DIY urządzenie do lewitacji elektromagnetycznej

To urządzenie do lewitacji elektromagnetycznej jest fajne do zbudowania projektu antygrawitacyjnego, który jest ekscytujący i interesujący do oglądania. Urządzenie może sprawić, że coś unosi się bez widocznego podparcia, jest jak obiekt pływający w wolnej przestrzeni lub powietrzu. Aby to urządzenie działało, należy przyciągnąć obiekt za pomocą elektromagnesu, ale gdy znajdzie się bardzo blisko elektromagnesu, elektromagnes powinien dezaktywować się, a przyciągany obiekt powinien spaść pod wpływem grawitacji i ponownie przyciągnąć spadający obiekt, zanim spadnie całkowicie z powodu grawitacji i proces ten trwa. Projekt jest podobny do naszej ultradźwiękowej lewitacji akustycznej, ale tutaj zamiast fal ultradźwiękowych będziemy używać fal elektromagnetycznych.

Wracając do koncepcji, człowiek nie jest w stanie włączyć i wyłączyć elektromagnesu, ponieważ ten proces przełączania musi odbywać się bardzo szybko iw określonych odstępach czasu. Zbudowaliśmy więc obwód przełączający, który steruje elektromagnesem, aby uzyskać pływające elektromagnetyczne.

Wymagany składnik

S.Nr	Nazwa części / komponentu	Typ / Model / Wartość	Ilość
1	Czujnik Halla	A3144	1
2	Tranzystor Mosfet	Irfz44N	1
3	Odporność	330ohm	1
4	Odporność	1k	1
5	Wskazująca dioda LED	5mm dowolny kolor	1
6	Dioda	IN4007	1
7	Przewód magnetyczny o średnicy 26 lub 27	0,41 do 0,46 mm	1 kg lub więcej
8	Kropkowana deska Vero	Mały	1

Schemat obwodu lewitacji magnetycznej

Pełny schemat lewitacji magnetycznej można znaleźć poniżej. Jak widać składa się tylko z kilku normalnie dostępnych komponentów.

Głównymi elementami tego obwodu lewitacji magnetycznej DIY są czujnik Halla i tranzystor MOSFET oraz cewka elektromagnetyczna. Wcześniej używaliśmy cewek elektromagnetycznych do budowy innych interesujących projektów, takich jak cewka Mini Tesla, cewka elektromagnetyczna itp.

Używamy Mosfetu z kanałem N Irfz44N do pierwszego włączania i wyłączania elektromagnesów. Irfz44n / dowolny N-kanałowy tranzystor MOSFET lub podobny (NPN) mocny tranzystor może być użyty do tego celu, który ma zdolność obsługi wysokiego prądu, jak TIP122 / 2N3055, itp. Tranzystor Irfz44N jest wybierany, ponieważ jest powszechnie używany z projektami mikrokontrolerów obsługiwanych 5V i jest łatwo dostępne na lokalnych rynkach. Z drugiej strony ma zdolność obsługi prądu 49A w temperaturze 25 stopni. Może być używany z szerokim zakresem napięć.

Najpierw eksperymentowałem i testowałem obwód i cały projekt w konfiguracji 12 V, ale zauważyłem, że moja cewka elektromagnetyczna i MOSFET były bardzo gorące, więc musiałem przełączyć się z powrotem na 5 V. Nie zauważyłem żadnej różnicy ani problemów, a MOSFET i cewka miały normalną temperaturę. Nie było też potrzeby stosowania radiatora w Mosfecie.

