轴承不仅具有研究意义，还具有很广阔的应用空间：航空航天、交通、医疗、机械加工等领域。国外已有不少应用实例。 磁悬浮轴承系统是由以下五部分组成：控制器、转子、电磁铁、传感器和功率放大器。其中最为关键的部件就是控制器。控制器的性能基本上决定了整个磁悬浮轴承系统的性能。控制器的控制规律决定了磁轴承系统的动态性能以及刚度、阻尼和稳定性。控制器又分为两种：模拟控制器和数字控制器。虽然国内目前广泛采用的模拟控制器虽然在一定程度上满足了系统的稳定性，但模拟控制器与数字控制器相比有以下不足：(一)调节不方便、(二)难以实现复杂的控制、(三)不能同时实现两个及两个以上自由度的控制、(四)互换性差，即不同的磁悬浮轴承必须有相对应的控制器、(五)功耗大、体积大等。磁轴承要得到广泛的应用，模拟控制器的在线调节性能差不能不说是其原因之一，因此，数字化方向是磁轴承的发展趋势。同时，要实现磁轴承系统的智能化，显然模拟控制器是难以满足这方面的要求。因此从提高磁轴承性能、可靠性、增强控制器的柔性和减小体积、功耗和今后往网络化、智能化方向发展等角度，必须实现控制器数字化。近三十年来控制理论得到飞速发展并取得了广泛应用。磁悬浮轴承控制器的控制规律研究在近些年也取得了显著的进展，目前国外涉及到的控制规律有：常规PID和PD控制、自适应控制、H∞控制等，国内涉及到的控制规律主要是常规PID及PD控制和H∞控制，但H∞控制成功应用于磁悬浮轴承系统中的相关信息还未见报道。 从当前国内外发展情况来看，国外的研究状况和产品化方面都领先国内很多年。国外已有专门的磁悬浮轴承公司和磁悬浮研究中心从事这方面的研发和应用方面工作，如SKF公司、NASA等。其中SKF公司的磁轴承的控制器所用控制规律为自适应控制，其产品适用的范围：承载力50～2500N、转速1,800～100,000r/min，工作温度低于220℃。NASA是美国航天局，他们开展磁悬浮研究已有几十年，主要用于航天上，研究领域包括火箭发动机和磁悬浮轨道推进系统(2002年9月已完成在磁悬浮轨道上加2g加速度下可使火箭的初始发射速度达到643～965km/h 。目前国内还没有一家磁悬浮轴承公司，要赶上国外磁悬浮轴承发展水平，必须加大人力、物力等方面的投入。国内对磁悬浮轴承控制器的控制规律研究起步较晚，当前使用较多的都是常规PID和PD控制，实际电路中也有使用PIDD的。控制精度相对来说不是很高，而且每个系统都必须对应相应的KP，KI，KD，调节起来很麻烦，使用者同样会觉得很不方便。为了使磁悬浮轴承产品化，必须解决上述问题，任何人都能很方便的使用，必须把它做成象“傻瓜型设备一样的产品”，这就得首先解决控制器的问题。解决此问题就是使控制器智能化。智能化的内容包括硬件的智能化和软件的智能化。本文仅讨论控制器在控制算法方面的智能化问题以及实现手段，可为最终解决磁悬浮轴承智能化奠定
手把手教你DIY磁悬浮详细教程--吊悬式上推式
手把手教你DIY磁悬浮 吊悬电路图 R3为距离调节，这个距离是有一定的大小，小到磁铁会吸住上面的铁芯，大到上面电磁铁没有力吸住下机的磁铁。 R4 是放大调节器，在PID中可看作P。 R5R6组成电压中线中。 距离调节，也可这样做：R3去掉不用，直接调节A放大器的中线电压。 R8,C1这个值要通过调试才能达到完美。这个可增加稳定性 这个3503磁感应器在电动摩托车车把找到的，线性的，当没有磁力线通过时输出为电压的一半。
3503放在线圈（线圈可以加铁芯）的下面中心点，这个放置有正反面之分。吊悬用强磁铁。 线圈的圈数和线直径大慨个数，没有算出要多少才可以，多圈几圈正常下多可以用单组电路（整个完整电路应有两组这样的电路） 电路分析： 这个电路中可分成几个部份 R2,R3,D1,C1组成稳压供给3503和中线电压取样 A放大器与R8,R7组成输入放大 因霍尔是放在磁场中间，和霍尔自身的工艺因素，所出输不一定刚好是电压的一半，所以放大器的中性电压一定要用R6来调节 R9,R10,C3，组成PID Q1,Q3,B放大器可看成一个放大器，R1是RF，这样就好理解了，D2,D3是保护Q1,Q3的。 R11,R12,Q2,Q4,C放大器这是一组约为1：1放大，正好与B放大输出成反相 也可这样来说，后级的电路是推勉放大器 如果不用R11,R12,Q2,Q4,C放大器，这个电路其实就是吊悬电路改变而来的 在调试中先试一组电路 当磁铁在线圈上方左右移动时，手能感觉到磁铁被电磁铁在上方一个位置中吸卡住（有点轻微，要认真去感觉），调节R6可改变吸卡的位置，
霍尔放在相对一组线圈中间，上下也要居中（这个很关健） 如果线圈的磁力够推动磁铁的话可以放在下面大磁铁中（这个看起比较好看），但初做这个还是先放在大磁铁上面，当然这个前提是下面的环形磁铁的磁力足以托起上面的悬磁铁一定距离，够放住线圈。左右线圈输出的磁性是想反的。对悬磁铁来说正好一个线圈是拉，一个线圈是推。 当悬磁铁向左漂移时，电磁铁会把它拉到右过来（一个推，一个拉），当悬磁向右漂移时，电磁铁也会把它拉到左过来，这样的结果会使悬磁铁居在两个线圈拉力的中间。上下两个线圈也是这个道理。
小学科学二年级下册第五单元第16课《制作磁悬浮笔架》
