นี่เป็นเพียงช่วงทฤษฎีและการคิดวางแผน แต่จะมีการอัปเดตเป็นระยะ (ถ้าทำได้) นี่เป็นครั้งแรกที่ผมใช้ Arduino และสร้างโปรเจกต์ ดังนั้นคุณจะพบว่าผมยังไม่แน่ใจเกี่ยวกับบางสิ่งบางอย่าง

โปรเจกต์นี้จะจัดการเกี่ยวกับการลอยตัวด้วยแม่เหล็ก (magnetic levitation) เพื่อให้รถไฟลอยอยู่เหนือรางแม่เหล็ก ส่วนนั้นไม่ใช่เรื่องยาก ผมยังต้องการทำให้มันขับเคลื่อนได้ด้วยตัวเอง (ยังคงใช้แม่เหล็ก) ซึ่งอาจจะเป็นเรื่องยาก สิ่งที่ผมตัดสินใจได้จนถึงตอนนี้มีดังนี้ ผมจะมีรางแม่เหล็กสองราง โดยมีด้านขั้วเดียวกันหันขึ้น และมีด้านขั้วเดียวกันจากตัวรถไฟหันลง เพื่อสร้างการลอยตัวด้วยแม่เหล็ก รางทั้งหมดจะอยู่เหนือพื้นดิน รองรับด้วยคาน 6 อัน เพื่อสร้างโมเดลที่สมจริง แต่ยังรวมถึงส่วนต่อไปด้วย ผมจะมีแท่งนำทาง (guidance bars) ยื่นลงมาจากรถไฟในแต่ละด้านของราง โดยมีแม่เหล็กสองอันอยู่บนนั้น สิ่งเหล่านี้จะอยู่ในระดับเดียวกับส่วนประกอบ 2 ชิ้นที่แตกต่างกันบนคานสี่อันที่แตกต่างกัน คานทั้ง 4 อันนี้จะมี Hall Sensor และ Grove electromagnet อยู่บนนั้น เชื่อมต่อกับ Arduino (Uno?) ซึ่งจะอยู่ที่ส่วนกลาง หลักการสำคัญคือ เมื่อ Hall Effect Sensor ตรวจจับสนามแม่เหล็กได้ มันจะส่งสัญญาณไปยังบอร์ด Arduino ซึ่งจะถูกตั้งโปรแกรมให้เปิดใช้งาน electromagnet และสร้างแรงผลัก ทำให้รถไฟเคลื่อนที่ไปข้างหน้า

เนื่องจากผมยังใหม่กับ Arduino ผมจึงอยากทราบว่าผมจะได้รับความช่วยเหลือเกี่ยวกับส่วนประกอบและบอร์ดตัวไหนที่เหมาะกับการใช้งานมากกว่ากันได้หรือไม่ ผมพบ Grove ซึ่งน่าจะเป็น electromagnet ถ้าผมเข้าใจไม่ผิด และ Hall Effect Sensor ที่น่าจะตรวจจับการเปลี่ยนแปลง หรือเพียงแค่การมีอยู่ของสนามแม่เหล็กได้ จากนั้นผมก็ยังไม่แน่ใจว่าจะใช้บอร์ด Arduino ตัวไหน ผมจะพยายามเรียนรู้วิธีการเขียนโปรแกรมบอร์ด Arduino ด้วยตัวเอง แต่แน่นอนว่ายินดีรับความช่วยเหลือทุกอย่าง

EXPANDED TECHNICAL DETAILS

Electromagnetic Propulsion Interaction

โปรเจกต์ Arduino MagLev สำรวจฟิสิกส์ของการลอยตัวด้วยแม่เหล็ก (magnetic levitation) และการขนส่งแบบไร้แรงเสียดทาน โดยใช้การควบคุมแบบดิจิทัล PID

• Solenoid PWM Balancing: Arduino จะตรวจสอบตำแหน่งของรถไฟโดยใช้ Hall-Effect sensors จากนั้นจะสร้างพัลส์ PWM ความถี่สูงไปยังชุดของ electromagnets ด้วยการสลับความแรงของสนามแม่เหล็กอย่างรวดเร็ว Arduino จะรักษาระยะ "ช่องว่างอากาศ" (Air Gap) ขนาด 5 มม. ที่มั่นคงระหว่างรถไฟกับราง
• PID Control Loop: ใช้อัลกอริทึม Proportional-Integral-Derivative เพื่อป้องกันไม่ให้รถไฟสั่น (oscillating) หรือชนกับราง เนื่องจากแรงโน้มถ่วง (gravimetric forces) หรือการสั่นสะเทือนด้านข้างเล็กน้อย

Performance

• High-Current Driver Hub: ใช้ H-Bridge หรือ high-current MOSFET array เพื่อจัดการโหลดแบบอุปนัย (inductive load) ของ electromagnets แยกตรรกะของ Arduino ที่ละเอียดอ่อนออกจากแรงดันไฟฟ้าชั่วคราวสูง (high-voltage transients)