Rezystor R1 jest używany do utrzymywania wysokiego napięcia na pinie bramki MOSFET (jak rezystor podciągający) w celu uzyskania odpowiedniego napięcia progowego lub wyzwalającego. Ale kiedy magnesy neodymowe znajdują się blisko centralnie zamontowanego czujnika Halla (w środku elektromagnesów) lub magnesy neodymowe znajdują się w zasięgu czujnika Halla, nasz obwód powinien zapewniać wyjście ujemne na pin bramki MOSFET. W rezultacie spada napięcie na pinach / pinach sterujących, wyjście pinów spustowych MOSFET dla wskaźnika LED, a elektromagnes również spada i zostaje wyłączony. Kiedy obiekty przymocowane za pomocą magnesów neodymowych opadają lub opadają z powodu grawitacji, magnesy neodymowe wyjdą z zakresu czujnika Halla, a czujnik efektu Halla nie zapewnia żadnego wyjścia.Styk bramki MOSFET staje się wysoki i szybko włącza się (dla pinów kontrolnych rezystancji R1 / pinów bramki jest już wysoki), szybko pobudzają cewkę elektromagnetyczną i przyciągają obiekt przymocowany magnesami neodymowymi. Ten cykl trwa, a przedmioty pozostają wiszące.

Rezystancja R2 330ohm służy do świecącej diody LED przy 5 V (wskaźnik LED) i ogranicza napięcie i przepływ prądu w celu ochrony diod LED. Dioda D1 jest niczym innym jak diodą blokującą sprzężenie zwrotne używaną w każdym urządzeniu cewkowym, jak przekaźnik do blokowania napięcia zwrotnego.

Budowa obwodu lewitacji magnetycznej

Zacznij od zbudowania cewki elektromagnesu. W celu wykonania elektromagnesu airhole należy najpierw wykonać ramę lub korpus dla elektromagnesów. Aby to zrobić, weź stary długopis o średnicy około 8 mm, który ma już środkowy otwór (w moim przypadku średnicę zmierzyłem w skali Verniera). Oznaczyć wymaganą długość markerem permanentnym i pociąć na około 25 mm.

Następnie weź mały kawałek tektury / dowolnego twardego materiału papierowego lub możesz użyć pleksi i wyciąć dwa kawałki o średnicy nawinięcia około 25 mm ze środkowym otworem, jak pokazano na poniższym rysunku.

Napraw wszystko za pomocą „feviquick” lub dowolnego mocnego kleju. Wreszcie rama powinna wyglądać tak.

Jeśli jesteś zbyt leniwy, aby to zbudować, możesz wziąć stary uchwyt do drutu lutowniczego.

Rama elektromagnesu jest gotowa. Teraz przejdź do tworzenia cewki elektromagnetycznej. Najpierw wykonaj mały otwór po jednej stronie średnicy uzwojenia i zamocuj drut. Rozpocznij nawijanie elektromagnesu i upewnij się, że wykonuje około 550 obrotów. Każda warstwa jest oddzielona taśmą wiolonczelową lub innym rodzajem taśmy. Jeśli jesteś tak leniwy, aby zrobić swoje elektromagnesy (w moim przypadku zrobiłem swoje elektromagnesy, które również mają tę zaletę, że pracują z 5v), możesz wyjąć je z przekaźnika 6 V lub 12 V, ale powinieneś uważać, aby twój czujnik halla A3144 akceptuje tylko maksimum 5 V. Musisz więc użyć układu scalonego regulatora napięcia LM7805, aby zasilić czujnik halla.

Kiedy centralna cewka elektromagnesu z rdzeniem powietrznym jest gotowa, odłóż ją na bok i przejdź do kroku 2. Ułóż wszystkie komponenty i przylutuj je na płytce Vero, jak widać na zdjęciach tutaj.

Do zamocowania cewki elektromagnetycznej i układu czujnika Halla konieczne jest zastosowanie statywu ze względu na ustawienie stanu cewki i ustawienie czujnika jest ważne dla stabilnego zawieszenia przedmiotu w kierunku siły grawitacji. Ułożyłem dwa kawałki rurki, karton i mały kawałek pancerza z PCV. Do zaznaczenia wymaganej długości użyłem markera permanentnego, a do cięcia piłą ręczną i nożem. I naprawiłem wszystko za pomocą kleju i pistoletu do klejenia.

