- Komponenta je obvezna
- Diagram magnetne levitacije
- Gradnja vezja za magnetno levitacijo
- Delo in preizkušanje vezja za magnetno levitacijo
Ta naprava za elektromagnetno levitacijo je kul za izdelavo antigravitacijskega projekta, ki je vznemirljiv in zanimiv za ogled. Naprava lahko nekaj plava brez vidne opore, je kot predmet, ki plava v prostem prostoru ali zraku. Če želite, da ta naprava deluje, morate z elektromagnetom pritegniti predmet, ko pa je zelo blizu elektromagneta, naj se elektromagnet deaktivira in privabljeni predmet zaradi gravitacije pade dol in spet pritegne padajoči predmet, preden pade popolnoma zaradi gravitacije in ta postopek se nadaljuje. Projekt je podoben ultrazvočni akustični levitaciji, vendar bomo tukaj namesto ultrazvočnih valov uporabljali elektromagnetne valove.
Po vrnitvi k konceptu človeško bitje ne more vklopiti in izklopiti elektromagneta, ker mora ta postopek preklopa potekati zelo hitro in v določenem intervalu. Tako smo zgradili preklopno vezje, ki krmili elektromagnet, da doseže elektromagnetno plavanje.
Komponenta je obvezna
S. Št | Ime delov / komponent | Vrsta / model / vrednost | Količina |
1. | Hallov senzor učinka | A3144 |
1. |
2. |
Mosfet tranzistor |
Irfz44N |
1. |
3. |
Odpornost |
330ohm |
1. |
4. |
Odpornost |
1k |
1. |
5. |
Indikator LED |
5 mm poljubne barve |
1. |
6. |
Dioda |
IN4007 |
1. |
7. |
26 ali 27 magnetna žica |
0,41 do 0,46 mm |
1 kg ali več |
8. |
Plošča Vero |
Majhna |
1. |
Diagram magnetne levitacije
Celotno shemo magnetne levitacije najdete spodaj. Kot vidite, je sestavljen le iz nekaj običajno dostopnih komponent.
Glavni sestavni deli tega vezja magnetne levitacije so senzor Hall-ovega učinka in tranzistor MOSFET ter elektromagnetna tuljava. Pred tem smo z elektromagnetnimi tuljavami sestavljali druge zanimive projekte, kot so Mini Tesla Coil, pištola z elektromagnetno tuljavo itd.
Za prvo vklop in izklop elektromagnetov uporabljamo N-kanalni Mosfet Irfz44N. V ta namen se lahko uporabi Irfz44n / katerikoli N-kanalni MOSFET ali podoben (NPN) močan tranzistor, ki ima visoko zmogljivost upravljanja s tokom, kot je TIP122 / 2N3055 itd. lahko dostopna na lokalnih trgih. Po drugi strani pa ima sposobnost odvajanja toka 49A pri temperaturi 25 stopinj. Uporablja se lahko pri širokem razponu napetosti.
Najprej sem preizkusil in preizkusil vezje in celoten projekt na 12-voltni konfiguraciji, vendar sem ugotovil, da sta se moja elektromagnetna tuljava in MOSFET oba zelo segrela, zato sem moral preklopiti nazaj na 5v. Nisem opazil nobene razlike ali težav, MOSFET in tuljava pa sta imela normalno temperaturo. Prav tako ni bilo potrebe po hladilnem telesu za Mosfet.
Upor R1 se uporablja za ohranjanje visoke napetosti zatiča na vratih MOSFET (kot vlečni upor) za doseganje ustrezne mejne napetosti ali napetosti sprožilca. Ko pa so neodimski magneti blizu sredinsko nameščenega senzorja dvoranskih učinkov (sredi elektromagnetov) ali pa so neodimski magneti znotraj dosega halskega senzorja, mora naše vezje zagotavljati negativni izhod na zatič vrat MOSFET. Posledično dobite padec napetosti zatiča / krmilnega zatiča, izpustni izhodni odvod MOSFET-a za LED indikatorja in tudi elektromagnet pade in postane onemogočen. Ko predmeti, pritrjeni z neodimijskimi magneti, padejo ali padejo zaradi gravitacije, se neodimijski magneti umaknejo iz območja senzorja Hall-ovih efektov in zdaj senzor Hallovega učinka ne daje nobenega izhoda.MOSFET-ov zatič za vrat se postavi visoko in se hitro sproži (pri že tako visokem zatiču / odprtini za zapor R1 R1) se elektromagnetna tuljava hitro napaja in privleče predmet, pritrjen z neodimijevimi magneti. Ta cikel se nadaljuje in predmeti ostanejo viseči.
Odpornost R2 330ohm se uporablja za žareče LED pri 5v (indikatorska LED) in omejuje pretok napetosti in toka za zaščito LED. Dioda D1 ni nič drugega kot dioda za blokiranje povratnih informacij, ki se uporablja v vsaki tuljavi, kot je rele za blokado povratne povratne napetosti.
Gradnja vezja za magnetno levitacijo
Začnite z izdelavo tuljave za elektromagnet. Za izdelavo odprtine za elektromagnet najprej morate izdelati okvir ali telo za elektromagnete. Za to vzemite staro pisalo s premerom približno 8 mm, ki že ima sredinsko luknjo (v mojem primeru sem premer izmeril v lestvici Vernier). Označite zahtevano dolžino s trajnim markerjem in jo narežite na približno 25 mm.
