Manyetik kaldırma - nedir ve nasıl mümkün olabilir? DIY Levitron: Manyetik alanda havaya yükselme için ev yapımı cihaz şeması Elektromanyetik kaldırma cihazı

Bazı gelişmiş mağazalarda, pencereden bir şey veya marka imajına sahip bir öğe havaya uçtuğunda ilginç etkiler gösteren reklam standları görebilirsiniz. Bazen rotasyon eklenir. Ancak ev yapımı ürünler konusunda fazla tecrübesi olmayan bir kişi bile böyle bir kurulum yapabilir. Bunu yapmak için bilgisayar parçalarında bulunabilen bir neodimyum mıknatısa ihtiyacınız var.

Bir mıknatısın özellikleri şaşırtıcıdır. Benzer kutuplar tarafından itilme özelliklerinden biri, manyetik kaldırma trenleri, komik oyuncaklar veya muhteşem tasarım nesnelerinin temeli olarak kullanılan nesnelerde kullanılır. Mıknatıslara dayalı olarak havaya uçan bir nesne nasıl yapılır?

Videoda manyetik kaldırma

Beş noktalı neodimyum mıknatısların üst kısmının havaya kaldırılması. Manyetik Kaldırma, manyetizma, manyetik deney, truco magnetica, moto perpetuo, muhteşem oyun. Eğlenceli fizik.

Tartışma

şahin
Mıknatıs döndüğünde havaya yükselme meydana gelir ve mıknatısın hızı azalırsa yörüngeden düşer... bu etkiyi haklı çıkarın. Mıknatıslar arasındaki manyetik alanların etkileşimi açıktır, ancak dönmenin rolü nedir? Ayrıca bobinlerden gelen alternatif bir manyetik alanı kullanarak bir mıknatısı havada tutabilirsiniz.

pukla777
Lütfen konu üzerinde çalışın - volan jeneratörü. Yararlı pratik uygulamalara sahip olacağını düşünüyorum. Ayrıca bunu uzun zaman önce bir videoda çekmişsiniz ama çok az ve bilgisiz.

RusyaBaşkan
Farzedelim:
Bu tepeyi bir tür küp şeklinde fırlatın ve orada bir Vakum oluşturun, bu fikre göre hava direnci olmayacak ve neredeyse sonsuz bir şekilde dönecektir! Ve ayrıca bakırı düzgün bir şekilde sarmak ve enerjiyi ortadan kaldırmak için değilse?

Evgeniy Petrov
Yorumları okudum, şaşırdım, hangi konu? Oradaki her şey mıknatıslı bir topuz gibi, ona kürk vermişler. enerji tepenin sabit manyetik alanıdır, döndüğünde manyetik alan da döner, ama asıl önemli olan nasıl olduğu! Mıknatıslarda alanlar eşit şekilde paketlenmemiştir, bu teknik olarak mümkün değildir, dolayısıyla pasif mıknatısın kendisi manyetik yastık üzerinde kalamaz; farkın genellikle ihmal edilebilir olduğu daha güçlü tarafa gidecektir, dolayısıyla alanın dönüşü değişmez. bunun yapılmasına izin verin.

Vyacheslav Subbotin
Başka bir fikir: Lazeri sürekli olarak bir tarafa tutarsanız ne olur? Hafif basınç nedeniyle üst kısmın dönüş süresi değişir mi? Güçlü bir lazer alırsanız tepenin hiç durmamasını sağlayabilirsiniz.

Bilinmeyen Kimse
Eski bir oyuncak... Bu üst kısmı ve altındaki ferrit mıknatıslı plakayı hatırlıyorum, neodimyumda zaten sıkıcıydı ve tabanın alt mıknatısı tek bir katı plakaydı ve beş ayrı mıknatıs değil, sadece akıllıca mıknatıslanmıştı yol...

Aligarh Leopold
Igor Beletsky, yakalamamak için tepenin üzerine düşeceği bir kapak yapabilirsiniz. Dönmeyi sürdürmek için dönen bir manyetik alan eklemek mümkün müdür? örneğin, manyetik tablasını döndürürseniz...

Timur Aminev
Lütfen bize Dünyanın manyetik alanının tepeyi nasıl yavaşlattığını söyleyin? Dönmeye karşı yönlendirilen kuvvetlerin hangi anlarının ortaya çıktığı ve neden olduğu anlamında.

Alexander Vasilievich
Mıknatısın üstüne (ya da altına) bir bobin takarsanız ve üst kısmını onunla çevirirseniz, bir çeşit manyetik olarak asılı motor elde edersiniz. Bu şey kesinlikle aptalca ama güzel. Güç kaynağı kaldırılana kadar dönecektir))

Ivan Petrov
Aslında bunu zaten gördük. Mıknatısın dönmeden havaya yükselmesini sağlayın! (ve tabii ki destekler ve sıvı nitrojen olmadan).

Yüksek Elf
Fakir öğrenciler için bir aldatmaca; eğer mıknatısın bükülmesine gerek olmasaydı buna havaya yükselme denilebilirdi. Mıknatısın kendisi, kendisine rotasyon verilmediği takdirde üst kısımda kayacaktır.

Andrey Solomennikov
Platforma bir ateş ve jiroskopa (Yula) pervaneler takarsanız, aşağıdaki ateş yanarken dönmesini sağlarsanız ne olur? Motorun adını hatırlamıyorum ama özü, tabiri caizse rotorun ısı kullanarak dönmesidir.

