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：線圈板、信號(hào)放大及驅(qū)動(dòng)板、MicroPython、無線充電模塊、浮子（LED燈）。

線圈板：主要安裝了永磁鐵、四個(gè)線圈和三個(gè)霍爾元器件。
信號(hào)放大及驅(qū)動(dòng)板：采集來的信號(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)來驅(qū)動(dòng)線圈。
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方向的線圈供一定的電壓值及流過X線圈的電流方向。
LED燈浮子：就是我們要漂浮的強(qiáng)磁鐵。

原理結(jié)構(gòu)圖

工作過程：

當(dāng)無浮子時(shí)，水平方向的霍爾元件把無浮子信號(hào)送至單片機(jī)，單片機(jī)無任何輸出，驅(qū)動(dòng)板也處于無輸出狀態(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方向的線圈供一定的電壓值及流過X線圈的電流方向。由于X方向的兩個(gè)線圈是同名端相連，當(dāng)有電流流過時(shí)，X方向線圈對(duì)浮子的作用就呈現(xiàn)為左邊線圈拉右邊線圈推。同理，浮子偏上任何一個(gè)方向時(shí)，線圈都會(huì)呈現(xiàn)出把浮子推或拉到中心位置的狀態(tài)。

四個(gè)線圈也會(huì)形成一個(gè)中心點(diǎn)，電路設(shè)計(jì)以及線圈的制作和安裝，到后來的電路調(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)際過程中通過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，那就沒法漂浮了！

實(shí)物效果圖

采樣和PWM輸出采用中斷來完成。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供電部分是采用無線充電模塊來實(shí)現(xiàn)的，在某寶購買即可，磁懸浮硬件部分也是在網(wǎng)上購買的，具體可以參考上面原理自己制作。