小学科学二年级下册第五单元第16课《制作磁悬浮笔架》 皇华小学备课组坚永芹 教材分析： 通过对本册第二单元磁铁的学习，学生已基本了解了磁铁的基本性质，也初步尝试了利用磁铁的性质制作指南针为人类服务。但是在真实的生活情景下，磁铁的性质还有哪些真实应用，利用磁铁的性质还可以进行哪些发明和创新呢？本可利用磁悬浮笔架这个技术与工程活动，让学生了解科学、技术与工程活动紧密结合，能够为生活带来更多的便利，为什会带来更多的进步。 教学目标： 1.能利用磁铁美工刀等材料和工具,在教师的指导下完成磁悬浮笔架的制作。 2.能对自己和他人的作品提出改进建议。 3.能如实讲述事实，当发现事实与自己原有的想法不同时，能尊重事实,养成用事实说话的意识。 4.了解到人类可以利用科技产品让生活环境得到改善。 教学重难点： 重点：探究磁悬浮实验的工作原理。 难点：利用磁悬浮实验的工作原理，完成磁悬浮笔架的制作。 活动准备：环形磁铁、纸盒、美工刀，双面胶、铅笔 教学过程： 一、问题与猜测 教师先演示"小猫钓鱼"的游戏(用磁铁吸引曲别针) ,让学生回忆学过的有关磁铁的知识，再展示磁悬浮地球仪和磁悬浮飞机等，激发学生探究其中原理的欲望。 师:同学们,我们知道了每块磁铁上都有两个磁极。不同的磁极靠近时会相互吸引，相同的磁极靠近时会相互排斥。这节课,我们就来利用磁铁间的这种奇妙的性质,制作一个可以悬浮的笔架。 (教师板书:制作磁悬浮笔架。) （设计意图:带领学生回顾已学知识。从学生喜欢的玩具人手，激发学生的学习兴趣,引导学生对悬浮现象进行猜测和探究。） 二、探究过程
（一）设计磁悬浮笔架 1、师提问:我们手中的铅笔可以飘浮在空中吗?谁能想到好方法?(学生积极回答。) 师:同学们的想法真棒。 (学生交流讨论，积极回答环形磁铁同学们能根据它联想到什么呢? 2、老师演示。我们可以先把假笔套在环形磁铁中，再把磁铁放在纸盒中，这样它们就会相互推开使铅笔悬浮在空中了。 3、(救师展示材料:环形磁铁、纸盒美工刀，双面胶、铅笔)师:哪位同学能说说这些工具的名称?(学生积极交流回答。) 师:哪位同学知道这些材料的作用? (学生小组内积极交流讨论。) 4、教师总结:美工刀可以用来切制纸盒;铅笔可以用来绘制线条:直尺可以用来测量物体的直径和厚度:纸盒可以用来做磁悬浮笔架的底座:双面胶可以用来固定位置。 （二）制作磁悬浮笔架 师:同学们，在开始制作前,老师遇到了一个难题.需要同学们一起帮忙解决:怎样能把磁铁牢固地固定在纸盒上呢? (学生积极讨论、汇报。) 师:可以用双面胶把磁铁粘在纸盒上,但是这个方法还不是太牢固。哪位同学还有其他的想法? (学生回答。) 师:我们可以先用直尺测量出环形磁铁的厚度和长度，再用铅笔在纸盒上绘制出宽度与环形磁铁厚度相同的、长度与纸盒相同的长方形，然后用直尺测量出环形磁铁的直径，用蜡笔在绘制的长方形两侧画出长度略小于环形碰铁直径的长方形，最后用美工刀将纸盒上绘制的4个长方形挖出来。 师提出活动要求: (1)学生小组内分工合作，互相配合。 (2)不能用美工刀嬉戏打闹，制作过程中要注意安全。 (3)安装磁铁时,，要注意磁铁的南北极方向。 (4)调试笔筒上两块磁铁间的位置,直至笔筒能悬浮。提示学生注意操作规范和安全。)学生开展实验活动，教师巡视并适时指导。 （设计意图:教师通过设置问题，发散学生思维;通过设计磁悬浮笔架的活动指向,培养
磁悬浮系统建模及其PID控制器设计
《Matlab仿真技术》 设计报告 题目磁悬浮系统建模及其PID控制器设计 专业班级电气工程及其自动化 11**班 学号 201110710247 学生姓名 ** 指导教师 ** 学院名称电气信息工程学院 完成日期： 2014 年 5 月 7 日
磁悬浮系统建模及其PID控制器设计 Magnetic levitation system based on PID controller simulation 摘要 磁悬浮技术具有无摩擦、无磨损、无需润滑以及寿命较长等一系列优点，在能源、交通、航空航天、机械工业和生命科学等高科技领域有着广泛的应用背景。 随着磁悬浮技术的广泛应用，对磁悬浮系统的控制已成为首要问题。本设计以PID 控制为原理，设计出PID控制器对磁悬浮系统进行控制。 在分析磁悬浮系统构成及工作原理的基础上，建立磁悬浮控制系统的数学模型，并以此为研究对象，设计了PID控制器，确定控制方案，运用MATLAB软件进行仿真，得出较好的控制参数，并对磁悬浮控制系统进行实时控制，验证控制参数。最后，本设计对以后研究工作的重点进行了思考，提出了自己的见解。 PID控制器自产生以来，一直是工业生产过程中应用最广、也是最成熟的控制器。目前大多数工业控制器都是PID控制器或其改进型。尽管在控制领域，各种新型控制器不断涌现，但PID控制器还是以其结构简单、易实现、鲁棒性强等优点，处于主导地位。 关键字：磁悬浮系统；PID控制器；MATLAB仿真