Voljanin
Igor, bir fikir var... Masanda düzgün bir manyetik alan yok ama birkaç mıknatıstan bir tepe yapıp masayı döndürürsen... Belki tepe hız kaybetmez... Ne sence?..

Anton Simovskikh
Igor Beletsky, sürecin fiziğini anladınız mı? Havaya yükselme neden yalnızca dinamikte mümkündür? İçinde ortaya çıkan Foucaultcu akımlar tepenin istikrarını etkiler mi?

Mıknatıs üzerinde yükselen bir nesneyle en basit kurulum

Bunun için ihtiyacınız olacak: bir CD kutusu, bir veya iki disk, çok sayıda halka mıknatıs ve süper yapıştırıcı. Herhangi bir mıknatısı Çin çevrimiçi mağazasından satın alabilirsiniz.

Arkadaşlarınız sizi ziyarete geldiğinde, kendi yarattığınız muhteşem tasarım karşısında şaşıracaklar.

Havaya yükselme(lat. Levitalar“hafiflik, hafiflik”), bir nesnenin uzayda görünür bir destek olmadan, sert bir yüzeye dokunmadan yüzdüğü fiziksel bir olgudur. İnsanlar genellikle bu fenomeni sihir, hayaletler, UFO'lar ve diğer inanılmaz fenomenlerle ilişkilendirir.
Öte yandan havaya yükselme, manyetik alanda bulunan metal nesneler için nispeten basit bir fiziksel olaydır.

için tasarlanmış cihazı tanımanızı öneririm. metal nesnelerin havaya kaldırılması. Çalışma prensibi basittir. Bir nesnenin uzayda asılı kalması için, kalıcı bir mıknatıs yerine, elektronik bir devre tarafından kontrol edilen bir elektromıknatısın kullanılması gerekir, böylece metal nesne, elektromıknatıstan belli bir mesafede yüzüyormuş gibi görünür. Bir nesnenin uzaydaki konumu, kızılötesi fotoğraf ve LED'lerden oluşan bir optik çift tarafından izlenir. Nesne çok yükseğe çıkarsa, fotodiyot daha az aydınlatılacaktır; elektromıknatıs sargısından geçen akım azalacak ve çekim gücü de azalacaktır. Nesne çok alçakta hareket ederse fotodiyot daha fazla aydınlatılacak, elektromıknatıs bobininden geçen akım artacak ve çekim gücü artacaktır.

Pirinç. 1 Elektromanyetik kaldırma cihazı şeması

B kontrol devresi manyetik kaldırma cihazları(Şekil 1) bir işlemsel amplifikatör (op-amp) 1458 veya 4558 ve ısı emicili güçlü bir MOSFET kullanılır. Referans voltajı bölücü R3-R4'ten çıkarılır ve op-amp'in evirmeyen girişine 3 beslenir. Kontrollü voltaj, R2-VD2 bölücüsünden op-amp'in 2. girişine beslenir. R2-VD2'deki voltajda hafif bir değişiklik olduğunda, birçok kez güçlendirilen ve transistör VT1'deki voltajı değiştiren bir hata sinyali belirir.

Büyük, eski bir rölenin çerçevesinin etrafına bir elektromıknatıs sarılabilir. Bobin, 0,4-0,5 mm çapında 1200 tur tel içerir. Demir çekirdeğin çapı 8-10 mm'dir.

Kullanılan fotodiyot için özel bir kriter yoktur, elinizde bulunan modeli kullanabilirsiniz. Ancak özellikleri farklı olduğundan, fotodiyotun verilen parametreleri için devrenin hassas çalışmasını ayarlamak için R1 direnci kullanılır.

Cihazın stabilitesi ile ilgili sorun yaşıyorsanız (nesne titrer), döngü süresi sabitini değiştirmeniz gerekebilir. Bunu yapmak için, devre stabil çalışmaya başlayana kadar C1 kapasitörünün değerini 22 μF'den 1 μF'ye kadar deneysel olarak seçmek gerekir.

Çalışma prensibi: Bu devrede bir elektromıknatıs ile kalıcı bir mıknatıs arasında bir çekim kuvveti oluşturulur. Denge konumu kararsız olduğundan otomatik izleme ve kontrol sistemi kullanılır. Kontrol sensörü, Hall etkisi MD1'i temel alan, manyetik olarak kontrol edilen bir konum sensörüdür. Bobinin ucunun ortasında bulunur ve sabitlenir. Bobin 0,35-04 mm vernikli tel ile sarılır ve yaklaşık 550 dönüşe sahiptir. LED HL1, yanmasıyla devrenin çalıştığını gösterir. Diyot D1 bobinin hızını sağlar.

Şema aşağıdaki gibi çalışır. Açıldığında, manyetik bir alan oluşturan ve mıknatısı çeken bobinden akım akar. Mıknatısın dönmesini önlemek için alttan bir şey takılarak sabitlenir. Mıknatıs havalanır ve elektromıknatısa çekilir ancak mıknatıs konum sensörünün (MD1) menziline girdiğinde manyetik alanıyla onu kapatır. Sensör de transistöre bir sinyal göndererek elektromıknatısı kapatıyor. Mıknatıs düşüyor. Sensörün hassasiyet bölgesini terk ettikten sonra elektromıknatıs tekrar açılır ve mıknatıs tekrar elektromıknatısa çekilir. Böylece sistem sürekli olarak belirli bir nokta etrafında salınım yapar.

