Uradi sam, uređaj za elektromagnetsku levitaciju

Ovaj uređaj za elektromagnetsku levitaciju izvrsno je izgraditi antigravitacijski projekt koji je uzbudljiv i zanimljiv za gledanje. Uređaj može nešto plutati bez vidljive potpore, to je poput predmeta koji pliva u slobodnom prostoru ili zraku. Da bi ovaj uređaj radio, trebate privući objekt pomoću elektromagneta, ali kada je vrlo blizu elektromagneta, elektromagnet bi se trebao deaktivirati, a privučeni objekt zbog gravitacije pasti i ponovno privući padajući objekt prije nego što padne potpuno zbog gravitacije i taj se proces nastavlja. Projekt je sličan našoj ultrazvučnoj akustičnoj levitaciji, ali ovdje ćemo umjesto ultrazvučnih valova koristiti elektromagnetske valove.

Vraćajući se na koncept, ljudsko biće nije moguće uključiti i isključiti elektromagnet jer se taj postupak prebacivanja mora odvijati vrlo brzo i u određenom intervalu. Tako smo izgradili sklopni krug, koji kontrolira elektromagnet kako bi postigao elektromagnetsko plutanje.

Komponenta potrebna

S.Br	Naziv dijelova / komponente	Vrsta / model / vrijednost	Količina
1	Halov senzor efekta	A3144	1
2	Mosfet tranzistor	Irfz44N	1
3	Otpornost	330ohm	1
4	Otpornost	1k	1
5	LED indikator	5 mm bilo koja boja	1
6	Dioda	IN4007	1
7	Žica s magnetom od 26 ili 27	0,41 do 0,46 mm	1 kg ili više
8	Točkasta Vero ploča	Mali	1

Dijagram kruga magnetske levitacije

Kompletnu shemu magnetske levitacije možete pronaći u nastavku. Kao što vidite, sastoji se samo od nekoliko normalno dostupnih komponenata.

Glavne komponente ovog DIY kruga magnetske levitacije su Hallov senzor efekta i MOSFET tranzistor te elektromagnetska zavojnica. Prije smo koristili elektromagnetske zavojnice za izgradnju drugih zanimljivih projekata poput zavojnice Mini Tesla, pištolja za elektromagnetsku zavojnicu itd.

Koristimo Irfz44N N-kanalni Mosfet za prvo uključivanje i isključivanje elektromagneta. U tu se svrhu može koristiti Irfz44n / bilo koji N-kanalni MOSFET ili sličan (NPN) snažni tranzistor koji ima velike mogućnosti upravljanja strujom poput TIP122 / 2N3055 itd. Irfz44N tranzistor odabran je jer se često koristi s projektima mikrokontrolera koji rade na 5V i lako dostupna na lokalnim tržištima. S druge strane, ima sposobnost odvodnje struje od 49A na temperaturi od 25 stupnjeva. Može se koristiti sa širokim rasponom napona.

Prvo sam eksperimentirao i testirao sklop i cijeli projekt na konfiguraciji od 12 volti, ali otkrio sam da su se moja elektromagnetska zavojnica i MOSFET oba izuzetno zagrijavali, pa sam se morao vratiti na 5v. Nisam primijetio nikakvu razliku ili probleme, a MOSFET i zavojnica bili su na normalnoj temperaturi. Također, nije bilo potrebe za hladnjakom za Mosfet.

Otpornik R1 služi za održavanje visokog napona zavoja MOSFET-a (poput povučenog otpora) za dobivanje odgovarajućeg napona praga ili napona okidača. Ali kada su neodimijski magneti blizu središnjeg senzora dvoranskog efekta (usred elektromagneta) ili su neodimijski magneti unutar dosega dvoranskog senzora učinka, naš bi krug trebao pružiti negativan izlaz na MOSFET zatik vrata. Kao rezultat toga, pad napona pina / upravljačkog pina, izlaz MOSFET odvodnog pina za LED indikatora i elektromagnet također padaju i on postaje onemogućen. Kad objekti pričvršćeni neodimijskim magnetima padnu ili padnu zbog gravitacije, neodimijski magneti će izaći iz dometa senzora dvoranskih efekata, a sada senzor dvoranskog efekta ne daje nikakav izlaz.MOSFET-ov zatik na vratima postaje visok i brzo se aktivira (za R1 upravljački pin / otpor na vratima već je visok) brzo napajaju elektromagnetsku zavojnicu i privlače objekt pričvršćen neodimijskim magnetima. Ovaj se ciklus nastavlja, a predmeti ostaju visjeti.

Otpor R2 330ohm koristi se za užarene LED diode na 5v (indikatorska LED dioda) i ograničava napon i protok struje za zaštitu LED-a. D1 dioda nije ništa drugo do dioda za blokiranje povratne sprege koja se koristi u svakom uređaju zavojnice poput releja za blokiranje obrnutog povratnog napona.

Izgradnja kruga magnetske levitacije

Započnite s izradom zavojnice za elektromagnet. Za izradu zračne rupe Elektromagneta, prvo trebate napraviti okvir ili tijelo za elektromagnete. Da biste to učinili, uzmite staru olovku promjera oko 8 mm koja već ima središnju rupu (u mom slučaju sam izmjerio promjer u Vernierovoj skali). Trajnom oznakom označite potrebnu duljinu i izrežite otprilike na 25 mm duljine.