一、磁悬浮技术简介 1.概述： 磁悬浮是利用悬浮磁力使物体处于一个无摩擦、无接触悬浮的平衡状态，磁悬浮看起来简单，但是具体磁悬浮悬浮特性的实现却经历了一个漫长的岁月。由于磁悬浮技术原理是集电磁学、电子技术、控制工程、信号处理、机械学、动力学为一体的典型的机电一体化高新技术。伴随着电子技术、控制工程、信号处理元器件、电磁理论及新型电磁材料的发展和转子动力学的进一步的研究，磁悬浮随之解开了其神秘一方面。 1900年初，美国，法国等专家曾提出物体摆脱自身重力阻力并高效运营的若干猜想--也就是磁悬浮的早期模型。并列出了无摩擦阻力的磁悬浮列车使用的可能性。然而，当时由于科学技术以及材料局限性磁悬浮列车只处于猜想阶段，未提出一个切实可行的办法来实现这一目标。 1842年，英国物理学家Earnshow就提出了磁悬浮的概念，同时指出：单靠永久磁铁是不能将一个铁磁体在所有六个自由度上都保持在自由稳定的悬浮状态。 1934年，德国的赫尔曼·肯佩尔申请了磁悬浮列车这一的专利。 在20世纪70、80年代，磁悬浮列车系统继续在德国蒂森亨舍尔测试和实施运行。德国开始命名这套磁悬浮系统为“磁悬浮”。 1966年，美国科学家詹姆斯·鲍威尔和戈登·丹比提出了第一个具有实用性质的磁悬浮运输系统。 1970年代以后，随着世界工业化国家经济实力的不断加强，为提高交通运输能力以适应其经济发展的需要，德国、日本、美国、加拿大、法国、英国等发达国家相继开始筹划进行磁悬浮运输系统的开发。 2009年时，国内外研究的热点是磁悬浮轴承和磁悬浮列车，而应用最广泛的是磁悬浮轴承。它的无接触、无摩擦、使用寿命长、不用润滑以及高精度等特殊的优点引起世界各国科学界的特别关注，国内外学者和企业界人士都对其倾注了极大的兴趣和研究热情。 2. 磁悬浮技术的应用及展望 20世纪60年代，世界上出现了3个载人的气垫车试验系统，它是最早对磁悬浮列车进行研究的系统。随着技术的发展，特别是固体电子学的出现，使原来十分庞大的控制设备变得十分轻巧，这就给磁悬浮列车技术提供了实现的可能。1969年，德国牵引机车公司的马法伊研制出小型磁悬浮列车模型，以后命名为TR01型，该车在1km 轨道上的时速达165km，这是磁悬浮列车发展的第一个里程碑。在制造磁悬浮列车的
16制作磁悬浮笔架教案
《制作磁悬浮笔架》 一、教学目标： 1、知识目标： 通过对磁悬浮工作原理的探究，帮助儿童掌握磁的相关知识 2、能力目标： 锻炼学生利用简单器材完成实验能力 3、思维目标： 通过以上两点提升学生的观察、分析的思维能力 二、教学重点与难点： 1、教学重点： 探究磁悬浮实验的工作原理。 2、教学难点： 探究磁悬浮列车的工作原理 三、教学设计： 从一个小魔术开始回顾磁铁的性质及其作用——利用磁铁的性质探究磁悬浮原理——了解磁悬浮列车的运行原理——激发学生的兴趣，制作完成磁悬浮笔成品知识拓展，让学生了解各国对磁悬浮技术的应用。 四、教学方法： 演示、验证式、讨论式教学 五、教学准备： 教师演示器材学生器材 工具材料工具材料 无磁悬浮笔套件无磁悬浮笔套件 六、教学过程： 1、复习前课： 2、课程兴趣点：磁铁为什么可以漂浮？ 3、引导质疑： 第一步通过演示一个小魔术，回顾磁铁的性质及其作用。 第二步利用磁铁的性质学习磁悬浮原理，并了解磁悬浮列车的运行原理。 第三步通过制作完成磁悬浮成品，激发学生的兴趣，并让学生了解各国对磁悬浮技术的应
用。 4、探究验证过程： ⑴实验器材：磁悬浮笔套件 ⑵实验目的：了解磁极同极相斥，异极相吸的性质 ⑶实验记录：当两磁铁靠近时，会出现两种情况，一种是两磁铁吸在一起，一种是上面的磁 铁悬浮起来。 学生实验：通过以上演示实验，让学生掌握实验规律，独立完成本节课实验（教师可以适当的点拨） 5、总结回顾： 磁悬浮也称作“磁浮”，是一种利用磁体间的吸引力和排斥力来使物件浮在空中的技术，还有利用电磁力的吸引或排斥，使物件不受引力束缚，从而自由浮动的。 6、拓展表达： （1）拓展视野： 磁悬浮列车是怎样运动的呢？当然靠磁力了，首先利用磁铁同性相斥的原理把列车悬浮 起来，再利用磁铁异性相吸、同性相斥的原理使列车前进，消耗了电能。根据我们现有的知 识可以这样理解，但是磁悬浮实际工作原理要复杂得多。 （2）表达知识： 磁悬浮就是运用磁体“同性相斥，异性相吸”的性质，使磁体具有抗拒地心引力的能力 悬浮起来。 七、板书设计： 磁悬浮 一、磁铁为什么可以漂浮？ 二、实验部分 1、了解磁极同极相斥，异极相吸的性质 三、总结 磁极：南极（S）、北极（N） 同极相斥，异极相吸 八、课后延伸： 课下总结整理磁铁在生活中的应用，通过本节课的学习，学生掌握磁悬浮的原理，回家 后可以利用相关材料制作磁悬浮玩具，并写出实验步骤。
自制磁悬浮装置
磁力悬浮器：玩儿的就是“气场”！ chxmright发表于 2010-12-07 18:59 DIYer:J_Hodgie 制作时间:3-4小时 制作难度:★★★★☆ GEEK指数:★★★★☆ 这件小小的DIY作品向我们展现了一个磁力悬浮器是如何“神奇”地让各种物体漂浮在空中，而且仅仅利用了一个小小的磁铁而已哦~~简单易行，效果却是相当不凡的，一定能让围观者“大吃一斤”……