Şema:

Montaj için ihtiyacımız var:

1) dirençler 270Ohm ve 1kOhm (0,125W)

2) transistör IRF 740

3) LED'ler

4) diyot 1N4007

5) Salon sensörü AH443

6) geliştirme kurulu

7) vernikli tel 0,35-0,4 mm

+ kasa, havya vb.

Şema:

Bobini monte ediyoruz. Çerçeve, ince bir fiberglas levha ve eski bir keçeli kalem kullanılarak yapılabilir.

Kesim: (yaklaşık bobin boyutu: yükseklik - 22 mm, çap - 27 mm)

Birlikte yapıştırın:

Yaklaşık 550 tur sarıyoruz: (toplu olarak 0,35-0,4 mm vernikli tel, ancak az çok eşit şekilde sarmaya çalışıyoruz)

Kontrol kartını lehimleme: (Güç konektörü olarak normal 3,5 mm miniJack kullandım)

Pin yapısı:

Montaj kolaylığı için pin konektörlerini kullanabilirsiniz:

Vücuttaki gerekli tüm delikleri kestik:

Her şeyi yerine koyalım:

Şimdi bobin için bir montaj parçası yapmanız gerekiyor:

Onu gövdeye vidalıyoruz ve bobini takıyoruz:

Hall sensörünü bu şekilde bükmeniz, kabloları ona lehimlemeniz gerekir:

Her şeyi yığına bağlayalım:

Mıknatısı çıkardıktan sonra elektromıknatısın hangi tarafına doğru yönlendireceğimizi belirlememiz gerekiyor. Bunu yapmak için Hall sensörünü bobinin en altına yerleştirip geçici olarak sabitliyoruz. Levitron'u açıyoruz (LED yanmalıdır) ve mıknatısı getiriyoruz. Bobine çekiliyorsa mıknatıs doğru yönlendirilmiştir, ancak bobinin manyetik alanı onu dışarı itiyorsa mıknatısın ters çevrilmesi gerekir. Mıknatısın altına hafif bir şeyin takılması gerekiyor. Benim durumumda bu bir LED.

Hall sensörünü hareket ettirerek bobinden maksimum mesafede sabit bir gezinme elde ediyoruz. Hadi düzeltelim:

Bu eğitimin fikri, Japonlar tarafından yapılan gerçekten güzel ve gizemli bir proje olan "Air Bonsai" adlı Kickstarter kitlesel fonlama platformu projesinden ilham aldı.

Ancak içeriye bakarsanız her gizem açıklanabilir. Bu aslında yukarıdan yükselen bir nesnenin ve bir devre tarafından kontrol edilen bir elektromıknatısın olduğu manyetik kaldırmadır. Bu gizemli projeyi birlikte hayata geçirmeye çalışalım.

Kickstarter'da cihazın tasarımının oldukça karmaşık olduğunu, herhangi bir mikrokontrolcüye ihtiyaç duymadığını öğrendik. Analog devresini bulmanın bir yolu yoktu. Aslında daha yakından bakıldığında havaya yükselme prensibi oldukça basittir. Başka bir manyetik parçanın üzerinde "yüzen" bir manyetik parça yapmanız gerekir. Daha sonraki asıl çalışma, havaya yükselen mıknatısın düşmemesini sağlamaktı.

Bunu bir Arduino ile yapmanın aslında bir Japon cihazının devresini anlamaya çalışmaktan çok daha kolay olduğuna dair spekülasyonlar da var. Aslında her şeyin çok daha basit olduğu ortaya çıktı.

Manyetik kaldırma iki bölümden oluşur: taban kısmı ve yüzen (havaya kaldıran) kısım.

Temel

Bu kısım altta olup, dairesel bir manyetik alan oluşturmak için bir mıknatıs ve bu manyetik alanı kontrol etmek için elektromıknatıslardan oluşur.

Her mıknatısın iki kutbu vardır: kuzey ve güney. Deneyler zıt kutupların birbirini çektiğini ve benzer kutupların birbirini ittiğini gösteriyor. Dört silindirik mıknatıs bir kare içine yerleştirilir ve aynı kutuplara sahiptir, aralarında aynı kutba sahip herhangi bir mıknatısı yukarı doğru itmek için dairesel bir manyetik alan oluşturur.

Genel olarak dört elektromıknatıs vardır, bunlar bir kare içine yerleştirilmiştir, iki simetrik mıknatıs bir çifttir ve manyetik alanları daima zıttır. Hall etkisi sensörü ve devresi elektromıknatısları kontrol eder. Elektromıknatısların içinden akım geçirerek üzerinde zıt kutuplar oluştururuz.

Yüzen kısım

Parça, küçük bir bitki saksısını veya diğer eşyaları taşıyabilen tabanın üzerinde yüzen bir mıknatıs içerir.

Üstteki mıknatıs, aynı kutuplara sahip oldukları için alttaki mıknatısların manyetik alanı tarafından kaldırılır. Ancak kural olarak düşme ve birbirlerini çekme eğilimindedirler. Mıknatısın üst kısmının dönmesini ve düşmesini önlemek için, Hall etkisi sensörü sayesinde elektromıknatıslar, yüzen kısmı dengelemek için itmek veya çekmek için manyetik alanlar oluşturacaktır. Elektromıknatıslar iki eksen X ve Y tarafından kontrol edilir, bu da üstteki mıknatısın dengede ve havada kalmasını sağlar.

