本文目的是通過(guò)磁懸浮技術(shù)的理論研究，讓跟多的人認(rèn)識(shí)磁懸浮，了解磁懸浮。通過(guò)本文的理論知識(shí)的介紹，我自己設(shè)計(jì)制作了一個(gè)簡(jiǎn)單的磁懸浮裝置，用于實(shí)現(xiàn)磁懸浮原理。通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的裝置就能實(shí)現(xiàn)磁懸浮原理，讓人們認(rèn)識(shí)到磁懸浮并不是遙不可及的。本文的意義是通過(guò)對(duì)磁懸的原理分析，結(jié)合自做的小裝置，希望更多采用磁懸浮技術(shù)產(chǎn)品應(yīng)用到高校的實(shí)驗(yàn)室和日常生活中。讓人們更多的認(rèn)識(shí)磁懸浮，普及磁懸浮知識(shí)。

　　了解磁懸浮的基本知識(shí)，磁懸浮技術(shù)的應(yīng)用，磁懸浮技術(shù)在國(guó)外以及在國(guó)內(nèi)的發(fā)展情況。了解超導(dǎo)體的性質(zhì)，超導(dǎo)磁懸浮的基本原理，并且結(jié)合實(shí)際中應(yīng)用最廣泛的超導(dǎo)磁懸浮列車說(shuō)出其具體的工作原理。了解常導(dǎo)磁懸浮的基本知識(shí)及實(shí)現(xiàn)原理，并且能夠?qū)ΜF(xiàn)有的常導(dǎo)磁懸浮列車了解出其工作原理。理論分析在超導(dǎo)/常導(dǎo)磁懸浮系統(tǒng)中的控制過(guò)程，方法。學(xué)生根據(jù)自己所學(xué)習(xí)到的知識(shí)設(shè)計(jì)一個(gè)小模型，用來(lái)演示磁懸浮現(xiàn)象。整個(gè)裝置用于解釋和說(shuō)明磁懸浮原理和現(xiàn)象。通過(guò)這個(gè)裝置，使磁懸浮的演示實(shí)驗(yàn)內(nèi)容更加豐富。

　　隨著越來(lái)越多的磁懸浮技術(shù)應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)生活中的各個(gè)領(lǐng)域，磁懸浮這個(gè)在幾年前還是很陌生的一個(gè)詞現(xiàn)在已經(jīng)廣為人知。磁懸浮以懸浮力產(chǎn)生的原理分類可以分為超導(dǎo)磁懸浮和常導(dǎo)磁懸浮。磁懸浮的控制系統(tǒng)是一個(gè)很復(fù)雜的問(wèn)題。本文研究的重點(diǎn)就是這兩種磁懸浮的控制問(wèn)題。

　　超導(dǎo)磁懸浮是利用處于超導(dǎo)狀態(tài)下的超導(dǎo)體具有斥磁力的原理產(chǎn)生的。超導(dǎo)磁懸浮的懸浮物體就是超導(dǎo)體本身，所以超導(dǎo)磁懸浮的控制重點(diǎn)就落在了超導(dǎo)體上。本文從介紹超導(dǎo)磁懸浮的基本應(yīng)用入手，逐步深入地介紹超導(dǎo)體的基本物理性質(zhì)，然后介紹超導(dǎo)磁懸浮系統(tǒng)的控制方法、過(guò)程和原理。

　　與超導(dǎo)磁懸浮相比，常導(dǎo)磁懸浮的應(yīng)用就更為廣泛，因?yàn)槌?dǎo)磁懸浮的實(shí)現(xiàn)過(guò)程要簡(jiǎn)單得多。常導(dǎo)磁懸浮可以分為應(yīng)用電磁鐵的磁懸浮和引用非電磁性磁鐵（稀土永磁鐵、普通磁鐵等）的磁懸浮。但是由于電磁鐵便于控制和利用，所以利用電磁鐵的磁懸浮義勇更為廣泛。本文在常導(dǎo)磁懸浮方面的研究是從一個(gè)實(shí)例入手，分析電磁鐵式磁懸浮的原理，從而進(jìn)一步研究電磁鐵式磁懸浮的控制方法、過(guò)程和原理。