话说该神器和悬浮地球仪很神似~~但是我DIY的神器是电磁铁和永久磁铁配合的结果——这比简单的将几个永久磁铁捆绑了事，声称自己可以悬浮任何物体要高级多了，不是夸夸其谈，看我后续介绍吧。 我找来了一个微控制器（PLC或是单片机随你便）和一个红外传感器来侦查悬浮物的悬停高度，然后通过微处理器来设定电磁铁的电流值，从而让它乖乖地悬停在空中～ 当然咯，悬浮物的悬浮位置还是和悬浮物的重量与磁性大小有关滴。把物体放在磁铁和传感器之间时，我可以通过一个开关来侦测高度从而确定电流强度。 当物体悬浮时，物体的重力和磁铁对物体产生的吸引力是相等的，所以我们选择悬浮物体的时候一定要找使用非工业电磁铁，用较小的电磁力就可以摆平的物体啦～～而且这个小装置还能够进行动态调整以便物体保持完美的悬浮高度。 从前我总是被商店橱窗里的悬浮地球仪深深吸引，奈何钱包不鼓啊。何况那种玩意儿还非得捆绑销售那个悬浮物，而不能悬浮自己喜欢的物品！ 因此呢，我决定自己利用磁铁DIY一个。先看看我的“神器”，酷吧？ 双向电梯 ? 5 制作悬浮物 ? 6 飘起来向大家去炫耀吧 ?7 DIYer签到处
1 工具和材料 ○ATMega168微控制器○1个16-20MHz 晶体管○28针插座 ○双路全H桥集成电路卡○1个NPN型功率三极管○2个电磁铁 ○1个双色发光二极管 ○2个红外发光二极管 ○2个红外光敏二极管 ○1个5V稳压器
(完整版)基于单片机的磁悬浮小球控制系统设计毕业设计
基于单片机的磁悬浮小球控制系统设计 摘要 随着越来越多的磁悬浮技术应用到现实生活中的各个领域，磁悬浮这个在几年前还是很陌生的一个词现在已经广为人知。磁悬浮以悬浮力产生的原理分类可以分为超导磁悬浮和常导磁悬浮。磁悬浮的控制系统是一个很复杂的问题。本文 研究的重点就是这两种磁悬浮的控制问题。 超导磁悬浮是利用处于超导状态下的超导体具有斥磁力的原理产生的。超导磁悬浮的悬浮物体就是超导体本身，所以超导磁悬浮的控制重点就落在了超导体上。本文从介绍超导磁悬浮的基本应用入手，逐步深入地介绍超导体的基本物理性质，然后介绍超导磁悬浮系统的控制方法、过程和原理。 与超导磁悬浮相比，常导磁悬浮的应用就更为广泛，因为常导磁悬浮的实现过程要简单得多。常导磁悬浮可以分为应用电磁铁的磁悬
浮和引用非电磁性磁铁（稀土永磁铁、普通磁铁等）的磁悬浮。但是由于电磁铁便于控制和利用，所以利用电磁铁的磁悬浮义勇更为广泛。本文在常导磁悬浮方面的研究是从一个实例入手，分析电磁铁式磁悬浮的原理，从而进一步研究电磁铁式磁悬浮的控制方法、过程和原理。 在本文的最后，我利用在大学里所学的知识，结合本文的研究重点——磁悬浮装置的控制问题，做出了一个简单的电磁悬浮装置。这个悬浮装置的原理是利用对电磁铁电流的控制来实现一个铁球在空中的来回反复运动，达到视觉上的悬浮效果。这虽然与实际的电磁铁悬浮控制方原理不同，但是利用这简单手段也能够达到相同的目的。这个实例给了我们一个启示：简单的演示实验装置也能够说明磁悬浮列车等高新技术的工作原理，磁悬浮并不是遥不可及的。 关键词：常导磁悬浮，超导磁悬浮，磁悬浮的控制，演示实验装置，磁悬浮列车
PID控制器设计磁悬浮小球控制系统
MATLAB课程设计 课程名称：采用PID控制器设计磁悬浮小球控制系统 学院：电气工程学院 学号：P101813409 姓名：徐敏敏 班级：10级自动化一班 指导教师：杨成慧老师
目录 摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 1.引言．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 2.系统分析与设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 5 2.1系统建模及仿真．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 2.2建立磁悬浮小球系统框图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7 2.3 PID控制系统．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8 2.4 仿真结果分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13 2.5 总结．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13 2.6 答谢．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13 3.参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14
摘要： 本文通过对一个磁悬浮小球的分析，简单的描述了磁悬浮列车的原理。控制要求通过调节电流使小球的位置始终保持在平衡位置。通过对磁悬浮小球系统进行数学建模，求出它的系统传递函数，采用PID算法设计调节器，对小球的稳定性进行了分析和仿真，在MATLAB平台仿真获得适当的PID参数范围，进行频域分析，使得磁悬浮小球系统处在平衡状态，在仿真过程中对PI,PD,及PID三种方式进行了比较和分析，对其加入扰动信号，即正弦扰动信号，观察输出波形，对扰动进行分析。本文通过对磁悬浮小球系统的分析，体现了MATLAB的强大功能，突出了它在运算以及作图仿真方面的优势。 关键字： MATLAB, PID控制器, 磁悬浮小球系统，稳定性 1.引言 磁悬浮列车的原理并不深奥。它是运用磁铁“同性相斥，异性相吸”的性质，使磁铁具有抗拒地心引力的能力，即“磁性悬浮”。将“磁性悬浮”这种原理运用在铁路运输系统上，使列车完全脱离轨道而悬浮行驶，成为“无轮”列车，时速可达几百公里以上。这就是所谓的“磁悬浮列车”，亦称之为“磁垫车”。由于磁铁有同性相斥和异性相吸两种形式，故磁悬浮列车也有两种相应的形式：一种是利用磁铁同性相斥原理而设计的电磁运行系统的磁悬浮列车，它利用车上超导体电磁铁形成的磁场与轨道上线圈形成的磁场之间所产生的相斥力，使车体悬浮运行的铁路；另一种则是利用磁铁异性相吸原理而设计的电动力运行系统的磁悬浮列车，它是在车体底部及两侧倒