Elektromıknatısları kontrol etmek kolay değildir ve bir PID kontrol cihazı gerektirir; bu, bir sonraki adımda ayrıntılı olarak tartışılacaktır.

Adım 2: PID denetleyicisi (PID)

Vikipedi'den: "Orantılı-integral-türevli (PID) denetleyici, geri beslemeli bir kontrol döngüsündeki bir cihazdır. Otomatik kontrol sistemlerinde, geçici sürecin gerekli doğruluğunu ve kalitesini elde etmek için bir kontrol sinyali oluşturmak için kullanılır. PID denetleyicisi, üç terimin toplamından oluşan bir kontrol sinyali üretir; bunlardan ilki, giriş sinyali ile geri besleme sinyali (uyumsuzluk sinyali) arasındaki farkla orantılıdır, ikincisi uyumsuzluk sinyalinin integralidir, üçüncüsü ise uyumsuzluk sinyalinin türevi."

Basit bir ifadeyle: "PID kontrol cihazı, ölçülen [Giriş] ile istenen ayar arasındaki fark olarak "hata" değerini hesaplar. Kontrolör [çıktıyı] ayarlayarak hatayı en aza indirmeye çalışır."

Böylece PID'ye neyi ölçeceğini (Girdi), hangi değeri istediğinizi ve bu değerin çıktı olarak alınmasına yardımcı olacak bir değişkeni söylersiniz. PID denetleyici daha sonra girişi ayara eşit olacak şekilde çıkışı ayarlar.

Örneğin: Bir arabada üç değerimiz var (Giriş, Kurulum, Çıkış) sırasıyla hız, istenilen hız ve gaz pedalı açısı olacaktır.

Bu projede:

Giriş, yüzen mıknatısın konumu gerçek zamanlı olarak değişeceğinden sürekli olarak güncellenen, salon sensöründen gelen mevcut gerçek zamanlı değerdir.
Set değeri, mıknatıs tabanının merkezinde, yüzer mıknatıs denge konumundayken ölçülen hall sensöründen gelen değerdir. Bu endeks sabittir ve zamanla değişmez.
Çıkış sinyali elektromıknatısları kontrol etmek için hızdır.

Kullanımı oldukça kolay olan PID kütüphanesini yazdıkları için Arduino topluluğuna teşekkür ederiz. Arduino PID hakkında daha fazla bilgiyi resmi Arduino web sitesinde bulabilirsiniz. Arduino altında biri X ekseni, diğeri Y ekseni için olmak üzere bir çift PID kontrol cihazı kullanmamız gerekiyor.

Adım 3: Aksesuarlar

Dersin bileşenlerinin listesinin iyi olduğu ortaya çıktı. Aşağıda bu proje için satın almanız gereken bileşenlerin bir listesi bulunmaktadır; başlamadan önce her şeye sahip olduğunuzdan emin olun. Bileşenlerden bazıları çok popülerdir ve bunları büyük olasılıkla kendi deponuzda veya evinizde bulacaksınız.

Adım 4: Araçlar

İşte en sık kullanılan araçların listesi:

Havya
El testeresi
Multimetre
Delmek
Osiloskop (isteğe bağlı, multimetre kullanabilirsiniz)
tezgah matkabı
Sıcak tutkal
Pense

Adım 5: LM324 Op-amp, L298N sürücüsü ve SS495a

LM324 Op-amp

İşlemsel yükselteçler (op-amp'ler) günümüzde kullanılan en önemli, yaygın olarak kullanılan ve çok yönlü devreler arasındadır.

Hall sensöründen gelen sinyali yükseltmek için bir işlemsel yükselteç kullanıyoruz; bunun amacı, Arduino'nun manyetik alandaki değişikliği kolayca tespit edebilmesi için hassasiyeti artırmaktır. Hall sensörünün çıkışındaki birkaç mV'luk değişiklik, amplifikatörden geçtikten sonra Arduino'da birkaç yüz birim değişebilir. Bu, PID denetleyicinin düzgün ve kararlı çalışmasını sağlamak için gereklidir.

Seçtiğimiz ortak op-amp LM324'tür, ucuzdur ve herhangi bir elektronik mağazasından satın alabilirsiniz. LM324, esnek bir şekilde kullanılmasına olanak tanıyan 4 dahili amplifikatöre sahiptir, ancak bu projede yalnızca iki amplifikatöre ihtiyaç vardır: biri X ekseni için, diğeri Y ekseni için.

L298N modülü

L298N Çift H-Köprüsü genellikle iki DC motorun hızını ve yönünü kontrol etmek için kullanılır veya tek bir bipolar step motoru kolayca çalıştırır. L298N, 5 ila 35 VDC aralığındaki motorlarla kullanılabilir.

Ayrıca dahili 5V regülatör vardır, yani besleme voltajı 12V'a kadar ise karttan 5V güç kaynağı da bağlayabilirsiniz.

Bu proje, iki çift elektromıknatıs bobinini sürmek için L298N'yi kullanıyor ve Arduino ve Hall sensörüne güç sağlamak için 5V çıkışını kullanıyor.

Modül pin çıkışı:

Çıkış 2: bir çift elektromıknatıs X
Çıkış 3: Y solenoid çifti
Giriş gücü: DC 12V giriş
TOPRAK: Toprak
5v çıkış: Arduino ve Hall sensörleri için 5v
EnA: Çıkış 2 için PWM sinyalini etkinleştirir
In1: Çıkış 2 için etkinleştirme
Giriş2: Çıkış 2 için Etkinleştir
In3: Çıkış 3 için etkinleştir
In4: Çıkış 3 için etkinleştir
EnB: Out3 için PWM sinyalini etkinleştirir

Arduino’ya Bağlantı: EnA ve EnB pinlerindeki 2 adet jumper’ı söküp ardından 6 adet In1, In2, In3, In4, EnA, EnB pinini Arduino’ya bağlamamız gerekiyor.