Zatim uzmite mali komad kartona / bilo koji tvrdi papir kvalitetnog materijala, ili možete upotrijebiti pleksiglas i izrezati dva komada promjera namota oko 25 mm duljine sa središnjom rupom kao što je prikazano na donjoj slici.

Sve popravite uz pomoć "feviquick" ili uz pomoć bilo kojeg jakog ljepila. Konačno, okvir bi trebao izgledati ovako.

Ako ste previše lijeni za izgradnju, možete uzeti stari držač žice za lemljenje.

Okvir elektromagneta je spreman. Sada prijeđite na izradu elektromagnetske zavojnice. Prvo napravite malu rupu s jedne strane promjera namota i popravite žicu. Počnite namatati elektromagnet i pobrinite se da napravi oko 550 zavoja. Svaki je sloj odvojen violončelom ili drugim vrpcama. Ako ste toliko lijeni za izradu svojih elektromagneta (u mom slučaju, izradio sam svoje elektromagnete koji također imaju prednost rada s 5v), možete ga izvaditi iz releja od 6 v ili 12 v, ali pripazite da vaš senzor dvoranskog efekta A3144 prihvaća samo maksimum 5V. Zato trebate koristiti IC IC napona LM7805 da biste napajali senzor efekta Hall-a.

Kad je vaša središnja zavojnica s elektromagnetom u obliku jezgre, držite je po strani i prijeđite na korak 2. Rasporedite sve komponente i zalemite ih na Vero ploču, kao što možete vidjeti na slikama ovdje.

Za učvršćivanje postavki elektromagnetske zavojnice i Hall efekta potreban je stalak zbog poravnanja stanja zavojnice, a postavka senzora je važna za stabilno vješanje predmeta prema gravitacijskoj sili. Složio sam dva komada cijevi, kartona i mali komad PVC kućišta ožičenja. Za označavanje potrebne duljine koristio sam trajni marker, a za rezanje ručnu pilu i nož. I sve popravio uz pomoć ljepila i ljepila.

Napravite rupu u sredini PVC kućišta ožičenja i fiksirajte zavojnicu pomoću ljepila. Nakon toga preklopite senzor. Stavite unutar rupe elektromagnetske zavojnice. Imajte na umu da udaljenost obješenog predmeta (pričvršćenog neodimijskim magnetima) od elektromagnetske zavojnice ovisi o tome koliko je senzor gurnut unutar središnje rupe elektromagneta. Senzor Hall efekta ima specifičnu udaljenost osjetljivosti koja bi trebala biti unutar raspona elektromagnetske privlačnosti kako bi se objekti savršeno objesili. Naš domaći uređaj za elektromagnetsku levitaciju sada je spreman za akciju.

Rad i ispitivanje kruga magnetske levitacije

Učvrstite upravljačku ploču kartonom pomoću obje bočne trake. Lijepo povežite okvir postolja uz pomoć kabelske vezice. Uspostavite sve veze s upravljačkim krugom. Stavite senzor u središnju rupu elektromagneta. Ugodite savršen položaj Hallovog senzora efekta unutar elektromagneta i postavite maksimalnu udaljenost između elektromagneta i neodimijskih magneta. Udaljenost može varirati ovisno o vašoj privlačnoj snazi ​​elektromagneta. Napajajte ga iz mobilnog punjača od 5V 1Amp ili 2Amp i napravite prvi test kako projekt funkcionira.

Pažljivo obratite pažnju na neke važne napomene o ovom projektu elektromagnetske levitacije. Poravnanje postavke zavojnice i senzora je neophodno. Stoga je potrebno objekte objesiti stabilno i ravno prema sili gravitacije. Stabilan sustav znači da je nešto uravnoteženo. Kao primjer, uzmite u obzir dugački štap koji se drži s vrha. Stabilan je i visi ravno prema gravitaciji. Ako dno odgurnete od položaja ravno prema dolje, gravitacija će ga povući natrag u stabilan položaj. Dakle, iz ovog primjera jasno razumijete koliko je vitalno ravno poravnanje zavojnice i senzora. Važno je objesiti objekt dugo ravno, bez pada, i zato se zalažemo za ovaj projekt. Za vaše bolje razumijevanje,Stvorio sam blok dijagram koji pokazuje važnost stabilnog vješanja i kako senzor i zavojnica trebaju biti postavljeni kako bi se postigle izvrsne performanse.

• Ako želite povećati udaljenost obješenih predmeta od elektromagneta, morate povećati snagu i opseg privlačenja elektromagneta i promijeniti raspored / položaj senzora.
• Ako želite objesiti veće predmete, tada morate povećati elektromagnetsku snagu. Za to trebate povećati MJERAČ žice magneta i broj zavoja, a potreban je i povećani broj neodimijskih magneta pričvršćenih visećim predmetima.
• Veći elektromagnet troši više struje, a moj krug trenutno radi samo na 5V, ali u nekim slučajevima može postojati potreba za povećanim naponom ovisno o parametru zavojnice.
• Ako koristite zavojnicu releja od 12 V ili bilo koju visokonaponsku snažnu elektromagnetsku zavojnicu, ne zaboravite upotrijebiti regulator napona LM7805 za senzor efekta dvorane A3144.

Slika ispod prikazuje kako naš projekt funkcionira po završetku. Nadam se da ste razumjeli tutorial i naučili nešto korisno.

Kompletni rad ovog projekta možete pogledati i u video prilogu ispod. Ako imate bilo kakvih pitanja, možete ih ostaviti u odjeljku za komentare u nastavku ili možete koristiti naša foruma za druga tehnička pitanja.