磁悬浮模型
磁悬浮模型（6课时） 一、活动目的： 初步了解磁悬浮列车能悬浮的原理；通过模型的制作体会实际磁悬浮列车速度快的原因；锻炼解决实际问题的能力，锻炼动手实践能力。让学生体会到实验研究的艰辛，体会物理问题的解决不是一朝一夕的事情，需要长时间的不断努力与奋斗 二、课前准备： 1、学生准备材料：硬纸板、剪刀、透明胶带纸、30cm细线或细绳、长螺丝钉、拇指粗细的塑料管30cm长、牙膏盒 2、教师准备：统一购置磁铁、已完成的磁悬浮模型样本 三、科室安排：预计两课时，此模型学生要解决的问题较多，难度较大，根据实际情况可能需要3~4 课时完成。 四、活动安排 第一或第一、二课时主要任务 解决磁悬浮的轨道问题，后面课 时逐渐完成磁悬浮。. 每小组内商议轨道形状，可采取圆形或直线型。不论选用哪种形式的轨道，都要研究如何解决列车在斥力作用下偏离轨道的问题（这是本模型制作成败的关键，也是难度所在），各小组在确定轨道形状后，先从理论角度研究如何解决列车偏离轨道的问题。
备用方案：1、选择圆形轨道的，可采用公园玩具飞机的结构形式（如右图所示），即用塑料管将车体与轨道圆心连接，利用塑料管使车体始终悬浮于轨道上方，从而防止车体偏离轨道。制作技巧：塑料管长度等于或稍大于轨道半径，将塑料管一端粘在车体底部，另一端穿一小孔后架在长螺丝钉上，以螺丝钉作为转轴转动，螺丝钉经过轨道圆心，并穿透硬纸板且固定牢固。 2、选择直线型轨道：在轨道两侧间距等于车体宽度的距离上做两条纸板墙，利用纸板墙夹住车体，防止车体偏离轨道。 两种方案各有优势，圆形轨道做工相对复杂，但制作完成后，加上动力系统，列车则能连续运动。采用直线轨道的，制作工艺简单些，但列车运行距离受到限制，并且可能产生较大阻力，失去磁悬浮阻力小的特点。 第二或第三课时：完成车体的制作，完成车体与轨道的组合，最终完成磁悬浮模型的制作。 五、理论 1、磁悬浮的原理：磁体磁极间的相互作用力，即引力和斥力，实现悬浮。 2、磁悬浮特点：此项技术应用于列车，从而改变了传统列出的轮轨设计，使车体本身没有轮子，大大减小的阻力，是车速高达550km/h，可与飞机媲美。 六、制作过程 1、轨道设计：在纸板或木板中心位置固定一螺丝钉，以螺丝钉为圆
简易磁悬浮控制装置
2014年电子科技大学（第九届）电子设计竞赛试题 参赛注意事项 （1） 参赛队员认真填写参赛报名表，报名信息必须准确无误。 （2） 每队严格限制三人，开赛后不得中途更换队员和制作题目。 （3） 参赛队员可以借助互联网等工具进行辅助设计，但不得与其他参赛队进行 方案讨论和交流。 （4） 器件领取时间及地点：2014年清水河校区科研楼A431（5月17日、5月 18日9:00-12:00,15:00-18:00, 19:00-22:00） （5） 作品提交时间及地点：2014年6月8日在清水河校区科研楼A431（6月 8日9:00-12:00,15:00-17:00，19:00-22:00）提交作品，逾期提交即视为自动放弃比赛资格。提交时应包括：设计报告、制作实物。 简易磁悬浮控制装置（E 题） 一、任务 设计制作一个简易下推式磁悬浮及其控制装置。磁悬浮装置结构如下图所示（左图为正视图，右图为俯视图，俯视图中纸杯未画出）。环形磁铁A 位于最下方，用于提供主要磁力，四个线圈B 放在环形磁铁A 之上，当四个线圈通电后，产生磁力用于控制强磁铁C ，，使强磁铁C 悬浮于空中，纸杯D 粘贴在强磁铁C 上，用于盛放物体，霍尔传感器E 用于检测强磁铁C 位置，返回信号用于控制线 A 环形磁铁 B 线圈 D E 霍尔传感器
二、要求 1. 基本要求： （1）将强磁铁C放于该装置中，可用肉眼观测出强磁铁C处于明显悬浮状态； （2）强磁铁C处于悬浮状态时间不少于60s； （3）增设四个按键，控制强磁铁C向x轴、y轴某一指定方向摆动。 2. 发挥部分 （1）在纸杯D一侧粘贴一枚一元硬币，使纸杯D与强磁铁C所组成的系统中心发生偏移，此时纸杯D与强磁铁C所组成的系统仍能稳定悬浮， 悬浮时间不少于60s； （2）在此系统一侧放置电风扇，要求纸杯D能在有风条件下保持悬浮状态超过60s。改变电风扇与系统之间距离，测量纸杯D保持悬浮状态时 电风扇可摆放的最近距离；； （3）控制纸杯D以图示z轴为轴发生陀螺进动； （4）增加强磁铁C悬浮位置控制，使强磁铁C可向x轴或y轴某一指定方向移动，并能显示强磁铁C当前位置坐标； （5）外观精美、别致，节能； （6）其他。 三、说明 （1）题目为应用性、开放性试题，希望参赛者发挥想象力和创造力； （2）环形磁铁A可使用现成环形永磁体，也可使用亚克力板等板材，粘贴强磁铁产生所需磁场； （3）强磁铁C直径应小于30mm，可采用钕磁铁作为强磁材料。环形磁铁A （或亚克力板材）直径应小于150mm； （4）发挥部分（1）中硬币粘贴，可使用透明胶进行粘贴； （5）发挥部分（2）中，测试时使用同一电风扇，档位设为一确定档位，测试过程中只改变电风扇与系统距离； （6）基础部分（3）中摆动，指强磁铁可向某一方向移动，之后处于稳定状态。此稳定状态所处位置可为移动之前位置，亦可为移动之后位置。 若移动之后强磁铁没有自动弹回原位置，则视为发挥部分（4）中所述 移动。若能完成发挥部分（4），则基础部分（3）直接得满分。 （7）陀螺进动指下图所示运动。发挥部分（3）中，若偏转角θ越大，则此
