今天講解電磁擺的電路原理，并采用單線圈電磁擺作為案例。

這款“電磁擺”有兩個(gè)特點(diǎn)：

第一，超級(jí)省電，1800毫安時(shí)電池能夠連續(xù)工作197天；

第二，可擴(kuò)展性非常高，我用這個(gè)電路做過：刷步器，無刷電機(jī)模型，摩天輪。

電磁擺電路原理

關(guān)于電磁擺的電路原理

當(dāng)磁鐵經(jīng)過線圈，線圈會(huì)感應(yīng)出一個(gè)電流，這個(gè)電流是交變的，可以通過電容，所以會(huì)經(jīng)過C4、C5、R6構(gòu)成回路。

當(dāng)正半周時(shí)，Q3基極被感應(yīng)電壓拉高，Q3被導(dǎo)通，使Q1基極被拉低，Q1導(dǎo)通；Q1導(dǎo)通會(huì)把Q2基極拉高，Q2導(dǎo)通；Q2導(dǎo)通會(huì)把Q1基極拉低，形成正反饋，Q1Q2被完全導(dǎo)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R7R8和Q4發(fā)射結(jié)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(dǎo)通，線圈得電，擺獲得推力；

第二是C2通過Q1被R2放電，C2電壓跌至不足以維持Q1Q2Q3導(dǎo)通，Q1Q2Q3全部截止，然后C2通過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(jù)電路原理可以知道，線圈的工作需要線圈自己提供一個(gè)上升沿脈沖來啟動(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(zhǎng)有關(guān)系，擺長(zhǎng)越長(zhǎng)周期越長(zhǎng)，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(zhǎng)。

如果兩邊對(duì)稱就能做出無刷電機(jī)模型，就不再是一個(gè)擺，而是轉(zhuǎn)一整圈。另外底板上兩個(gè)固定焊盤是帶電的，這也就是說，我們可以在支架上做設(shè)計(jì)，單片機(jī)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。說明擺上也能做設(shè)計(jì)了，發(fā)光摩天輪什么的。

但是要注意！當(dāng)擺上帶電后就不能用普通二極管當(dāng)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。

接下來計(jì)算一下工作電流。

首先說明一下我這個(gè)線圈是拆中間繼電器的，型號(hào)是IEC255 24V。開源里有一個(gè)PCB線圈，因?yàn)橹虚g繼電器十幾塊一個(gè)，太貴了不劃算，PCB線圈實(shí)測(cè)阻值是23歐姆，要多串聯(lián)幾個(gè)，不然工作電流太大了。

驅(qū)動(dòng)部分實(shí)測(cè)工作電流是0.14毫安，我這款線圈的電阻是650歐姆。

根據(jù)歐姆定律，電池電壓取平均值4V÷650=6毫安。然后根據(jù)波形可以看出每一秒線圈工作40毫秒，使用加權(quán)平均數(shù)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，可見這個(gè)電路有多省電了。

設(shè)計(jì)圖

驅(qū)動(dòng)原理圖

驅(qū)動(dòng)PCB

線圈4層

支架

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