上拉式磁悬浮制作经历与踩坑~（基于stm32f103, Arduino 和51没...
最近在做上拉式磁悬浮，但是在csdn还有arduino中文社区上搜了一圈，好像没什么类似的，索性做完后就来记录一下我的经历吧，说不定可以给大家避避雷。首先放一张常见不常见的几种方案，图片来自阿莫论坛，图中第三种不科学（电磁铁产生的磁场会干扰霍尔，而第二种上下两个霍尔可以抵消这种影响，我刚开始就是踩得这个坑），第四种太过少见也不是很了解。最经常见到的就是第一种和第二种。还用一种是在2的上面放一个磁铁去“拉”下方磁铁以抵消重力（参考下推式的原理）
在这里插入图片描述我自己采用的是第二种，因为这种可以实现一体化（第一种需要上下两个部分。
https://img-blog.csdnimg.cn/6ddf748668224131bf8f223f921e75f0.JPG?x-oss-process=image/watermark,type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s,shadow_50,text_Q1NETiBAc2VjdHJ1ZS4=,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16#pic_center
踩坑：
先说说踩得坑；首先，做上拉式磁悬浮需要一个架子，重点来了，这个架子一定要结实可靠，不然极度搞心态（别问我怎么知道的555）
给大家看一下我的架子，淘宝六块钱买的5跟木头，然后用热熔胶拼的：
https://img-blog.csdnimg.cn/920840062ed94370923af13c3e46700d.jpg?x-oss-process=image/watermark,type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s,shadow_50,text_Q1NETiBAc2VjdHJ1ZS4=,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16#pic_center
2、一定要共地！
3、板子上有AD的一般可以不用买信号放大器了，我买的是LM358模块，买回来发现没有用处。（32自带的好像是12位ADC，8位ADC的转换精度不确定需不需要，建议看看硬件手册）
4、杜邦线，洞洞板，热熔胶什么的多买点，反正也便宜，以后也能用。省的等快递时间
5、线圈会发热，如果是用热熔胶固定的霍尔元件得注意隔热（我是垫了层木板）
过程：
然后开始加工过程，我朴素的（简陋的）实践经验告诉我，一个这样的系统需要五部分，
控制部分（MCU，我用的正点原子的32Mini开发板)；
传感部分（我用的线形霍尔503，直接接到板子上的ADC，通过软件滤波，注意32的adc接入电压最好不要超过3.3v）;
驱动部分（我用的L298N成品模块）；
电源部分（我用的一个12v转3.3v，5v的电源模块，外部12v电源是一个3-24v可调电源）
运动部分（这里是电磁铁，我用的是之前买好的成品线圈 ，有铁芯）
然后将硬件固定到洞洞板上，两个霍尔元件用线引出来（线最好长点）先不要固定。之后将洞洞板固定到架子上，然后先通电调试，之后写代码读取传感器示数 :
我基本上都是用的正点原子的官方代码库，如果有问题的可以留言，看见就回（跪求大佬指正）。
#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "sys.h"
#include "usart.h"
#include "adc.h"
#include "pwm.h"
#include "key.h"
u16 PID_Cal(PID *pp,u16 adc_2,u16 adc_1);
u16 pwm_next_val=0;
int main(void)
{
u8 t=0;
u16 adcx,adcx2;
u32 ERR;
pp.SetPoint=500; pp.P=12.2; pp.I=0; pp.D=29; //这个参数不是很好
pp.LastError=0;
//float temp;
delay_init(); //延时函数初始化
uart_init(9600); //串口初始化为9600
LED_Init(); //初始化与LED连接的硬件接口
Adc_Init(); //ADC初始化
KEY_Init();
//TIM1_PWM_Init(899,0);//不分频。PWM频率=72000/(899+1)=80Khz
LED0=0;
while(1)
{
adcx=Get_Adc_Average(ADC_Channel_1,3);
adcx2=Get_Adc_Average(ADC_Channel_2,3);
printf("显示ADC的值%d\n",adcx);
printf(" \r\n");
printf("显示ADC22的值%d\n",adcx2);
printf(" \r\n");
ERR = adcx2-adcx;
printf("差值--上减下%d\n",ERR);
printf(" \r\n\r\n\r\n\r\n");
delay_ms(200);
ERR += 1;
}
}
之后连接好两个霍尔，把他们紧挨着放到一块，正常情况下两个应该非常接近（最多相差一二），我之前的霍尔可能是因为焊接的问题，两个的示数相差了几十。
然后把线圈通电，在通电（有磁力）的情况下安装两个霍尔。要求安装固定后两者的差值也要尽可能地小（最多不超过十），然后断电，看看断电后两者的差值如何，如果还是十以内的话就没问题。
之后就是写控制代码了，常见的是PID控制里面的PD控制，不要积分项。关于PID控制算法可以百度下其他文章，我已经枉为自动化学生了55.