Wykonaj otwór w środku obudowy okablowania PVC i zamocuj cewkę za pomocą kleju. Następnie złóż czujnik. Umieścić w otworze cewki elektromagnetycznej. Należy pamiętać, że odległość wiszącego przedmiotu (przymocowanego za pomocą magnesów neodymowych) od cewki elektromagnetycznej zależy od tego, jak bardzo czujnik jest wciśnięty w środkowy otwór elektromagnesu. Czujnik Halla ma określoną odległość wykrywania, która powinna znajdować się w zakresie przyciągania elektromagnetycznego, aby idealnie zawiesić obiekty. Nasze domowe urządzenie do lewitacji elektromagnetycznej jest teraz gotowe do działania.

Działanie i testowanie obwodu lewitacji magnetycznej

Przymocuj tablicę sterowniczą tekturą za pomocą taśmy dwustronnej. Ładnie połącz się z ramą stojaka za pomocą opaski kablowej. Wykonaj wszystkie połączenia z obwodem sterującym. Umieść czujnik w środkowym otworze elektromagnesu. Dostrój idealną pozycję czujnika Halla wewnątrz elektromagnesu i ustaw maksymalną odległość między elektromagnesem a magnesami neodymowymi. Odległość może się różnić w zależności od siły przyciągania elektromagnesu. Zasil go z ładowarki mobilnej 5 V 1 A lub 2 A i wykonaj pierwszy test działania projektu.

Zwróć uwagę na kilka ważnych punktów dotyczących tego projektu lewitacji elektromagnetycznej. Niezbędne jest wyrównanie cewki i konfiguracji czujnika. Dlatego konieczne jest stabilne zawieszenie przedmiotów w kierunku siły grawitacji. Stabilny system oznacza, że ​​coś jest zrównoważone. Jako przykład rozważmy długi kij trzymany od góry. Jest stabilny i zwisa prosto w kierunku grawitacji. Jeśli odepchniesz dno od pozycji wyprostowanej w dół, grawitacja będzie miała tendencję do ciągnięcia go z powrotem do stabilnej pozycji. Z tego przykładu jasno wynika, jak ważne jest proste ustawienie cewki i czujnika. Ważne jest, aby przedmiot wisiał prosto przez długi czas bez upadku, dlatego też stawiamy na ten projekt. Dla lepszego zrozumieniaStworzyłem schemat blokowy, aby pokazać, jak ważne jest stabilne zawieszenie oraz jak należy zamontować czujnik i cewkę, aby uzyskać doskonałą wydajność.

• Chcąc zwiększyć odległość zwisających przedmiotów od elektromagnesu, należy zwiększyć moc i zasięg przyciągania elektromagnesu oraz zmienić ustawienie / położenie czujnika.
• Jeśli chcesz zawiesić większe przedmioty, musisz zwiększyć moc elektromagnetyczną. W tym celu należy zwiększyć MIERNIK drutu magnetycznego i liczbę zwojów, a także wymagana jest zwiększona liczba magnesów neodymowych przymocowanych do wiszących przedmiotów.
• Większy elektromagnes pobiera więcej prądu, a mój obwód obecnie pracuje tylko na 5V, ale w niektórych przypadkach może wystąpić konieczność podwyższenia napięcia w zależności od parametru cewki.
• Jeśli używasz cewki przekaźnika 12 V lub dowolnej wysokonapięciowej cewki elektromagnetycznej o dużej mocy, nie zapomnij użyć regulatora napięcia LM7805 do czujnika Halla A3144.

Poniższe zdjęcie pokazuje, jak nasz projekt działa po zakończeniu. Mam nadzieję, że zrozumiałeś samouczek i nauczyłeś się czegoś przydatnego.

Możesz również zobaczyć pełną pracę tego projektu na dołączonym poniżej filmie. Jeśli masz jakieś pytania, możesz je zostawić w sekcji komentarzy poniżej lub możesz skorzystać z naszych forów, aby uzyskać odpowiedzi na inne pytania techniczne.