单线圈电磁摆

      哔站视频链接电磁摆原理分析、电流计算及相关分享。

      这款电磁摆有两个特点：第一，超级省电，1800毫安时电池能够连续工作197天；第二，可扩展性非常高，我自己就用这个电路做过刷步器，无刷电机模型，摩天轮。这是复刻自己几年前的作品，最开始的版本是17年做的，已经没有记录了。最近的记录是19年的翻新，因为17年用的是电视机电路板的拆机件，而电路工作是依靠电容充放电，拆机电容用两年就没有容量了，所以就翻新了一下，全部换成新的器件。

      这是19年的视频截图，可以看见摆上有一个分叉的支架，是用来夹住小米手环的，一天可以刷十万步，其实远远不止十万步，但是十万到顶了，软件步数不往上加了。刷步是哪一年开始的我不记得了，但是因为它我2020年3月在蚂蚁森林种下了第一棵树。19年这款现在还在家里工作，完全正常。

      关于电路原理，我有请UP主刘工讲模电帮忙分析过了，大家可以去看看他的视频，我也简单说一下我的理解吧。刘工的分析。

      这是电路图

      首先当磁铁经过线圈，线圈会感应出一个电流，这个电流是交变的，可以通过电容，所以会经过C4、C5、R6构成回路。当正半周时Q3基极被感应电压拉高，Q3被导通，使Q1基极被拉低，Q1导通，而Q1导通会把Q2基极拉高，Q2导通，Q2导通又会把Q1基极拉低，形成正反馈，Q1Q2被完全导通。此时就同时发生了两件事，第一是Q1发射极被拉低，C6通过R7R8和Q4发射结冲电，电容有个特性，充电的一瞬间可以看作短路，所以Q4基极会被拉低一瞬间，随后又被R8拉高截至，在被拉低的一瞬间Q4会导通，线圈得电，摆获得推力；第二是C2通过Q1被R2放电，C2电压跌至不足以维持Q1Q2Q3导通，Q1Q2Q3全部截至，然后C2通过R1被充电，电路进入下一个循环。

      根据电路原理可以知道，线圈的工作需要线圈自己提供一个上升沿脉冲来启动，所以电路的工作电流跟摆的周期有很大的关系，而周期跟摆长有关系，摆长越长周期越长，也就越省电，还有一种办法可以控制周期，那就是配重，摆上端比下端重量越重，周期越长。如果两边对称就能做出无刷电机模型，就不再是一个摆，而是转一整圈。

      另外底板上两个固定焊盘是带电的，这也就是说，我们可以在支架上做设计，单片机LED都可以往上放。还可以给支架做半孔，或者在摆轴接触支架的地方焊接一根排针，让摆轴搭在排针上。那就更好玩了，说明摆上也能做设计了，发光摩天轮什么的。但是要注意的是当摆上带电后就不能用普通二极管当摆轴了，一旦放反就会直接短路，可以用气体放电管或者双向触发二极管。

      关于电路及制作目前只想到这么多，接下来计算一下工作电流。首先说明一下我这个线圈是拆中间继电器的，型号是IEC255,24V。开源里有一个PCB线圈，因为中间继电器十几块一个，太贵了不划算，PCB线圈实测阻值是23欧姆，要多串联几个，不然工作电流太大了。

      驱动部分实测工作电流是0.14毫安，我这款线圈的电阻是650欧姆，根据欧姆定律，电池电压取平均值4V除以650等于6毫安。然后根据波形可以看出每一秒线圈工作40毫秒，使用加权平均数就可以算出平均电流，0.14X0.96+（0.14+6）X0.04/0.96+0.04，等于0.1344加0.2456/1，等于0.38。那么电路的平均工作电流就是0.38毫安，如果用200毫安时的电池，工作时间就是200除以0.38，等于526小时，也就是526除以24，等于22天。200毫安时可以24小时不间断工作22天，可见这个电路有多省电了。

      电路工作波形(Q4集电极)