磁悬浮地球仪底座驱动电路板分析

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tsinghuazhuoqing 发表于 2021/12/26 23:21:58 2021/12/26
【摘要】 在 磁悬浮地球仪拆解 中给出了一款磁悬浮地球仪的内部结构。其中驱动次悬浮地球仪旋转电路板是以LM358为核心进行设计。这款电路的工作模式令人留下了几个疑点: 旋转电路如何能够同步驱动地球仪旋转? 电路...

磁悬浮地球仪拆解 中给出了一款磁悬浮地球仪的内部结构。其中驱动次悬浮地球仪旋转电路板是以LM358为核心进行设计。这款电路的工作模式令人留下了几个疑点:

  • 旋转电路如何能够同步驱动地球仪旋转?
  • 电路如何能够适应不同转速下的周期驱动能力?

 

01电路分析


LM356双运放的管脚分布如下图所示,了解它的分布为后面分析电路提供参考。

▲ LM358 封装以及内部功能图

▲ LM358 封装以及内部功能图

1.从PCB到SCH

电路板核心是以双运放 LM358 为基础设计的。电路板对外有三个接口:

  • 电源接口:左上方:GND(左),+12V(右)
  • 线圈1接口:左下
  • 线圈2接口:右下

▲ 驱动板的正面和反面

▲ 驱动板的正面和反面

通过对比元器件的位置以及相互连接关系,借助于万用表的通断功能,大体分析电路板电路如下图所示:

其中U1:A利用外接的相互耦合的电感形成多谐振荡器;U1:B则是根据U1:A的输出进行反向为驱动L1提供差动电压。

调试中,通过调节P1使其U1:A处于临界放大,在接通L1,L2的时候,U1便开始振荡。

▲ 小电路板的等效电路图

▲ 小电路板的等效电路图

通过测量,可以看到U1:A在临界状态下,它的两个输入电压都是在5mV左右。这个工作电压得益于LM356的输入级的工作形式。

下图是从LM356的DATASHEET中给出的LM356的内部等效结构图,由于它的输入端口是PNP晶体管,所以它的输入电压可以是小于0V的。

▲ LM358内部功能图

▲ LM358内部功能图

下面的表格给出了LM356的输入公模电压范围是从0V开始的。所以前面电路中U1:A的工作电压在0V左右,U1:A仍然处于放大状态。

▲ LM358工作特性:输入公模电压范围

▲ LM358工作特性:输入公模电压范围

下图是测量U1;A的输出电压。
▲ 测量OPAM LM356运放1输出波形

▲ 测量OPAM LM356运放1输出波形

 

02驱动外部悬吊磁铁


通过改变悬吊磁铁的选线长度,可以修改悬摆的频率。通过这种方式测试驱动电路是否能够适应外部机械运动的周期。

▲ 驱动悬吊磁铁

▲ 驱动悬吊磁铁

▲ 驱动悬吊的磁铁

▲ 驱动悬吊的磁铁

▲ 驱动悬吊磁铁

▲ 驱动悬吊磁铁

▲ 驱动悬吊磁铁

▲ 驱动悬吊磁铁

测试了不同频率下的悬摆,该电路都可以周期的驱动悬摆摆动。

这说明该电路能够适应不同频率机械系统的周期运动。

 

※ 结论


通过分析电路板的电路,说明该电路振荡的原理。

通过测试不同摆长悬吊磁铁,验证了该电路能够适应不同机械周期振荡的形式。

只要外部周期运动的物体他们的周期比电路自发振荡周期短(小于3秒钟),该电路就可以不停地完成运动的驱动。

▲ 电路从静止到启动,逐步推动悬吊磁铁摆动

▲ 电路从静止到启动,逐步推动悬吊磁铁摆动

文章来源: zhuoqing.blog.csdn.net,作者:卓晴,版权归原作者所有,如需转载,请联系作者。

原文链接:zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/107414567

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