　　在本文的最后，我利用在大學(xué)里所學(xué)的知識(shí)，結(jié)合本文的研究重點(diǎn)——磁懸浮裝置的控制問(wèn)題，做出了一個(gè)簡(jiǎn)單的電磁懸浮裝置。這個(gè)懸浮裝置的原理是利用對(duì)電磁鐵電流的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)鐵片在空中的來(lái)回反復(fù)運(yùn)動(dòng)，達(dá)到視覺(jué)上的懸浮效果。這雖然與實(shí)際的電磁鐵懸浮控制方原理不同，但是利用這簡(jiǎn)單手段也能夠達(dá)到相同的目的。這個(gè)實(shí)例給了我們一個(gè)啟示：簡(jiǎn)單的演示實(shí)驗(yàn)裝置也能夠說(shuō)明磁懸浮列車等高新技術(shù)的工作原理，磁懸浮并不是遙不可及的。

　　在這個(gè)設(shè)計(jì)中，電磁鐵，開(kāi)關(guān)電路，電源和小鐵片組成整個(gè)系統(tǒng)。當(dāng)電磁鐵開(kāi)始通電時(shí)，就會(huì)使電磁鐵產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng)，把小鐵片向電磁鐵吸引。開(kāi)關(guān)電路的作用是控制通過(guò)電磁鐵的電流的通與斷，從而實(shí)現(xiàn)小鐵片在電磁鐵中間來(lái)回的運(yùn)動(dòng)。開(kāi)關(guān)電路以時(shí)間來(lái)控制電流的斷開(kāi)與導(dǎo)通，這雖然與真實(shí)的磁懸浮列車的電流控制方法有些不同，但是只要通過(guò)調(diào)整開(kāi)關(guān)電路的時(shí)間參數(shù)、調(diào)整鐵片在離磁鐵的距離，也可能實(shí)現(xiàn)鐵片在電磁鐵下的短時(shí)間的懸浮。