挑战DIY 极限,我做的磁悬浮 磁悬浮原理
磁悬浮原理 磁悬浮想法由来已久，就是用磁力克服重力让物体悬空，但真正做起来并不容易，主要原因是没有稳定的平衡点。要达到悬浮，必须是稳定的悬浮。也就是说，用一个力（或位移）在任何方向上（上下左右前后等）来（小）扰动被悬浮物，都会有一个恢复力，使得外力撤消后重新恢复平衡。
我见过的磁悬浮可以分成有源的和无源的两大类，前者比如反馈式的，用光电、磁电等手段检测到被悬浮物体偏离正常悬浮点后，通过调节电磁铁的电流来使得物体保持在悬浮点附近，因此需要用电。这样的悬浮从道理上看，与开直升飞机悬停没什么区别。 无源悬浮又分为超导悬浮和普通磁悬浮两类，前者是靠超导体的完全抗磁性来达到的，超导体和磁体之间就像安装了弹簧一样。简单说就是任何磁铁在超导体附近的移动都会在超导体表面产生电流，而这个感生电流所产生的磁场阻碍磁铁的运动，因此磁铁就与超导体相对静止。 普通磁悬浮又可分成两类，排斥悬浮和吸引悬浮。排斥悬浮有成品可买到，就是所谓的陀螺悬浮。其原理是用五块大磁铁（比如四角四块N极向上、中间一块S极向上）在悬浮空间上方产生一个磁场谷（对N极向下的悬浮磁铁周围排斥力强但中间弱），那么只要被悬浮磁铁的极性得到保持，就可以成功悬浮。但处
于自由状态的磁铁会上下反转，把排斥力变成吸引力，结果悬浮就失败。解决这一问题的办法就是把悬浮磁铁做成陀螺，保证在运转期间极性不反转，这样才能悬浮起来。这个“玩具”我很早也买过，悬浮需要技巧，陀螺的重量要通过垫片调整到误差在0.1g之内才能悬浮，而且要求底座很平。 以上悬浮要么需要能量，要么需要不会持久保持的条件（超导的低温、陀螺的旋转），因此都不是永久悬浮方案。 最后一种，就是吸引悬浮。但吸引悬浮中，两块磁铁的吸引力基本上是与距离的平方成反比的，尽管吸力与重力有一个平衡点，但为非稳定平衡。 为了解决这一问题，需要用反磁性物质制造一个局部的稳定空间。 我先给出我的试验过程和结果，过一会儿再讲具体原理，并给出另一个制作实例。 1、花90元买来500克分析纯的铋粒。实际上用不了这么多，也用不着这么纯，但只有这个可买。
磁悬浮控制系统设计——自动控制原理大作业
原题 原题图片 物理背景描述 对于上图所示的磁悬浮系统,如果钢球在参考位置附近有很小的位移时,影像探测器上的电压e(伏特)由球的位移x（米)决定,即e=100x。 作用在钢球上向上的力f(牛顿）由电流i（安培）以及位移共同决定,其近似关系为f= 0.5i+20x 功率放大器为压流转换装置，其输入输出关系为i=u+V0。 钢球质量m=20（克），地球表面的重力加速度为g=9.8（牛顿／千克)。 其中V0为恒定偏置电压,以保持钢球处于平衡状态时的位移x=0。 问题的描述 以电压ｕ为控制信号，位移x为输出信号,建立系统的传递函数;以影像探测器输出电压e为反馈信号，并给定参考位移(输入)信号ｒ,构成闭环负反馈系统。试设计适当的控制器,使得闭环系统满足下列性能指标: 跟踪阶跃信号的稳态误差为零，跟踪单位斜坡信号的稳态误差小于０.01; 单位阶跃响应的超调量不大于3０％，过渡过程时间不大于1秒(?=2%)。
求控制器的传递函数。 问题推导 1．当x=0，r=0时： e=0,u=0; i=V0; f=0.5V0; 0.5V0?mg=m d 2x dt2 =0； mg=0.5V0 2．系统闭环传递函数： u=r?e; i=r?e+V0=r+V0?100x; f=0.5r+0.5V0?50x+20x=0.5r+0.5V0?30x; F=f?mg=0.5r+0.5V0?30x?mg=m d 2x dt2 ; m d2x dt2 +30x=0.5r+0.5V0?mg; (mg=0.5r) m d2x dt2 +30x=0.5r；取拉氏变换 G(s)=x(s) r(s)=0.5 ms2+30 ; （m=0.02kg） G(s)=25 s2+1500 3.系统开环传递函数 前向通道传递函数： F=f?mg=m d2x dt2 ; 20x+0.5i?mg=m d2x dt2 ; 20x+0.5u+0.5V0?mg=m d2x dt2 ; （mg=0.5r) m d2x dt2 ?20x=0.5r; 取拉氏变换 G(s)=x(s) r(s)=0.5 ms?20 ; (m=0.02kg) G(s)=25 s2?1000开环传递函数:
磁悬浮水泵的制作方法
