磁悬浮地球仪控制初步测试

■ 背景介绍

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通过 磁悬浮地球仪拆解 获得一个磁悬浮地球仪的磁悬浮框架。在 磁悬浮地球仪底座驱动电路板分析 之后，下面对于所剩下的电磁铁+HALL部分进行初步测试，为之后的实验做准备。

^{▲ 磁悬浮地球仪框架以及对外的接口}

01初步实验

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1.参数测量

(1)电磁铁线圈参数

• 直流电阻：10.5Ω
• LCR（1kHz）： 16mA, 62Ω

(2)霍尔特性测试

由于原来所使用的HALL器件型号未知，初步测试它的输出显得不正常。即输出总是饱和到5V（也许这是原来的磁悬浮地球仪不工作的主要原因），为了之后的实验，将HALL器件更换成 3503 .

^{▲ 将悬架上的HALL器件更换成3505线性HALL器件}

下面是HALL3503的主要参数：

^{▲ HALL3503 主要的参数}

2.测试电磁铁与HALL输出

为了测量不同极性下电磁铁的电流与HALL输出之间的关系，使用了 极性切换继电器 切换电磁铁绕组的电流方向。

利用DP1308输出+12V电源驱动电磁铁，由于DP1308只能够输出最大1.0A的电流，根据测量线圈的直流电阻为10Ω，因此实验的电压设定在±9V的范围。

^{▲ 实验面包板上的连接关系}

首先在电磁铁空载的时候，也就是将地球仪从电磁铁移开，测量CM全施加电压与HALL输出电压之间的关系。

^{▲ 施加在电磁线圈的电压与HALL输出电压之间的关系}

将地球仪的（北极）吸附在电磁铁上，重新的量HALL的输出与线圈施加电压之间的关系：

^{▲ 施加在电磁线圈的电压与HALL输出电压之间的关系}

将上述两次测试的结果绘制在一起，可以明显看到当地球仪吸附在电磁铁上的时候，HALL的输出就饱和了。

^{▲ 电磁线圈的电压与HALL输出 前面两次实验的结果绘制在一起}

在电磁下施加一个小型的磁铁，如下图所示，重新测试线圈的电压与HALL的输出之间的关系：

^{▲ 在小型的磁铁的偏置下测量线圈的电压与HALL的输出之间的关系}

将三次的测量结果叠加在一张图上绘制进行对比：

^{▲ 三次线圈两端的电压与HALL输出之间的关系}

#!/usr/local/bin/python
# -*- coding: gbk -*-
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# TEST1.PY                     -- by Dr. ZhuoQing 2020-07-18
#
# Note:
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from headm import *
from tsmodule.tsvisa        import *
from tsmodule.tsstm32       import *

dp1308open()
dp1308p6v(0)
dp1308p25v(0)

printf("Begin to measure:")
printf(meterval())

setv = linspace(-9, 9, 500)
negativeflag = 0

voltdim =[]
halldim = []

for v in setv:
    if v < 0:
        v = -v
        if negativeflag == 0:
            negativeflag = 1
            dp1308p6v(5)
    else:
        if negativeflag == 1:
            negativeflag = 0
            dp1308p6v(0)

    dp1308p25v(v)
    time.sleep(1)

    meter = meterval()

    voltdim.append(meter[0])
    halldim.append(meter[2])
    printff(v, meter)

tspsavenew('hall', volt=voltdim, hall=halldim)
dp1308p6v(0)
dp1308p25v(0)

#------------------------------------------------------------
plt.plot(voltdim, halldim)
plt.xlabel("Coild Voltage(V)")
plt.ylabel("Hall Output(V)")
plt.grid(True)
plt.tight_layout()
plt.show()

#------------------------------------------------------------
#        END OF FILE : TEST1.PY
#============================================================

※ 结论

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通过对于原来的HALL进行更换，可以获得HALL的输出与施加在电磁铁的电压之间的关系。

由于地球仪北极的磁铁的磁芯比较强，所以当地球仪与电磁铁本身吸和的时候，使得HALL 3503的输出饱和，此时，电磁铁实际上对于地球仪的就失去了控制能力。