Саморобний пристрій електромагнітної левітації

Цей пристрій для електромагнітної левітації - це круто для створення антигравітаційного проекту, захоплюючого та цікавого для перегляду. Пристрій може змусити щось плавати без видимої опори, це як предмет, що плаває у вільному просторі або повітрі. Щоб цей пристрій працював, вам потрібно залучити об’єкт за допомогою електромагніту, але коли він знаходиться дуже близько до електромагніту, електромагніт повинен деактивуватися, а залучений об’єкт повинен впасти через силу тяжіння і знову притягнути падаючий об’єкт, перш ніж він впаде повністю завдяки гравітації, і цей процес триває. Проект подібний до нашої ультразвукової акустичної левітації, але тут замість ультразвукових хвиль ми будемо використовувати електромагнітні хвилі.

Повертаючись до концепції, людині неможливо вмикати та вимикати електромагніт, оскільки цей процес перемикання повинен відбуватися дуже швидко та з певним інтервалом. Отже, ми побудували комутаційний контур, який управляє електромагнітом для досягнення електромагнітного плаваючого потоку.

Необхідний компонент

С.Ні	Назва деталей / компонентів	Тип / модель / значення	Кількість
1	Датчик ефекту Холла	A3144	1
2	Транзистор Мосфет	Irfz44N	1
3	Опір	330 Ом	1
4	Опір	1к	1
5	Світлодіодний індикатор	5мм будь-якого кольору	1
6	Діод	IN4007	1
7	Дріт з магнітом 26 або 27	Від 0,41 до 0,46 мм	1 кг або більше
8	Пунктирна дошка Vero	Маленький	1

Схема магнітного левітації

Повну схему магнітної левітації можна знайти нижче. Як бачите, він складається лише з декількох зазвичай доступних компонентів.

Основними компонентами цієї схеми магнітної левітації DIY є датчик ефекту Холла, транзистор MOSFET і електромагнітна котушка. Раніше ми використовували електромагнітні котушки для побудови інших цікавих проектів, таких як Mini Tesla Coil, електромагнітна котушка пістолета тощо.

Ми використовуємо Irfz44N N-канальний Mosfet для першого вмикання та вимикання електромагнітів. Для цієї мети може бути використаний Irfz44n / будь-який N-канальний MOSFET або подібний (NPN) потужний транзистор, який має високу здатність керувати струмом, як TIP122 / 2N3055 тощо. легко доступні на місцевих ринках. З іншого боку, він має здатність струму струму 49А при температурі 25 градусів. Його можна використовувати при широкому діапазоні напруг.

По-перше, я експериментував і тестував схему і весь проект на конфігурації 12 Вольт, але я виявив, що моя електромагнітна котушка і MOSFET, обидва нагрівалися надзвичайно сильно, тому мені довелося перейти на 5 В. Я не помітив ніякої різниці або проблем, що трапляються, а MOSFET і котушка мали нормальну температуру. Крім того, не було потреби в радіаторі для Mosfet.

Резистор R1 використовується для підтримки високої напруги на штифті MOSFET (наприклад, підтягувального резистора) для отримання належної порогової напруги або напруги спрацьовування. Але коли неодимові магніти знаходяться поблизу встановленого в центрі датчика ефекту Холла (посередині електромагнітів) або неодимові магніти знаходяться в межах датчика ефекту Холла, наша схема повинна забезпечувати негативний вихід на штифт затвора MOSFET. В результаті отримуйте падіння напруги штифта / керуючого штифта, вихідний злив MOSFET-штиря для світлодіодного індикатора, а також електромагніт також падає, і він вимикається. Коли об'єкти, прикріплені неодимовими магнітами, падають або падають через гравітацію, неодимові магніти виходять з діапазону датчиків ефекту Холла, і тепер датчик ефекту Холла не дає жодного виходу.МОП-транзисторний штифт стає високим і швидко спрацьовує (для керованого опору R1 / штифта затвора вже високий) швидко активує електромагнітну котушку і залучає об'єкт, прикріплений неодимовими магнітами. Цей цикл триває, і предмети залишаються звисатими.

Опір R2 330ohm використовується для світлодіодів, що світяться на рівні 5 В (світлодіодний індикатор), і обмежує потік напруги та струму для захисту світлодіодів. Діод D1 - це не що інше, як діод, що блокує зворотний зв'язок, що використовується в кожному котушковому пристрої, як реле для зворотного блокування напруги зворотного зв'язку.

Побудова схеми магнітного левітації

Почніть з побудови котушки для електромагніту. Для виготовлення аеродинамічного отвору електромагніт, по-перше, потрібно зробити каркас або корпус для електромагнітів. Для цього візьміть стару ручку діаметром близько 8 мм, яка вже має центральний отвір (у моєму випадку я виміряв діаметр у шкалі Верньє). Позначте необхідну довжину перманентним маркером і розріжте приблизно на довжину 25 мм.

Далі візьміть невеликий шматок картону / будь-який твердий якісний паперовий матеріал, або ви можете використовувати оргскло і вирізати два шматки діаметром обмотки довжиною близько 25 мм із центральним отвором, як показано на малюнку нижче.