比如：
https://www.arduino.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=12813&highlight=PID
https://blog.csdn.net/qq_39200996/article/details/81477223
http://openedv.com/forum.php?mod=viewthread&tid=309084&highlight=pid
给大家看一个网上淘来的代码（上拉式真的好少呀）：
#include<iom16v.h>
#include<macros.h>
#include"12864.h"
#include"INIT.h"
#include"ADC.h"
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
int ads,m;
int kp=139;ki=0,kd=260;
int temp=0;
int pid(int input)
{
//输入范围：
//输出范围：
static int n1,n2,n3,res;
n1=176-input;
res=22+kp*n1/64+kd*(n1-n2);
n3=n2;
n2=n1;
return res;
}
void main(void)
{
static int shur,diandwn,dianup;
ADC_init();
IO_init();
LCD_init();
PORTB&=~0x01;
PORTB|=0x02;
Delay_ms(200);
//display_map(QQ);
//Delay_ms(20000);
LCD_Clr_All();
while(1)
{
getdata();
DDRD|=0X30;
TCCR1A=0X63;
TCCR1B=0X1B;
OCR1A=99;
shur=AD+AD-129;
temp=pid(shur);
if(shur<=131)temp=0;
if(temp>99)temp=99;
if(temp<0)temp=0;
OCR1B=temp;
//QF;
}
}
再给大家看下我的代码，参数没调好，不算很稳定：
typedef struct PID {
float SetPoint;
float P; //
float I; //
float D; //
int LastError;
int sumERROR;
} PID;
PID pp;
u16 PID_Cal(PID *pp,u16 adc_2,u16 adc_1);
u16 pwm_next_val=0;
int main(void)
{
u8 t=0;
u16 adcx,adcx2;
u32 ERR;
pp.SetPoint=500; pp.P=12.2; pp.I=0; pp.D=29; pp.LastError=0; //2.7,70.1.1,10 pp.SetPoint=500; pp.P=3.1; pp.I=0; pp.D=126;
//SetPoint=500; pp.P=12.3; pp.I=0; pp.D=27
//float temp;
delay_init(); //延时函数初始化
uart_init(9600); //串口初始化为9600
LED_Init(); //初始化与LED连接的硬件接口
Adc_Init(); //ADC初始化
KEY_Init();
TIM1_PWM_Init(899,0);//不分频。PWM频率=72000/(899+1)=80Khz
while(1)
{
adcx=Get_Adc_Average(ADC_Channel_1,3);
adcx2=Get_Adc_Average(ADC_Channel_2,3);
if(adcx<1900){
pwm_next_val=PID_Cal(&pp,adcx2,adcx);
TIM_SetCompare1(TIM1,pwm_next_val);
}
else{
pwm_next_val = 899;
TIM_SetCompare1(TIM1,pwm_next_val);
}
delay_us(200);
ERR += 1;
t=KEY_Scan(0); //得到键值
switch(t)
{
case KEY0_PRES:
LED1 = !LED1;
printf("显示yixiliePWM的值%d\n",pwm_next_val);
printf(" \r\n");
break;
case KEY1_PRES:
break;
case WKUP_PRES:
break;
default:
break;
}
}
}
u16 PID_Cal(PID *pp, u16 adc_2, u16 adc_1)
{
int dERROR=0, ERROR=0,mid_pid_val=0;
ERROR=pp->SetPoint-(adc_2-adc_1);//当前误差,用于比例计算
//pp->sumERROR+=ERROR; //误差和,用于积分计算
dERROR=ERROR-pp->LastError; //误差偏差,用于微分运算
pp->LastError=ERROR;
mid_pid_val=300+pp->P*ERROR+pp->D*dERROR;//计算PID的值
if(mid_pid_val>0){
//GP7 = 0;
if(mid_pid_val>899)
{
mid_pid_val=899;
}
}
else if(mid_pid_val<0){
//GP7 = 1;
mid_pid_val = 0;
}
mid_pid_val = 899-mid_pid_val;//其实是阈值，阈值之前不输出
return mid_pid_val;
}
之后就是调pid参数了，每个人的硬件都不同，所以参数也不尽相同，而且我的也一言难尽，不足为训，唯一的一点经验是先调到抖动（类似自控的等幅振荡），之后再慢慢的增大Kd,减小Kp。如有不对还请大佬指出来，感谢。
想到什么其他的了会随后补充~
另外附上图片几张以供参考，还有其他人的我感觉值得参考的我也会贴上链接：
https://img-blog.csdnimg.cn/683fbb3bdf5b4f5db30b5827ef59b02d.jpg?x-oss-process=image/watermark,type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s,shadow_50,text_Q1NETiBAc2VjdHJ1ZS4=,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16#pic_center
https://img-blog.csdnimg.cn/23ff0c1bac064373b9898868a1a546ea.jpg?x-oss-process=image/watermark,type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s,shadow_50,text_Q1NETiBAc2VjdHJ1ZS4=,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16#pic_center
https://img-blog.csdnimg.cn/97682396a87b4a6990bc88583ef2bcc9.jpg?x-oss-process=image/watermark,type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s,shadow_50,text_Q1NETiBAc2VjdHJ1ZS4=,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16
另外两个链接，感觉他们做的都挺好的：
https://www.amobbs.com/thread-4552606-1-1.html
https://arduino.ncnynl.com/archives/201603/374.html
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