Направи си сам устройство за електромагнитна левитация

Това устройство за електромагнитна левитация е страхотно за изграждането на антигравитационен проект, който е вълнуващ и интересен за гледане. Устройството може да накара нещо да плава без видима опора, то е като обект, плуващ в свободно пространство или въздух. За да накарате това устройство да работи, трябва да привлечете обект с помощта на електромагнита, но когато е много близо до електромагнита, електромагнитът трябва да се деактивира и привлеченият обект да падне поради гравитацията и отново да привлече падащия обект, преди да падне изцяло поради гравитацията и този процес продължава. Проектът е подобен на нашата ултразвукова акустична левитация, но тук вместо да използваме ултразвукови вълни, ще използваме електромагнитни вълни.

Връщайки се към концепцията, не е възможно човешкото същество да включва и изключва електромагнита, тъй като този процес на превключване трябва да се извършва много бързо и през определен интервал. Така че ние сме изградили комутационна верига, която контролира електромагнита, за да постигне електромагнитно плаване.

Необходим компонент

S.No	Име на части / компонент	Тип / Модел / Стойност	Количество
1	Сензор за ефект на Хол	A3144	1
2	Мосфет транзистор	Irfz44N	1
3	Съпротива	330ohm	1
4	Съпротива	1k	1
5	Индикатор LED	5 мм всеки цвят	1
6	Диод	IN4007	1
7	Тел с магнит 26 или 27	0,41 до 0,46 мм	1 кг или повече
8	Пунктирана дъска Vero	Малък	1

Схема на магнитна левитация

Пълната схема на магнитната левитация може да бъде намерена по-долу. Както можете да видите, той се състои само от няколко нормално налични компонента.

Основните компоненти на тази верига за магнитна левитация „направи си сам“ са сензорът на ефекта на Хол и MOSFET транзисторът и електромагнитната намотка. Преди това сме използвали електромагнитни намотки за изграждане на други интересни проекти като намотка Mini Tesla, пистолет за електромагнитни намотки и т.н.

Използваме Irfz44N N-канален Mosfet за първо включване и изключване на електромагнитите. За тази цел може да се използва Irfz44n / всеки N-канален MOSFET или подобен (NPN) мощен транзистор, който има висока способност за обработка на ток като TIP122 / 2N3055 и др. лесно достъпни на местните пазари. От друга страна, има 49A способност за изтичане на ток при 25-градусова температура. Може да се използва с широк диапазон от напрежения.

Първо, експериментирах и тествах веригата и целия проект на 12-волтова конфигурация, но открих, че електромагнитната ми намотка и MOSFET и двете се нагряват изключително много, така че трябваше да се върна на 5v. Не забелязах никаква разлика или проблеми, а MOSFET и намотката бяха с нормална температура. Освен това нямаше нужда от радиатор за Mosfet.

Резисторът R1 се използва за поддържане на високо напрежение на щифта на MOSFET порта (като изтеглящ резистор) за получаване на подходящо прагово напрежение или напрежение на спусъка. Но когато неодимовите магнити са близо до монтирания в центъра сензор за ефект на Хол (в средата на електромагнитите) или неодимовите магнити са в обхвата на сензора за ефект на Хол, нашата верига трябва да осигури отрицателен изход към щифта на порта MOSFET. В резултат на това получете падане на напрежението на щифта / контролния щифт, изходният изход на MOSFET извод за индикаторния светодиод и електромагнитът също падат и той се деактивира. Когато обектите, прикрепени с неодимови магнити, паднат или паднат поради гравитацията, неодимовите магнити ще излязат от обхвата на сензора за ефект на зала и сега сензорът за ефект на зала не предоставя никакви изходи.MOSFETs щифтът на вратата става висок и бързо се задейства (за R1 контролен щифт / щифт на портата вече е висок) енергизира бързо електромагнитната намотка и привлича обекта, прикрепен с неодимови магнити. Този цикъл продължава и обектите остават да висят.

Съпротивлението R2 330ohm се използва за светещи светодиоди при 5v (светодиоден индикатор) и ограничава напрежението и тока за светодиодна защита. Диодът D1 не е нищо друго освен диод за блокиране на обратна връзка, използван във всяко устройство на бобината като реле за блокиране на напрежение с обратна обратна връзка.

Изграждане на верига за магнитна левитация

Започнете с изграждането на намотката за електромагнит. За направата на въздушен отвор Електромагнит, първо, трябва да направите рамка или тяло за електромагнитите. За целта вземете стара писалка с диаметър около 8 мм, която вече има централен отвор (в моя случай съм измерил диаметъра в скала на Верние). Маркирайте необходимата дължина с постоянен маркер и изрежете приблизително на 25 мм дължина.

След това вземете малко парче картон / всякакъв твърд качествен хартиен материал или можете да използвате плексиглас и да изрежете две парчета с диаметър на намотката с дължина около 25 мм с централен отвор, както е показано на снимката по-долу.