　　555定時(shí)器的工作原理：

　　當(dāng)2腳，即比較器A2的反相輸入端加進(jìn)電位低于?VDD的觸發(fā)信號(hào)時(shí)，則VT9、VTll導(dǎo)通，給雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器中的VTl4提供一偏流，使VTl4飽和導(dǎo)通，它的飽和壓降Vces箝制VTl5的基極處于低電平，使VTl5截止，VTl7飽和，從而使VTl8截止，VTl9導(dǎo)通，VT20完全飽和導(dǎo)通，VT21截止。因此，輸出端3腳輸出高電平。此時(shí)，不管6端（閾值電壓）為何種電平，由于雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（VTl4-VTl7）中的4．7kΩ電阻的正反饋?zhàn)饔茫╒Tl5的基極電流是通過(guò)該電阻提供的），3腳輸出高電平狀態(tài)一直保持到6腳出現(xiàn)高于?VDD的電平為止。當(dāng)觸發(fā)信號(hào)消失后，即比較器A2反相輸入端2腳的電位高于?VDD，則VT9、VTll截止，VTl4因無(wú)偏流而截止，此時(shí)若6腳無(wú)觸發(fā)輸入，則VTl7的Vces飽和壓降通過(guò)4.7kΩ電阻維持VTl3截止，使VTl7飽和穩(wěn)態(tài)不變，故輸出端3腳仍維持高電平。同時(shí)，VTl8的截止使VT6也截止。當(dāng)觸發(fā)信號(hào)加到6腳時(shí)，且電位高于?VDD時(shí)，則VTl、VT2、VT3皆導(dǎo)通。此時(shí)，若2腳無(wú)外加觸發(fā)信號(hào)使VT9、VTl4截止，則VT3的集電極電流供給VTl5偏流，使該級(jí)飽和導(dǎo)通，導(dǎo)致VTl7截止，進(jìn)而VTl8導(dǎo)通，VTl9、VT2。都截止，VT21飽和導(dǎo)通，故3腳輸出低電平。當(dāng)6腳的觸發(fā)信號(hào)消失后，即該腳電位降至低于?VDD時(shí)，則VTl、VT2、VT3皆截止，使VTl5得不到偏流。此時(shí)，若2腳仍無(wú)觸發(fā)信號(hào)，則VTl5通過(guò)4.7kΩ電阻得到偏流，使VTl5維持飽和導(dǎo)通，VTl7截止的穩(wěn)態(tài)，使3腳輸出端維持在低電平狀態(tài)。同時(shí)，VTl8的導(dǎo)通，使放電級(jí)VT6飽和導(dǎo)通。通過(guò)上面兩種狀態(tài)的分析，可以發(fā)現(xiàn)：只要2腳的電位低于?VDD，即有觸發(fā)信號(hào)加入時(shí)，必使輸出端3腳為高電平；而當(dāng)6腳的電位高于?VDD時(shí)，即有觸發(fā)信號(hào)加進(jìn)時(shí)，且同時(shí)2腳的電位高于?VDD時(shí)，才能使輸出端3腳有低電平輸出。4腳為復(fù)位端。當(dāng)在該腳加有觸發(fā)信號(hào)，即其電位低于導(dǎo)通的飽和壓降0.3V時(shí)，VT8導(dǎo)通，其發(fā)射極電位低于lV，因有D3接入，VTl7為截止?fàn)顟B(tài)，VTl8、VT21飽和導(dǎo)通，輸出端3腳為低電平。此時(shí)，不管2腳、6腳為何電位，均不能改變這種狀態(tài)。因VT8的發(fā)射極通過(guò)D3及VTl7的發(fā)射極到地，故VT8的發(fā)射極電位任何情況下不會(huì)比1.4V電壓高。因此，當(dāng)復(fù)位端4腳電位高于1.4V時(shí)，VT8處于反偏狀態(tài)而不起作用，也就是說(shuō)，此時(shí)輸出端3腳的電平只取決于2腳、6腳的電位。

　　根據(jù)上面的分析， 555時(shí)基電路的內(nèi)部等效電路可簡(jiǎn)化為如圖所示的等效功能電路。顯然，555電路（或者專556電路）內(nèi)含兩個(gè)比較器A1和A2、一個(gè)觸發(fā)器、一個(gè)驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)放電晶體管。兩個(gè)比較器分別被電阻R1、R2和R3構(gòu)成的分壓器設(shè)定的?VDD和?VDD。參考電壓所限定。為進(jìn)一步理解其電路功能，并靈活應(yīng)用555集成塊，下面簡(jiǎn)要說(shuō)明其作用機(jī)理。從圖1—5可見(jiàn)，三個(gè)5kΩ電阻組成的分壓器，使內(nèi)部的兩個(gè)比較器構(gòu)成一個(gè)電平觸發(fā)器，上觸發(fā)電平為?VDD，下觸發(fā)電平為?VDD。在5腳控制端外接一個(gè)參考電源Vc，可以改變上、下觸發(fā)電平值。比較器Al的輸出同或非門l的輸入端相接，比較器A2的輸出端接到或非門2的輸入端。由于由兩個(gè)或非門組成的RS觸發(fā)器必須用負(fù)極極性信號(hào)觸發(fā)，因此，加到比較器Al同相端6腳的觸發(fā)信號(hào)，只有當(dāng)電位高于反相端5腳的電位時(shí)，R—S觸發(fā)器才翻轉(zhuǎn)；而加到比較器A2反相端2腳的觸發(fā)信號(hào)，只有當(dāng)電位低于A2同相端的電位?VDD時(shí)，R—S觸發(fā)器才翻轉(zhuǎn)。

　　通過(guò)上面對(duì)等效功能電路和555時(shí)基電路的內(nèi)部等效電路的分析，可得出555各功能端的真值表。