SS495a Salon Sensörü

SS495a, analog çıkışlı doğrusal bir Hall sensörüdür. Lütfen analog çıkış ile dijital çıkış arasındaki farka dikkat edin, bu projede dijital çıkışlı bir sensör kullanamazsınız, yalnızca 1 veya 0 olmak üzere iki durumu vardır, dolayısıyla manyetik alanların çıkışını ölçemezsiniz.

Analog sensör, Arduino'nun analog girişini kullanarak okuyabileceğiniz 250 ila Vcc arasında bir voltaj aralığıyla sonuçlanacaktır. Hem X hem de Y eksenindeki manyetik alanı ölçmek için iki Hall sensörü gereklidir.

Adım 6: NdFeB (Neodimyum Demir Bor) Neodimyum Mıknatıslar

Vikipedi'den: "Neodimyum kimyasal bir elementtir, altın rengi olan gümüş-beyaz renkte nadir bir toprak metalidir. Lantanitler grubuna aittir. Havada kolayca oksitlenir. 1885 yılında Avusturyalı kimyager Karl Auer von Welsbach tarafından keşfedildi. Olarak kullanıldı. uçaklar ve roket bilimi için alüminyum ve magnezyumlu alaşımların bir bileşeni."

Neodimyum ferromanyetik bir metaldir (özellikle antiferromanyetik özellikler gösterir), yani demir gibi mıknatıslanarak mıknatıs haline getirilebilir. Ancak Curie sıcaklığı 19K (-254°C) olduğundan saf manyetizması yalnızca son derece düşük sıcaklıklarda ortaya çıkar. Bununla birlikte, demir gibi geçiş metallerine sahip neodimyum bileşikleri, oda sıcaklığının çok üzerinde Curie sıcaklıklarına sahip olabilir ve neodimyum mıknatısların yapımında kullanılır.

Güçlü, neodimyum mıknatısı tanımlamak için kullanılan kelimedir. Ferrit mıknatısları kullanamazsınız çünkü manyetizmaları çok zayıftır. Neodimyum mıknatıslar ferrit mıknatıslardan çok daha pahalıdır. Taban için küçük mıknatıslar, yüzen/havada kalan kısım için büyük mıknatıslar kullanılır.

Dikkat! Güçlü manyetizmaları size zarar verebileceğinden veya manyetik alanlardan etkilenen sabit diskinizdeki veya diğer elektronik cihazlarınızdaki verileri bozabileceğinden neodimyum mıknatısları kullanırken dikkatli olmanız gerekir.

Tavsiye! İki mıknatısı yatay olarak çekerek ayırabilirsiniz, manyetik alanları çok güçlü olduğundan ters yönde ayıramazsınız. Ayrıca çok kırılgandırlar ve kolayca kırılırlar.

Adım 7: Tabanın Hazırlanması

Genellikle etli veya kaktüs yetiştirmek için kullanılan küçük bir pişmiş toprak saksı kullandık. Uygunsa seramik saksı veya tahta saksı da kullanabilirsiniz. DC soketini tutmak için kullanılan tencerenin alt kısmında bir delik oluşturmak için 8 mm'lik bir matkap ucu kullanın.

Adım 8: Yüzen Parçayı 3B Yazdırma

3D yazıcınız varsa harika. Onunla her şeyi yapma yeteneğine sahipsiniz. Yazıcınız yoksa umutsuzluğa kapılmayın çünkü... Artık çok popüler olan ucuz 3D baskı hizmetini kullanabilirsiniz.

Lazer kesim için dosyalar da yukarıdaki arşivde bulunmaktadır - AkrilikLaserCut.dwg dosyası (bu autocad'dir). Akrilik kısım mıknatısları ve elektromıknatısları desteklemek için kullanılır, geri kalanı ise pişmiş toprak tencerenin yüzeyini kaplamak için kullanılır.

Adım 9: SS495a Hall Sensör Modülünü Hazırlayın

PCB düzenini iki parçaya bölün; bir kısmı salon sensörünü takmak için, diğeri ise LM324 devresini takmak için. PCB'ye dik iki manyetik sensör takın. İki VCC sensörü pinini birbirine bağlamak için ince kablolar kullanın, aynısını GND pinleri için de yapın. Çıkış kontakları ayrıdır.

Adım 10: Op-amp Devresi

Daha sonra kalibrasyonu kolaylaştırmak için iki potansiyometreyi aynı yöne yerleştirmeye dikkat ederek, şemayı takip ederek soketi ve dirençleri PCB'ye lehimleyin. LM324'ü sokete bağlayın, ardından hall sensör modülünün iki çıkışını op-amp devresine bağlayın.

LM324'ün iki çıkış kablosunu Arduino'ya bağlayın. L298N modülünün 12V girişi ile 12V girişi, L298N modülünün 5V çıkışı ile 5V potansiyometre.

Adım 11: Elektromıknatısların Montajı

Elektromıknatısları akrilik bir levha üzerine monte edin, merkeze yakın dört deliğe sabitlenirler. Hareketi önlemek için vidaları sıkın. Elektromıknatıslar merkezde simetrik olduğundan her zaman zıt kutuplarda bulunurlar, dolayısıyla elektromıknatısların iç kısmındaki teller birbirine, elektromıknatısların dışında bulunan teller ise L298N'ye bağlanır.