Поправете всичко с помощта на "feviquick" или с помощта на каквото и да е силно лепило. И накрая, рамката трябва да изглежда така.

Ако сте мързеливи да изградите това, можете да вземете стар държач за запояваща тел.

Електромагнитната рамка е готова. Сега преминете към направата на електромагнитна намотка. Първо направете малка дупка от едната страна на диаметъра на намотката и фиксирайте жицата. Започнете да навивате електромагнита и се уверете, че той прави около 550 оборота. Всеки слой е отделен с виолончелна лента или други видове ленти. Ако сте толкова мързеливи да направите вашите електромагнити (в моя случай, аз направих своите електромагнити, които също имат предимството да работят с 5v), можете да го извадите от реле 6 v или 12 v, но трябва да внимавате Сензорът на ефекта на Хол A3144 приема само 5V максимум. Затова трябва да използвате интегрална схема на регулатора на напрежението LM7805, за да дадете мощност на вашия сензор за ефект на Хол.

Когато вашата централна електромагнитна намотка е готова, оставете я настрани и преминете към стъпка 2. Подредете всички компоненти и я запойте върху дъската Vero, както можете да видите на снимките тук.

За фиксиране на електромагнитната намотка и настройката на сензора за ефекта на Хол е необходима стойка, тъй като подравняването на състоянието на намотката и настройката на сензора е важно за стабилното окачване на обекта към гравитационната сила. Подредих две парчета тръба, картон и малко парче PVC окабеляване. За маркиране на необходимата дължина използвах постоянен маркер, а за рязане използвах ръчен трион и нож. И фиксира всичко с помощта на лепило и пистолет за лепило.

Направете дупка в средата на PVC окабеляване и фиксирайте намотката с помощта на лепило. След това сгънете сензора. Поставете вътре в отвора на електромагнитната намотка. Моля, имайте предвид, че разстоянието на висящия обект (прикрепен с неодимови магнити) от електромагнитната намотка зависи от това доколко сензорът е натиснат в централния отвор на електромагнита. Сензорът на ефекта на Хол има специфично разстояние на чувствителност, което трябва да бъде в рамките на обхвата на електромагнитното привличане, за да се окачат перфектно обектите. Нашето самоделно устройство за електромагнитна левитация вече е готово за действие.

Работа и тестване на веригата за магнитна левитация

Фиксирайте контролната платка с картон, като използвате и двете странични ленти. Хубаво свържете с рамка на стойката с помощта на кабелна връзка. Направете всички връзки с управляващата верига. Поставете сензора в централния отвор на електромагнита. Настройте перфектната позиция на сензора за ефект на Хол вътре в електромагнита и задайте максималното разстояние между електромагнита и неодимовите магнити. Разстоянието може да варира в зависимост от вашата сила на привличане на електромагнит. Захранвайте го от мобилно зарядно устройство 5V 1Amp или 2Amp и направете първия тест за това как работи проектът.

Моля, обърнете внимание на някои важни моменти внимателно относно този проект за електромагнитна левитация. Изравняването на настройката на бобината и сензора е от съществено значение. Затова е необходимо обектите да бъдат окачени стабилно и право към гравитационната сила. Стабилната система означава, че нещо е балансирано. Като пример, помислете за дълга пръчка, държана отгоре. Той е стабилен и виси право надолу към гравитацията. Ако отблъснете дъното от право надолу, гравитацията ще го издърпа обратно в стабилно положение. От този пример ясно разбирате колко жизненоважно е правилното подравняване на бобината и сензора. Важно е да окачите обекта направо дълго време, без да падате, и затова правим позиция за този проект. За по-добро разбиране,Създадох блок-схема, за да покажа значението на стабилното окачване и как трябва да се монтират сензорът и намотката, за да се постигне отлична производителност.

• Ако искате да увеличите разстоянието на окачените предмети от електромагнита, трябва да увеличите мощността и обхвата на привличане на електромагнита и да промените разположението / положението на сензора.
• Ако искате да закачите по-големи предмети, тогава трябва да увеличите електромагнитната мощност. За това е необходимо да увеличите магнитната жица и броя на завъртанията, както и увеличен брой неодимови магнити, прикрепени с висящи предмети.
• По-големият електромагнит консумира повече ток и в момента моята схема работи само на 5V, но в някои случаи може да има нужда от повишено напрежение в зависимост от параметъра на бобината.
• Ако използвате 12V релейна намотка или която и да е мощна електромагнитна намотка с високо напрежение, не забравяйте да използвате регулатор на напрежение LM7805 за сензора за ефект на A3144.

На снимката по-долу е показано как работи нашият проект при завършване. Надявам се, че сте разбрали урока и сте научили нещо полезно.

Можете също така да проверите пълната работа на този проект във видеото, приложено по-долу. Ако имате някакви въпроси, можете да ги оставите в раздела за коментари по-долу или да използвате нашите форуми за други технически въпроси.