磁力攪拌器是用于液體混合的實(shí)驗(yàn)室儀器，主要用于攪拌或同時(shí)加熱攪拌低粘稠度的液體或固液混合物。其基本原理是利用磁場(chǎng)的同性相斥、異性相吸的原理，使用磁場(chǎng)推動(dòng)放置在容器中帶磁性的攪拌子進(jìn)行自旋運(yùn)動(dòng)（市場(chǎng)上的攪拌子式的磁力攪拌均為此種方式），從而達(dá)到攪拌液體的目的。

 

　　可能你會(huì)有疑問，為什么是要通過轉(zhuǎn)子自選，而不是轉(zhuǎn)子圍繞燒杯中心做圓周運(yùn)動(dòng)來達(dá)到攪拌的目的？文檔后面我們通過放實(shí)物來解答。

 

　　市場(chǎng)上的磁力攪拌大都為電機(jī)帶動(dòng)磁鐵旋轉(zhuǎn)進(jìn)而吸引攪拌子旋轉(zhuǎn)，這種方法易于實(shí)現(xiàn)，但隨之而來的有體積大、有噪聲、效率不高等問題，于是參考網(wǎng)上資料，設(shè)計(jì)了一款類似于無刷電機(jī)的攪拌機(jī)。下圖為初代產(chǎn)品（慢速狀態(tài)）

 

　　磁力攪拌器的工作原理大家可能都了解過，這里再簡(jiǎn)單介紹一下

 

　　利用交變的磁場(chǎng)帶動(dòng)磁性轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，攪拌機(jī)的工作原理與之類似，利用開關(guān)管控制3對(duì)6個(gè)勵(lì)磁線圈交替導(dǎo)通每?jī)蓚€(gè)線圈反串聯(lián)在一起即可構(gòu)成一對(duì)NS進(jìn)而產(chǎn)生對(duì)轉(zhuǎn)子的吸引。

 

　　硬件設(shè)計(jì)

 

　　每對(duì)線圈用一個(gè)H橋驅(qū)動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)磁性攪拌子正反轉(zhuǎn)的控制。驅(qū)動(dòng)H橋用了兩個(gè)3極管可以產(chǎn)生互補(bǔ)輸出，不僅增強(qiáng)了驅(qū)動(dòng)能力，還保證了每個(gè)橋臂上下兩個(gè)管子不會(huì)同時(shí)導(dǎo)通

 

　　單片機(jī)最小系統(tǒng)電路

 

　　加入了溫度傳感器，可以實(shí)時(shí)檢測(cè)攪拌液體的溫度

 

　　還有一些交互模塊如按鍵、oled、藍(lán)牙等，用以調(diào)速等操作，可有可無。

 

　　軟件設(shè)計(jì)

 

　　驅(qū)動(dòng)程序類似于步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)程序，有單步，半步，和雙步等驅(qū)動(dòng)方式

 

　　使用過步進(jìn)電機(jī)的一定都知道步進(jìn)電機(jī)如果要達(dá)到的一定速度話，需要加速啟動(dòng)，攪拌機(jī)同樣也是的，寫了個(gè)簡(jiǎn)單的加速程序

 

　　磁力攪拌器的后期調(diào)試

 

　　1、線圈對(duì)轉(zhuǎn)子的吸引力不是很強(qiáng)，如果離線圈稍微遠(yuǎn)一些別無法驅(qū)動(dòng)，此時(shí)每相線圈導(dǎo)通時(shí)的電流為150mA。

 

　　于是將原本反接串聯(lián)的線圈改為反接并聯(lián)，電流變?yōu)?70mA，吸引力滿足需求

 

　　2、轉(zhuǎn)子不能維持在中間位置，雖然偏一下不影響轉(zhuǎn)速但轉(zhuǎn)子如果碰到杯壁就需重新加速，影響使用

 

　　于是分析了一下這個(gè)問題為原理上的問題，如果在中間兩邊磁場(chǎng)力是平衡的，但如果有輕微的擾動(dòng)，就會(huì)使一邊距離減小，而磁力與距離成正比，正反饋，就會(huì)越來越偏，解決辦法為換一個(gè)大些的燒杯或者使用凹底的燒杯

 

　　所以不使用圓周運(yùn)動(dòng)的原因?yàn)椋河捎诰€圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度有限會(huì)使得轉(zhuǎn)子由一相到下一相的最小時(shí)間是固定的，而且圓周運(yùn)動(dòng)脫離磁力不可維持，所以難以將速度加起來，效果比不上轉(zhuǎn)子的自旋。