Nato vzemite majhen košček kartona / kakršnega koli trdega papirja ali pa uporabite pleksi steklo in z osrednjo luknjo izrežite dva kosa navitja s premerom približno 25 mm, kot prikazuje spodnja slika.
Vse popravite s pomočjo "feviquick" ali s pomočjo katerega koli močnega lepila. Končno mora biti okvir videti tako.
Če ste leni, da bi to zgradili, lahko vzamete staro držalo za spajkalno žico.
Okvir elektromagneta je pripravljen. Zdaj nadaljujte z izdelavo elektromagnetne tuljave. Najprej na eni strani premera navitja naredite majhno luknjo in pritrdite žico. Začnite navijati elektromagnet in se prepričajte, da ima približno 550 obratov. Vsak sloj je ločen s trakom za violončelo ali drugimi vrstami trakov. Če ste tako leni pri izdelavi svojih elektromagnetov (v mojem primeru sem izdelal svoje elektromagnete, ki imajo tudi prednost dela s 5v), jih lahko vzamete iz releja 6 v ali 12 v, vendar pazite, da bo vaš senzor dvoranskega učinka A3144 sprejema le največ 5 V. Za napajanje senzorja dvoranskega učinka morate torej uporabiti IC napetosti LM7805.
Ko je vaša sredinska elektromagnetna tuljava pripravljena, jo držite ob strani in premaknite se na korak 2. Vse komponente razporedite in spajkajte na ploščo Vero, kot lahko vidite na slikah tukaj.
Za pritrditev elektromagnetne tuljave in nastavitve senzorja Hallovega učinka je potrebno stojalo zaradi poravnave stanja tuljave, nastavitev senzorja pa je pomembna za stabilno obešanje predmeta proti gravitacijski sili. Razporedil sem dva kosa cevi, karton in majhen kos PVC ohišja. Za označevanje zahtevane dolžine sem uporabil trajni marker, za rezanje pa ročno žago in nož. In vse popravil s pomočjo lepila in lepilne pištole.
Na sredini ohišja ožičenja iz PVC naredite luknjo in s pomočjo lepila pritrdite tuljavo. Nato senzor zložite. Vstavite v luknjo elektromagnetne tuljave. Upoštevajte, da je razdalja visečega predmeta (pritrjenega z neodim magneti) od elektromagnetne tuljave odvisna od tega, koliko je senzor potisnjen v sredinsko luknjo elektromagneta. Senzor Hall-ovega učinka ima določeno zaznavno razdaljo, ki mora biti znotraj območja elektromagnetnega privlačenja, da se predmeti popolnoma obesijo. Naša naprava Domača elektromagnetna levita je zdaj pripravljena za akcijo.
Delo in preizkušanje vezja za magnetno levitacijo
Nadzorno ploščo pritrdite s kartonom z uporabo obeh stranskih trakov. Lepo povežite s stojalom s pomočjo kabelske vezice. Naredite vse povezave s krmilnim vezjem. Senzor vstavite v osrednjo luknjo elektromagneta. Naravnajte popoln položaj senzorja Hallovega učinka znotraj elektromagneta in nastavite največjo razdaljo med elektromagnetom in neodim magneti. Razdalja se lahko razlikuje glede na moč privlačenja elektromagneta. Napajajte ga iz mobilnega polnilnika 5V 1Amp ali 2Amp in opravite prvi preizkus delovanja projekta.
Pri tem projektu elektromagnetne levitacije natančno upoštevajte nekaj pomembnih točk. Izravnava nastavitve tuljave in senzorja je bistvenega pomena. Predmete je torej treba obesiti stabilno in naravnost proti gravitacijski sili. Stabilen sistem pomeni, da je nekaj uravnoteženo. Kot primer lahko razmislimo o dolgi palici, ki jo držimo od zgoraj. Je stabilen in visi naravnost navzdol proti gravitaciji. Če dno potisnete stran od naravnost navzdol, ga bo gravitacija potegnila nazaj v stabilen položaj. Iz tega primera torej jasno razumete, kako pomembna je ravna poravnava tuljave in senzorja. Pomembno je, da predmet dolgo obesite naravnost, ne da bi padel, zato se zavzemamo za ta projekt. Za boljše razumevanje,Ustvaril sem blokovni diagram, ki prikazuje pomen stabilnega obešanja in kako je treba senzor in tuljavo namestiti, da dosežemo odlične zmogljivosti.
- Če želite povečati oddaljenost visečih predmetov od elektromagneta, morate povečati moč in privlačnost elektromagneta ter spremeniti razporeditev / položaj senzorja.
- Če želite obesiti večje predmete, morate povečati elektromagnetno moč. Za to morate povečati MERILEC magnetne žice in število zavojev in potrebno je tudi večje število neodim magnetov, pritrjenih z visečimi predmeti.
- Večji elektromagnet porabi več toka in moje vezje trenutno deluje samo na 5V, v nekaterih primerih pa bo morda potrebna povečana napetost, odvisno od parametra tuljave.
- Če uporabljate 12V relejno tuljavo ali katero koli visokonapetostno močno elektromagnetno tuljavo, ne pozabite uporabiti napetostnega regulatorja LM7805 za senzor učinka dvorane A3144.
Spodnja slika prikazuje, kako deluje naš projekt ob zaključku. Upam, da ste razumeli vadnico in se naučili nekaj koristnega.
Celotno delovanje tega projekta si lahko ogledate tudi v spodnjem videoposnetku. Če imate kakršna koli vprašanja, jih lahko pustite v spodnjem oddelku za komentarje ali pa uporabite naša forum za druga tehnična vprašanja.