图片简介: 本技术提供了一种磁悬浮水泵，包括泵头、泵体、连接轴、转子、定子电机和隔离套；所述泵头盖合在隔离套的开口上；隔离套置于泵体与泵头中；隔离套将泵体与泵头内的空腔分隔成泵腔和防水腔；转子置于泵腔中；连接轴贯穿于转子中，连接轴两端分别与泵头、隔离套底部固定连接；定子电机设置在防水腔内，用以驱动泵腔内的转子转动；转子上部固定设有叶轮，叶轮的下盖板上开有平衡孔。本技术中，转子高速转动时泵腔内的空气会随着水流的推动由出水口快速的排出，可减少由空气产生的噪音，转子在稳定的转动下通过与电机调节达到平衡，使转子上下平面不会与泵头、隔离套产生摩擦，悬空在泵头与隔离套之间，提高了泵的降噪功能和使用寿命。 技术要求 1.一种磁悬浮水泵，其特征在于，包括泵头(1)、泵体(2)、连接轴(3)、转子(4)、定子电机(5)和隔离套(6)；所述泵头(1)盖合在隔离套(6)的开口上；隔离套(6)置于泵体(2)与泵头(1)中；隔离套(6)将泵体(2)与泵头(1)内的空腔分隔成泵腔和防水腔；转子(4)置于泵腔中；连接轴(3)贯穿于转子(4)中，连接轴(3)两端分别与泵头(1)、隔离套(6)底部固定连接；定子电机(5)设置在防水腔内，用以驱动泵腔内的转子(4)转动； 转子(4)上部固定设有叶轮，叶轮包括下盖板(41)和设置在下盖板上的叶片(42)，下盖板(41)与转子(4)固定连接，下盖板(41)上开有平衡孔(411)。 2.根据权利要求1所述的一种磁悬浮水泵，其特征在于，所述叶轮还包括上盖板(43)，上盖板(43)连接在叶片(42)上部，上盖板(43)与下盖板(41)平行设置。
3.根据权利要求2所述的一种磁悬浮水泵，其特征在于，所述平衡孔(411)设置有多个，多个平衡孔(411)绕着转子(4)的旋转中心均匀分布。 4.根据权利要求1所述的一种磁悬浮水泵，其特征在于，所述转子(4)和连接轴之间开有引流孔(44)。 5.根据权利要求4所述的一种磁悬浮水泵，其特征在于，所述引流孔(44)设有多个，多个引流孔(44)绕着转子(4)的旋转中心均匀分布。 技术说明书 一种磁悬浮水泵 技术领域 本技术涉及微型泵技术领域，具体涉及一种磁悬浮水泵。 背景技术 水泵是输送液体或使液体增压的机械,它将原动机的机械能或其他外部能量传送给液体，使液体能量增加。传统水泵在工作过程中，会由于机械件与转子的相互磨擦或转子在水中高速转动下产生的气蚀，产生难听的噪音，对工作环境造成巨大的噪声污染，减少产品使用寿命。 综上所述，急需一种磁悬浮水泵以解决现有技术中存在的问题。 技术内容 本技术目的在于提供一种磁悬浮水泵，以解决水泵工作时噪音大的问题，增加水泵使用寿命。
磁悬浮模型制作说明
一篇来自国外的点子DIY作品，一名电子学高手制作的磁悬浮玩具，简单翻译了一下，有具体制作的教学步骤，看了教程以后你应该也可以轻松DIY一个漂浮在空中的小作品了！这个装置结合了永磁铁和电磁铁，利用一个微控制器和一个IR感应器，当内部装有磁铁的小物体放在电磁铁的下方，IR感应器就会感应到物体的存在，微控制器就会启动电磁铁并调整磁力大小，当小物体受到向上的磁力和向下的重力相同时，它就会漂浮在空中，漂浮的位置和高度取决于重量和磁力大小。 就像在商店里卖的漂浮地球仪一样，它可以让带有磁铁的物体浮在空中，只不过这个装置结合了永磁铁和电磁铁，利用一个微控制器和一个IR感应器，当内部装有磁铁的小物体放在电磁铁的下方，IR感应器就会感应到物体的存在，微控制器就会启动电磁铁并调整磁力大小，当小物体受到向上的磁力和向下的重力相同时，它就会漂浮在空中，漂浮的位置和高度取决于重量和磁力大小。 下面的图片和文字是一名电子学高手教大家如何轻松DIY一个漂浮在空中的小玩具。 资料来源：https://www.360docs.net/doc/122967941.html,/id/Electromagnetic-Floater/
1 工具和材料 ○ATMega168微控制器○1个16-20MHz 晶体管○28针插座 ○双路全H桥集成电路卡○1个NPN型功率三极管
○2个电磁铁 ○1个双色发光二极管 ○2个红外发光二极管 ○2个红外光敏二极管 ○1个5V稳压器 ○2个平行板电容 ○1个SPST电路转换开关○1个NO按钮 ○1个470欧姆电阻 ○1个5欧姆电阻 ○1个面包板 ○2个小盒 ○有机玻璃
○焊锡 ○热熔胶 ○钢丝铜线圈 ○乙烯软管 ○3个以上稀土磁铁，用于基座（规格：直径1/4"×厚度1/4"）○2个以上稀土磁铁，用于悬浮物（规格：直径1/2"×厚1/8"）●电烙铁 ●热熔胶枪
磁悬浮的原理及制作
磁悬浮的原理及制作 磁悬浮想法由来已久，就是用磁力克服重力让物体悬空，但真正做起来并不容易，主要原因是没有稳定的平衡点。要达到悬浮，必须是稳定的悬浮。也就是说，用一个力（或位移）在任何方向上（上下左右前后等）来（小）扰动被悬浮物，都会有一个恢复力，使得外力撤消后重新恢复平衡。 我见过的磁悬浮可以分成有源的和无源的两大类，前者比如反馈式的，用光电、磁电等手段检测到被悬浮物体偏离正常悬浮点后，通过调节电磁铁的电流来使得物体保持在悬浮点附近，因此需要用电。这样的悬浮从道理上看，与开直升飞机悬停没什么区别。 无源悬浮又分为超导悬浮和普通磁悬浮两类，前者是靠超导体的完全抗磁性来达到的，超导体和磁体之间就像安装了弹簧一样。简单说就是任何磁铁在超导体附近的移动都会在超导体表面产生电流，而这个感生电流所产生的磁场阻碍磁铁的运动，因此磁铁就与超导体相对静止。 普通磁悬浮又可分成两类，排斥悬浮和吸引悬浮。