L298N'ye bağlanmak için akrilik tabakanın altındaki kabloları bitişik deliklerden çekin. Bakır tel yalıtımlı bir katmanla kaplıdır, bu nedenle bunları birbirine lehimlemeden önce onu bir bıçakla çıkarmanız gerekir.

Adım 12: Sensör Modülü ve Mıknatıslar

Sensör modülünü elektromıknatıslar arasına sabitlemek için sıcak tutkal kullanın; her sensörün biri önde, diğeri arkada olmak üzere iki elektromıknatısla kare şeklinde olması gerektiğini unutmayın. Üst üste gelmemeleri için iki sensörü mümkün olduğunca merkezi olarak kalibre etmeye çalışın, bu da sensörü en etkili hale getirecektir.

Bir sonraki adım akrilik bazlı mıknatısların montajıdır. İki D15*4mm mıknatısı ve bir D15*3mm mıknatısı bir silindir oluşturacak şekilde bir araya getirerek mıknatısların ve elektromıknatısların aynı yüksekliğe sahip olmasını sağlayacaktır. Mıknatısları elektromıknatıs çiftleri arasına monte edin; yükselen mıknatısların kutuplarının aynı olması gerektiğini unutmayın.

Adım 13: DC Güç Jakı ve L298N 5V Çıkışı

DC güç soketini iki kabloyla lehimleyin ve ısıyla daralan makaron kullanın. DC güç jakını L298N modülünün girişine bağladığınızda, 5V çıkışı Arduino'ya güç sağlayacaktır.

Adım 14: L298N ve Arduino

Yukarıdaki şemayı takip ederek L298N modülünü Arduino'ya bağlayın:

L298N → Arduino
5V → VCC
GND → GND
EnA → 7
B1 → 6
B2 → 5
B3 → 4
B4 → 3
EnB → 2

Adım 15: Arduino Pro Mini Programcısı

Arduino pro mini'nin USB'den seri bağlantı noktasına sahip olmaması nedeniyle harici bir programlayıcı bağlamanız gerekir. FTDI Basic, Pro Mini'yi programlamak (ve çalıştırmak) için kullanılacaktır.

Burada kendi ellerinizle nasıl harika bir Levitron yapacağınızı anlatıyor ve gösteriyoruz!

Bu zanaatı üniversitede monte etmek zorunda kaldım :)

Bunu, görevi çılgın bir vaka yapmak olan bir sınıf arkadaşımla ve benim için elektronik doldurmayla birlikte yaptım.

Her şey ne kadar harika çıktı - kendiniz karar verin, yorum yazın, okumak ve tartışmak ilginç olacak.

Levitron yapma fikrinin nasıl ortaya çıktığını tam olarak hatırlamıyorum, zanaatın teması serbest biçimdi. Tasarım basit gibi görünse de dikkat çekiyor.

Genel olarak Levitron, hava dışında herhangi bir yüzeyle temas etmeyen bir ortamdaki herhangi bir nesneyi destekleyen bir cihazdır. Aynı zamanda boşlukta da çalışacaktır.

Bu durumda, elektronikler mıknatısın yüzmesini sağlar ve mıknatıs zaten örneğin bir kutu lezzetli ve ucuz bir içecek üzerine yapıştırılabilir :)

İnternette dikkatli bir şekilde arama yaparsanız elektromanyetik Levitron'un birçok farklı versiyonunu görebilirsiniz, örneğin:

Askıya alınmış ve itici olarak ayrılabilirler. İlk durumda yerçekimi kuvvetini basitçe telafi etmek gerekiyorsa, ikincisinde yatay düzlemde de bir yer değiştirme vardır, çünkü Earnshaw teoremine göre, “nokta yüklerin herhangi bir denge konfigürasyonu, eğer hiçbir şey etki etmiyorsa kararsızdır. Coulomb'un çekim ve itme kuvvetleri hariç." - wiki'den alıntı.

Bundan, asılı bir levitronun gerekirse üretilmesinin ve yapılandırılmasının daha kolay olduğu sonucu çıkar. Çok fazla uğraşmak istemedim, bu yüzden üniversite için burada tartışılan asılı bir Levitron yaptılar ve ben zaten kendim için sevgilim için itici bir tane yaptım :) Bu başka bir makalede yazılacak. Biraz sonra bu metni silip buraya linkini vereceğim. Harika çalışıyor ama aynı zamanda dezavantajları da var.

Buna karşılık tüm asılı levitronlar, bir nesneyi aynı mesafede tutma yöntemine göre dijital ve analog olarak da bölünebilir. Ve sensörlerin türüne göre optik, elektromanyetik, ses ve muhtemelen her şeye ayrılabilirler.

Yani mıknatısın Levitron'a olan mesafesi hakkında analog bir sinyal alıyoruz ve mıknatıs üzerindeki etki kuvvetini dijital olarak ayarlıyoruz. Ancak yüksek teknoloji.

