今天講解電磁擺的電路原理，并采用單線(xiàn)圈電磁擺作為案例。

這款“電磁擺”有兩個(gè)特點(diǎn)：

第一，超級省電，1800毫安時(shí)電池能夠連續工作197天；

第二，可擴展性非常高，我用這個(gè)電路做過(guò)：刷步器，無(wú)刷電機模型，摩天輪。

電磁擺電路原理

關(guān)于電磁擺的電路原理

當磁鐵經(jīng)過(guò)線(xiàn)圈，線(xiàn)圈會(huì )感應出一個(gè)電流，這個(gè)電流是交變的，可以通過(guò)電容，所以會(huì )經(jīng)過(guò)C4、C5、R6構成回路。

當正半周時(shí)，Q3基極被感應電壓拉高，Q3被導通，使Q1基極被拉低，Q1導通；Q1導通會(huì )把Q2基極拉高，Q2導通；Q2導通會(huì )把Q1基極拉低，形成正反饋，Q1Q2被完全導通。此時(shí)就同時(shí)發(fā)生了兩件事：

第一是Q1發(fā)射極被拉低，C6通過(guò)R7R8和Q4發(fā)射結沖電，電容有個(gè)特性，充電的一瞬間可以看作短路，所以Q4基極會(huì )被拉低一瞬間，隨后又被R8拉高截止，在被拉低的一瞬間Q4會(huì )導通，線(xiàn)圈得電，擺獲得推力；

第二是C2通過(guò)Q1被R2放電，C2電壓跌至不足以維持Q1Q2Q3導通，Q1Q2Q3全部截止，然后C2通過(guò)R1被充電，電路進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。

電路工作波形(Q4集電極)

根據電路原理可以知道，線(xiàn)圈的工作需要線(xiàn)圈自己提供一個(gè)上升沿脈沖來(lái)啟動(dòng)，所以電路的工作電流跟擺的周期有很大的關(guān)系，而周期跟擺長(cháng)有關(guān)系，擺長(cháng)越長(cháng)周期越長(cháng)，也就越省電。

還有一種辦法可以控制周期，那就是配重，擺上端比下端重量越重，周期越長(cháng)。

如果兩邊對稱(chēng)就能做出無(wú)刷電機模型，就不再是一個(gè)擺，而是轉一整圈。另外底板上兩個(gè)固定焊盤(pán)是帶電的，這也就是說(shuō)，我們可以在支架上做設計，單片機LED都可以往上放。還可以給支架做半孔，或者在擺軸接觸支架的地方焊接一根排針，讓擺軸搭在排針上，那就更好玩了。說(shuō)明擺上也能做設計了，發(fā)光摩天輪什么的。

但是要注意！當擺上帶電后就不能用普通二極管當擺軸了，一旦放反就會(huì )直接短路，可以用氣體放電管或者雙向觸發(fā)二極管。

接下來(lái)計算一下工作電流。

首先說(shuō)明一下我這個(gè)線(xiàn)圈是拆中間繼電器的，型號是IEC255 24V。開(kāi)源里有一個(gè)PCB線(xiàn)圈，因為中間繼電器十幾塊一個(gè)，太貴了不劃算，PCB線(xiàn)圈實(shí)測阻值是23歐姆，要多串聯(lián)幾個(gè)，不然工作電流太大了。

驅動(dòng)部分實(shí)測工作電流是0.14毫安，我這款線(xiàn)圈的電阻是650歐姆。

根據歐姆定律，電池電壓取平均值4V÷650=6毫安。然后根據波形可以看出每一秒線(xiàn)圈工作40毫秒，使用加權平均數就可以算出平均電流，0.14X0.96+（0.14+6）X0.04/0.96+0.04=0.1344+0.2456/1=0.38。那么電路的平均工作電流是0.38毫安。

如果用200毫安時(shí)的電池，工作時(shí)間就是200÷0.38=526小時(shí)，也就是526÷24=22天。

200毫安時(shí)可以24小時(shí)不間斷工作22天，可見(jiàn)這個(gè)電路有多省電了。

設計圖

驅動(dòng)原理圖

驅動(dòng)PCB

線(xiàn)圈4層

支架

有人說(shuō)，這個(gè)單線(xiàn)圈電磁擺可以做成偽永動(dòng)機，你怎么看？