Зафіксуйте все за допомогою «feviquick» або за допомогою будь-якого міцного клею. Нарешті, кадр повинен виглядати так.

Якщо вам лінь будувати це, ви можете взяти старий тримач дроту для пайки.

Рама електромагніту готова. Тепер переходимо до виготовлення електромагнітної котушки. Спочатку зробіть невеликий отвір з одного боку діаметра обмотки і зафіксуйте дріт. Почніть намотувати електромагніт і переконайтесь, що він робить близько 550 витків. Кожен шар розділений віолончельною стрічкою або іншими типами стрічки. Якщо вам так лінь робити електромагніти (у моєму випадку я зробив свої електромагніти, які також мають перевагу роботи з 5v), ви можете вийняти його з реле 6 v або 12 v, але ви повинні бути обережними, щоб ваш Датчик ефекту Холла A3144 приймає максимум 5 В. Тому вам потрібно використовувати мікросхему регулятора напруги LM7805, щоб подати живлення на ваш датчик ефекту Холла.

Коли ваша центральна електромагнітна котушка з повітряним порошком буде готова, тримайте її осторонь і переходьте до кроку 2. Розмістіть усі компоненти та припаяйте на платі Vero, як ви можете бачити на малюнках тут.

Для фіксації електромагнітної котушки та установки датчика ефекту Холла необхідна підставка, оскільки вирівнювання за станом котушки і настройка датчика важливі для стабільного підвішування об'єкта до сили тяжіння. Я влаштував два шматки труби, картон і маленький шматок обшивки з проводки ПВХ. Для розмітки необхідної довжини я використовував постійний маркер, а для різання - ручну пилку та ніж. І все зафіксував за допомогою клею та клейового пістолета.

Зробіть отвір в середині корпусу проводки з ПВХ і зафіксуйте котушку за допомогою клею. Після цього складіть датчик. Помістіть всередину отвір електромагнітної котушки. Будь ласка, майте на увазі, відстань висячого предмета (прикріпленого неодимовими магнітами) від електромагнітної котушки залежить від того, наскільки датчик просунутий всередину центрального отвору електромагніту. Датчик ефекту Холла має певну відстань зондування, яка повинна бути в межах діапазону електромагнітного притягання, щоб ідеально повісити предмети. Наш саморобний пристрій електромагнітної левітації готовий до дії.

Робота та випробування схеми магнітного левітації

Закріпіть плату управління картоном за допомогою обох бокових стрічок. Добре підключіть каркас підставки за допомогою кабельної стяжки. Виконайте всі з'єднання з ланцюгом управління. Помістіть датчик всередину центрального отвору електромагніту. Налаштуйте ідеальне положення датчика ефекту Холла всередині електромагніту та встановіть максимальну відстань між електромагнітом та неодимовими магнітами. Відстань може змінюватися залежно від потужності притягання електромагніту. Увімкніть його від мобільного зарядного пристрою на 5 В на 1 А або 2 А і пройдіть перший тест того, як працює проект.

Будь ласка, зверніть увагу на деякі важливі моменти щодо цього проекту електромагнітної левітації. Вирівнювання котушки та налаштування датчика має важливе значення. Тому необхідно вішати предмети стабільно і прямо до сили тяжіння. Стабільна система означає, що щось збалансовано. Як приклад, розглянемо довгу палицю, що тримається зверху. Він стійкий і звисає прямо до сили тяжіння. Якщо відсунути дно від положення прямо вниз, сила тяжіння буде прагнути повернути його назад у стабільне положення. Отже, з цього прикладу ви чітко розумієте, наскільки важливим є пряме вирівнювання котушки та датчика. Важливо повісити предмет довгий час прямо, не падаючи, і саме тому ми робимо підтримку цього проекту. Для кращого розуміння,Я створив блок-схему, щоб показати важливість стабільного підвішування та способи встановлення датчика та котушки для досягнення чудових характеристик.

• Якщо ви хочете збільшити відстань висячих предметів від електромагніту, ви повинні збільшити потужність та діапазон притягання електромагніту та змінити розташування / положення датчика.
• Якщо ви хочете повісити більші предмети, то вам доведеться збільшити електромагнітну потужність. Для цього вам потрібно збільшити магнітопровід ДІЯЛЬНИК і кількість витків, а також потрібно збільшити кількість неодимових магнітів, прикріплених до підвісних предметів.
• Більший електромагніт споживає більше струму, і зараз моя схема працює лише на 5 В, але в деяких випадках може виникнути необхідність у підвищенні напруги в залежності від параметра котушки.
• Якщо ви використовуєте котушку реле 12 В або будь-яку потужну електромагнітну котушку високої напруги, не забудьте використовувати регулятор напруги LM7805 для датчика ефекту Холла A3144.

На малюнку нижче показано, як працює наш проект після завершення. Сподіваюся, ви зрозуміли підручник і дізналися щось корисне.

Ви також можете перевірити повну роботу цього проекту у відео, що додається нижче. Якщо у вас є якісь запитання, ви можете залишити їх у розділі коментарів нижче або скористатися нашими форумами для інших технічних питань.