Fikrin kendisi geektimes web sitesinden ödünç alındı ve baskılı devre kartı parça setimiz için kişisel olarak yapıldı. Orijinal projede de üç terminalli SS49 sensörler kullanıldı, ancak teslim tarihleri çok kısıtlıydı, en hafif ifadeyle makul olmayacak derecede pahalıydılar (Çin'de 10 parça için 6 dolara karşı parça başına 4 dolar - örneğin bağlantı), bu yüzden biz de dört terminalli Hall sensörleri kullandı. Devreyi değiştirmek ve cihaza yapısal eklemeler yapmak zorunda kaldım. Ayrıca, daha fazla gösteriş için, bir mıknatıs kaldırıldığında, yani Levitron çalışmaya başladığında sorunsuz bir şekilde yanan ve mıknatıs çıkarıldığında sorunsuz bir şekilde kapanan bir LED bloğu eklendi. Bütün bunlar şemaya yansıtılacaktır.

Aslında dört terminal sensörlü Levitron devresi:

Ve üç terminalli sensörlere ve daha basit arka aydınlatmaya sahip bir Levitron devresi:

Çalışma prensibi oldukça basittir. Bir elektromıknatıs olan bobin, güç uygulandığında mıknatısı çeker - nesne çekilir. Mıknatıs ile bobin arasına takılan bir sensör, manyetik akıda bir artış tespit eder, bu da mıknatısın yaklaştığı anlamına gelir. Elektronik bunu izler ve bobini voltaj kaynağından ayırır. Mıknatıs yerçekiminin etkisi altına girmeye başlar. Sensör, elektronik tarafından anında tespit edilen ve elektromıknatısa voltaj uygulanan manyetik akıdaki bir azalmayı tespit eder, mıknatıs çekilir - ve bu çok sık olur - saniyede yaklaşık 100 bin kez. Dinamik bir denge ortaya çıkar. İnsan gözünün bunu fark edecek vakti yoktur. Jeneratörün frekansı, TL494 mikro devresinin 5 ve 6 numaralı pinlerindeki bir direnç ve kapasitör tarafından ayarlanır.

Bobinin kendisi tarafından oluşturulan manyetik alanı telafi etmek için elektromıknatısın diğer tarafında ikinci bir sensöre ihtiyaç vardır. Yani, eğer bu ikinci sensör olmasaydı, elektromıknatıs açıldığında sistem, neodimyum mıknatısın manyetik alanının yoğunluğunu, elektromıknatısın kendisinin yarattığı manyetik alandan ayırt edemeyecekti.

Yani, sinyalinin diferansiyel bağlantıdaki işlemsel yükselticiye beslendiği iki sensörden oluşan bir sistemimiz var. Bu, işlemsel yükselticinin çıkışında yalnızca sensörlerden alınan voltaj farkının göründüğü anlamına gelir.

Örneğin. Sensörlerden birinde çıkış voltajı 2,5 V, diğerinde - 2,6 V'dir. Çıkış 0,1 V olacaktır. Bu diferansiyel sinyal, devreye göre LM324 yongasının 14 numaralı pininde bulunur.

Bu sinyal daha sonra sonraki iki operasyonel amplifikatöre (OP1.1, OP 1.3) beslenir; bunların çıkış sinyalleri bir diyot valfından geçerek TL494 yongasının 4 numaralı pimine gider. D1, D2 diyotları üzerindeki diyot valfi, nominal değerden daha yüksek olacak olan voltajlardan yalnızca birini geçirir. PWM denetleyicisinin 4 numaralı pimi aşağıdaki gibidir - bu pimdeki voltaj ne kadar yüksek olursa, darbelerin görev döngüsü o kadar düşük olur. Direnç R9, diyot valfinin girişlerindeki voltajın 0,6 V'tan düşük olduğu bir durumda - 4 numaralı pim açıkça toprağa çekilecek - PWM maksimum görev döngüsünü üretecek şekilde tasarlanmıştır.

OP1.1, OP 1.3 işlemsel yükselteçlere dönelim. Birincisi, bobinin maksimum rölantide çalışmaması için mıknatıs sensörden yeterince büyük bir mesafedeyken PWM kontrol cihazını kapatmaya yarar.

OP 1.3'ü kullanarak diferansiyel sinyalin kazancını ayarlıyoruz - özünde geri bildirimin derinliğini (Geribildirim) belirliyor. Geri bildirim ne kadar güçlüyse sistem mıknatısın yaklaşımına o kadar güçlü tepki verecektir. İşletim sistemi derinliği yeterli değilse mıknatıs yaklaştırılabilir ve cihaz, elektromıknatısa pompalanan gücü azaltmaya başlamaz. İşletim sistemi derinliği çok büyükse, mıknatısın çekici kuvveti onu bu mesafede tutamadan görev döngüsü düşmeye başlayacaktır.

Değişken direnç P3'ün kurulmasına gerek yoktur - jeneratörün frekansını ayarlamak için kullanılır.

OP1.2, dört pinli sensörler için gerekli olan 2,5V'luk bir voltaj jeneratörüdür. Üç pinli SS49 tipi sensörlerde buna gerek yoktur.

C1, R6 ve R7 elemanlarından bahsetmeyi unuttum. Onların püf noktası, buradaki sabit sinyalin dirençler nedeniyle 10 kez kesilmesi ve değişken sinyalin kapasitör nedeniyle sessizce daha ileriye geçmesi, böylece mıknatısın sensöre olan mesafesindeki ani değişikliklerde devrenin vurgusunu sağlamasıdır.

Diyot SD1, elektromıknatıs üzerindeki voltaj kapatıldığında ters emisyonları bastıracak şekilde tasarlanmıştır.