排斥悬浮有成品可买到，就是所谓的陀螺悬浮。其原理是用五块大磁铁（比如四角四块N极向上、中间一块S极向上）在悬浮空间上方产生一个磁场谷（对N极向下的悬浮磁铁周围排斥力强但中间弱），那么只要被悬浮磁铁的极性得到保持，就可以成功悬浮。但处于自由状态的磁铁会上下反转，把排斥力变成吸引力，结果悬浮就失败。解决这一问题的办法就是把悬浮磁铁做成陀螺，保证在运转期间极性不反转，这样才能悬浮起来。这个“玩具”我很早也买过，悬浮需要技巧，陀螺的重量要通过垫片调整到误差在0.1g之内才能悬浮，而且要求底座很平。 以上悬浮要么需要能量，要么需要不会持久保持的条件（超导的低温、陀螺的旋转），因此都不是永久悬浮方案。 最后一种，就是吸引悬浮。但吸引悬浮中，两块磁铁的吸引力基本上是与距离的平方成反比的，尽管吸力与重力有一个平衡点，但为非稳定平衡。
青岛版《科学》六制二年级下册16.《制作磁悬浮笔架》教学设计
16.制作磁悬浮笔架 【教材分析】 《制作磁悬浮笔架》是青岛版小学科学（五四学制）二年级下册《科技产品》单元的第 二课时，主要是引导学生会利用磁铁、美工刀等材料和工具，动手制作完成磁悬浮笔架。 教材分三部分：第一部分是问题与猜测，借助“为什么它们能悬浮在空中呢？”引发学生对悬浮现象的猜想。第二部分是探究与实践，呈现了两名学生设计磁悬浮笔架的讨论图， 同时呈现了制作磁悬浮笔架需要用到的材料和工具：环形磁铁、纸盒、美工刀、直尺、双面 胶、铅笔、塑料条。目的在引导学生利用提供的材料和工具，通过口述、图示等方式表达自 己的设计与想法，并完成任务。让学生意识到动手制作前需要先设计规划，动手之前先动脑。设计完毕后进行制作，引领学生制作并调试自己的磁悬浮笔架，引领学生在基于设计并制作 完成作品的过程中，需要经历多次调试和安装，才能达到最终的完美呈现。第三部分是拓展与创新，以提出对作品评价和改进的活动指向，并且“利用磁铁的性质，还可以进行什么 样的制作和发明？”引领学生对作品进行评价并提出改进建议，完善各自的作品。使学生 养成倾听他人意见，乐于与他人分享的品质。同时利用所学知识和技能继续拓展思维，激发学生创造力。 【学生分析】 前一课学生已经对圆珠笔的结构进行了探究学习，探究能力和设计能力都有了一定的基础，对圆珠笔的特点和结构有了一定的认知，具备了一定的知识储备，同时学生对于将磁悬浮技术应用在笔上产生了浓厚的兴趣，因此学生具备较好的学习动力。 【教学目标】 科学概念目标： 会利用磁铁、美工刀等材料和工具，动手制作完成磁悬浮笔架。 科学探究目标： 能对自己和他人的作品提出改进建议。 情感态度价值观： 能如实讲述事实，当发现事实与自己原有的想法不同时，能尊重事实，养成用事实说话的意识。 科学、技术、社会与环境目标：
自制磁悬浮无线输电教具的设计和制作
自制磁悬浮无线输电教具的设计和制作 邵静怡苏颖瞳梁国烈（岭南师范学院） 摘要：本教具利用了三点式电感震荡电路、电流的磁效应、电磁感应定律以及永磁体的同级互相排斥的原理来实现磁悬浮的无线输电。可应用于电流的磁效应、电磁感应定律的教学、磁体磁性教学以及磁悬浮的原理的教学中。 关键词：三点式电感震荡电路电流的磁效应电磁感应定律永磁铁 在人教版高中物理（选修3-2）第四章第四节法拉第电磁感应定律、第五节电磁感应现象的两类情况以及人教版高中物理（选修3-1）第三章第二节磁感应强度、第四节通电导线和磁场中受到的力的物理教学中,由于电流的磁效应、电磁感应定律以及磁铁的性质都是比较抽象的，并且电流的磁效应、电磁感应定律都是高中教学的重点以及难点。为了帮助学生更好的理解电流的磁效应，电磁感应定律的原理以及应用，方便他们牢固地掌握电生磁以及磁生电的相关知识，教师需要做好电流的磁效应以及电磁感应的课堂演示实验。但是，在物理课堂的教学中，目前还没有能同时满足以上几节课教学的教具，因此本小组借鉴前人的一些教具、网络资源以及模拟电子技术的相关内容，设计并制作了磁悬浮无线输电这个教具。一、自制磁悬浮无线输电教具 的设计和制作 本教具的外部结构是一个塑料瓶子以及粘在瓶子外沿的两根笔芯，其作用是为悬浮瓶盖提供接力点，如图（a）。瓶子的瓶盖以及悬浮的瓶盖中都各粘有八块圆形磁体。用于悬浮的瓶盖外沿绕有线圈，并且连接上发光二极管，构成次级线圈的电路，如图（b）。
1)无线输电原理： 电路图如图（A），总的来说本教具就是三点式电感震荡电路产生随时 间变化电流，其波形大致为正弦波的 电流，如图（B），变化的电流通过初级电感线圈，由电流的磁效应可知， 初级电感线圈就会产生磁场。由于电 流每经过半个周期就会变一次方向， 所以每半个周期，由初级线圈产生的 磁场方向就会改变一次,如图（g）。 由电流的磁效应的规律可知，由电流 磁效应产生的磁场的场强与通过电感 线圈的电流成正相关，所以初级线圈 产生的场强也大致为与电流的变化周 期一致的正弦波，如图（C）。变化的磁场再通过次级线圈，由电磁感应定 律e=n(dΦ)/(dt)，可知次级线圈会产生的感应电动势并且没经过半个周期，方向就会改变一次。所以无论次级线圈的绕线方向如何，都会有电流正向 通过发光二极管，那么二极管都会发光。 工作电路是三点式电感震荡电路，其电路特点是：频率范围宽、容易起振，但输出含有较多高次调波，波形 较差。常用于产生几十兆赫以下的正