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    • 1.1 實驗現(xiàn)象
    • 1.2 同學們討論
    • 2.1 電磁力公式
    • 2.2 計算舉例
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智能車競賽 | 電磁鐵與目標板

2022/03/07
342
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本文收到了參加全國大學生智能車同學反映智能車模在搬運目標板過程中,使用電磁鐵吸附目標板過程中出現(xiàn)的問題。表現(xiàn)在如果電磁鐵中間隔有KT板,則會 影響電磁鐵吸附目標板效果。如何解決這個問題呢?下面給出幾種辦法。

01 問題提出

1.1 實驗現(xiàn)象

卓大大晚上好!我是20屆的老隊員,冒昧向您請教一個問題 智能視覺組的待搬運物體所用的kt 板的厚度具體是幾毫米?(規(guī)則上是5毫米以下) 經(jīng)測試,用85kg 吸力的電磁鐵無法吸起5毫米的kt 板(背面貼走1mm的碳鋼板),據(jù)了解,多位同學也遇到了類似的問題。

▲ 圖1  直接吸鐵片,沒有問題的

 

▲ 圖2  反過來,隔了一個KT板就無法吸附了

能否具體規(guī)定一下kt 板的厚度,以保證不同分賽區(qū)準備道具的統(tǒng)一性,使同學們正常發(fā)揮,避免糾紛。謝謝卓大大!

1.2 同學們討論

▲ 圖2.1 不如直接將打印的紙板粘貼在鐵片上

 

▲ 圖2.2 加了KT板吸附不起來

 

▲ 圖2.3 距離影響磁力

 

02 線圈磁力

2.1 電磁力公式

在  Solenoid (Electromagnet) Force Calculator  給出了電磁線圈對鐵磁物質(zhì)所產(chǎn)生的磁場吸引力公式。

其中:

  • :真空磁導率常數(shù) :磁場吸引力,牛 :線圈匝數(shù) :電磁鐵電流,A :面積,長度單位任選 :電磁鐵與鐵磁物質(zhì)之間的距離,長度單位任選

由于公式中分子上面積 與分母上距離 單位量綱可以抵消,所以只要它們選擇相同的單位即可。

從上面計算公式來看,電磁吸力與線圈的匝數(shù)以及工作的電流的乘積的平方成正比,與電磁線圈面積成正比,與距離的平方成反比。

2.2 計算舉例

在 Solenoid (Electromagnet) Force Calculator 網(wǎng)頁上還給出了一個在線計算小工具。

比如計算一個500匝,橫截面積為10平方厘米的線圈,在通有1A的電流情況下,對于空氣間隙為1厘米的鐵塊可以產(chǎn)生的電磁力算力約為1.57牛頓。

▲ 圖3.1.1 計算結(jié)果

同樣,在 Solenoid (Electromagnetic) Force Calculator 網(wǎng)頁上,也給出了計算小程序。

▲ 圖3.2.2 電磁線圈作用力的計算小程序

 

03 解決方案

本文收到了參加全國大學生智能車同學反映智能車模在搬運目標板過程中,使用電磁鐵吸附目標板過程中出現(xiàn)的問題。表現(xiàn)在如果電磁鐵中間隔有KT板,則會 影響電磁鐵吸附目標板效果。如何解決這個問題呢?下面給出幾種辦法。

  • 直接在鐵板上粘貼目標物圖片,中間不再含有KT板。這樣就可以減少電磁鐵與鐵片之間的距離,提高電磁鐵吸引力;
  • 去除貼片,只有KT板。這樣車模作品可以采用真空吸附搬運目標圖片;
  • 采用機械夾鉗從KT板側(cè)面鏟取目標板,夾持后完成搬運。

▲ 圖3.1 電磁鐵

大家對此有什么好的建議,也可以在留言中給出。

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公眾號TsinghuaJoking主筆。清華大學自動化系教師,研究興趣范圍包括自動控制、智能信息處理、嵌入式電子系統(tǒng)等。全國大學生智能汽車競賽秘書處主任,技術(shù)組組長,網(wǎng)稱“卓大大”。