T2'deki düğüm, elektromıknatıs üzerinde darbeler göründüğünde LED hattını sorunsuz bir şekilde açıp kapatmanıza olanak tanır.

Tasarıma geçelim.

Levitron'daki kilit noktalardan biri elektromıknatıstır. Yuvarlak kontrplak kenarlarının kesildiği bir tür inşaat cıvatasına dayalı bir çerçeve yaptık.

Buradaki manyetik akı birkaç temel faktöre bağlıdır:

bir çekirdeğin varlığı;
bobin geometrisi;
bobin akımı

Basitçe söylemek gerekirse, bobin ne kadar büyük olursa ve içinde akan akım ne kadar büyük olursa, manyetik malzemeleri de o kadar güçlü çeker.

Sargı olarak 0,8 mm PEL tel kullanıldı. Bobinin boyutu etkileyici görünene kadar onu gözle sardılar. Sonuç şudur:

Bölgemizde gerekli teli bulmak mümkün olmayabilir, ancak çevrimiçi mağazalarda bulmak oldukça kolaydır - bobin sarmak için 0,4 mm tel.

Bobin sarılırken tahta hazırlandı ve kazındı. LUT teknolojisi kullanılarak yapıldı, board çizimi Sprint LayOut programında yapıldı. Levitron panosunu bağlantıdan indirebilirsiniz.

Tahta, boş bir kavanozu daha sonra bu projede başarıyla kullanılan amonyum persülfat kalıntılarına kazınmıştı :)

Parçaların yerleştirilmesinin yanı sıra rayların yönlendirilmesinin de çok dikkatli lehimleme gerektirdiğini, çünkü olmaması gereken yerlerde bağlantı kurmanın kolay olduğunu belirtmek isterim. Eğer böyle bir yeteneğiniz yoksa, bunun gibi bir devre tahtası üzerindeki büyük bileşenlerle bunu yapmak ve arka taraftaki kabloları kullanarak bağlantılar yapmak oldukça mümkündür.

Sonuç olarak tahta şu şekilde ortaya çıktı:

Kart, bobinin boyutlarına çok ergonomik bir şekilde uyuyor ve güçlü, sıcakta eriyen yapıştırıcı kullanılarak doğrudan ona tutturuluyor, böylece tek bir monobloğa dönüşüyor - gücü bağlayın, yapılandırın ve sistem çalışır.

Ancak bunların hepsi elektromıknatıs hazır olmadan önce oldu. Kart biraz daha erken yapıldı ve cihazın işlevselliğini bir şekilde test etmek için geçici olarak daha küçük bir bobin bağlandı. İlk sonuç sevindiriciydi.

Yukarıda yazıldığı gibi sensörler, dört pimli BLDC motorların konum izleme sistemlerinden kullanılır. Bunlarla ilgili belge bulmak mümkün olmadığından hangi pinlerin neden sorumlu olduğunu ampirik olarak bulmak zorunda kaldım. Form faktörü şu şekilde ortaya çıktı:

Bu sırada büyük bir elektromıknatıs geldi. Bu olay bana çok umut verdi :)

Büyük bir elektromıknatısla yapılan ilk testler oldukça büyük bir çalışma mesafesi gösterdi. Burada bir nüans var - neodim mıknatısın yanında bulunan sensör, elektroniğin güvenilir çalışması için bobinden biraz daha uzakta olmalıdır.

Son fotoğraf daha çok bir çeşit uzay uydusuna benziyor. Bu arada, bu Levitron tam olarak bu şekilde tasarlanmış olabilir. Ve tasarımı tekrarlamak isteyenler için her şey önde :)

Havaya yükselen bir nesne olarak bir kutu meşrubat kullanılmasına karar verildi. Kavanozun üzerine çift taraflı bant kullanarak mıknatıs yapıştırıp kontrol ediyoruz.

Harika çalışıyor, genel olarak cihaz hazır sayılabilir. Geriye sadece dış tasarım kalıyor. Çubuklardan ve çubuklardan bir destek kirişi yapıldı; monobloğumuzun gövdesi aynı boş plastik amonyum persülfat kutusundan yapıldı. Güç kaynağı için monobloktan amaçlandığı gibi yalnızca iki kablo çıkıyor.

Bu zamana kadar, bir LED hattını sorunsuz bir şekilde açmak için bir devre, baş üstü montaj yoluyla zaten lehimlenmişti ve hattın kendisi, her yerde bulunan sıcakta eriyen yapıştırıcının üzerine başarıyla monte edildi.

Güç kaynağı, bazı yazıcılardan ödünç alınan, 42 V'tan 12 V'a dönüştürülmüş bir ünitedir.

Ayrıca size güç kaynağının görünümünü de göstereceğim :)

Daha sonra kontrplaktan, içine güç kaynağının ve 220 V'u bağlamak için bir konektörün yerleştirildiği bir stand yapıldı, güzellik için üstüne bir kumaş bez yapıştırıldı, tüm yapı sarı ve siyaha boyandı. Kavanoz, deneyler sırasında hafifçe çöktüğü için değiştirildi.

Tüm bunlardan, havaya yükselme etkisine ek olarak çok harika bir gece lambası ortaya çıktı.

Biraz sonra videosunu da ekleyeceğim ama şimdilik şunu söylemek isterim ki tasarımım radyo kulübümde 13 yaşında bir öğrenci tarafından rahatlıkla tekrarlandı.

Görünüm henüz kesinleşmedi ancak elektronik bileşenler beklendiği gibi çalışıyor. Tasarımının fotoğrafı: