Как да направите магнитна левитация със собствените си ръце. Магнитна левитация - какво е това и как е възможно. Самоделен Левитрон в класически дизайн без сензор

.
В тази статия Константин, работилница How-todo, ще ни покаже как да си направим Левитрон.

И така, Левитрон. Принципът на работа на тази приблуда е прост, като самонарезен винт. С помощта на електромагнит вдигаме парче от някакъв магнитен материал във въздуха. За да създадете плаващ ефект, включете и изключете електромагнита с висока честота.

Тоест, така да се каже, вдигаме и хвърляме магнитна проба.

Схемата на такова устройство е изненадващо проста и не е трудно да се повтори. Ето, всъщност, диаграмата.

Материалите и компонентите, от които се нуждаем.

LED от всякакъв цвят, по избор.
Транзистор IRFZ44N, почти всеки полеви контролер, подобен по параметри, ще свърши работа.
Диод, тук авторът използва HER207, някои 1N4007 ще работят със същия успех.
Резистори за 1 kOhm и 330Ohm (последното е по избор).

Хол сензор, имам го А3144, може и да се смени с подобен.
Медна намотка емайлирана тел с диаметър от 0,3 до 0,4 мм, 20 м. Авторът има тел 0,36 мм.

Неодимов магнит като таблетка, 5 на 1 мм, също не е особено важен, в рамките на разумното.

Като източник на захранване е подходящо ненужно зарядно за телефон от пет волта.

Лепило, хартия, поялник, спойка ... стандартен комплект поялник.

Да преминем към сглобяването. Първо трябва да направите картонена намотка за тялото на бъдещия електромагнит.
Параметрите на бобината са както следва:
6 mm диаметър на вътрешната втулка, ширината на навиващия слой е приблизително 23 mm и диаметърът на челюстите, с марж от около 25 mm.

Както можете да видите, Константин построи кутия за намотка от картон и разрез на лист от тетрадка, като ги смазва старателно със суперлепило.
Нека фиксираме началото на жицата в рамката, бъдете търпеливи и започнете да навиваме около 550 завъртания.

Посоката на навиване е без значение. Можете дори да го навиете на едро, но това не е нашият метод.

Навиваме 12 слоя, завой по ред, като изолираме всеки слой с електрическа лента.

След като прекарахме час и половина, фиксираме края на жицата и оставяме бобината настрана.

Пристъпваме към запояване, всичко е по схемата, без никакви разлики.

Изводите на сензора на Хол са удължени с проводници и изолирани с топлинно свиване, тъй като трябва да се постави вътре в намотката.

Всъщност всичко, остава само да конфигурирате, за това инсталираме сензора на Хол вътре в намотката и го фиксираме с импровизирани средства.

Окачваме бобината, включваме захранването.

След като вдигнем магнита, усещаме, че той се привлича или отблъсква, в зависимост от полярността.
На известно разстояние магнитът се опитва да виси, но не виси за дълго време.

Изучаваме документацията за сензора, където той специално е показан на снимки от коя страна има чувствителна зона.

Изваждаме го и го огъваме така, че плоската страна с надписите да се окаже успоредна на земята.

Върнахме го, този път всичко е много по-добре.

Но все още не плува.

Проблемът се крие във формата на магнита, а именно плоската форма на "таблетка".
Не е най-добрият, който можете да измислите за левитация. Достатъчно е просто да изместите центъра на тежестта надолу. Ще организираме това с парче дебел лист хартия.

Между другото, преди да залепите противотежестта, не забравяйте първо да погледнете от коя страна магнитът е привлечен към намотката.

Сега всичко повече или по-малко работи самостоятелно, остава само да центрирате и фиксирате сензора.

Левитрон, както знаете, е връх, въртящ се във въздуха над кутия, в която действа източник на магнитно поле. Левитрон може да бъде направен от популярния сензор за Хол.

Какво представлява Левитрон

ВНИМАНИЕ! Открих напълно прост начин за намаляване на разхода на гориво! Не ми вярвате? Автомонтьор с 15 години опит също не вярваше, докато не го опита. И сега той спестява 35 000 рубли годишно от бензин!

Левитрон е играчка. Няма смисъл да го купувате, ако знаете вариантите за изработка на домашно устройство. Няма да има нищо сложно в дизайна на такъв Левитрон, ако има конвенционален сензор за зала, например, закупен за автомобилен дистрибутор и оставен за бъдеща употреба.

Трябва да сте наясно, че ефектът от левитация винаги се наблюдава в доста тясна зона. Такива реалности донякъде ограничават свободата на действие на занаятчиите, но с прилагане на търпение и време винаги можете да конфигурирате Levitron ефективно и ефективно. Той практически няма да падне или да скочи.

Сензор на Хол Левитрон

Levitron за сензор на зала и идеята да го направите е проста, като всичко гениално. Поради силата на магнитното поле, парче от всеки материал с електромагнитни свойства се издига във въздуха.

За да създадете ефекта на "висене", извисяване във въздуха, връзката се осъществява с висока честота. С други думи, магнитното поле като че ли повдига и изхвърля материала.

Схемата на устройството е твърде проста и дори ученик, който не е престоял напразно уроци по физика, ще може да изгради всичко сам.

Нуждаем се от LED (цветът му се избира в зависимост от индивидуалните предпочитания).
Транзистори RFZ 44N (въпреки че всяко полево устройство, близко до тези параметри, ще свърши работа).
Диод 1N 4007.
1k ома и 330 ома резистори.
Всъщност самият сензор на Хол (A3144 или друг).
Медна намотка с размери 0,3-0,4 мм (около 20 метра ще бъдат достатъчни).
Неодимов магнит под формата на таблетка 5х1 мм.
5-волтово зарядно устройство, предназначено за мобилен телефон.

Сега, подробно за това как се извършва монтажа:

Рамката за електромагнита е направена с точно същите параметри като на снимката. 6 mm - диаметър, около 23 mm - дължина на намотката, 25 mm - диаметър на бузата с поле. Изработена е рамка от картон и обикновен лист за тетрадка, като се използва суперлепило.

Краят на медния проводник се фиксира към намотката и след това се навива (приблизително 550 оборота). Няма значение в коя посока да се навива. Другият край на жицата също е закрепен, докато намотката е оставена настрана.
Запояваме всичко по схемата.

Сензорът на Хол се запоява върху окабеляването и след това се поставя върху намотката. Необходимо е да го поставите вътре в намотката, да го фиксирате с импровизирани средства.

внимание. Чувствителната зона на сензора (можете да я определите от документацията за сензора на Хол) трябва да бъде успоредна на земята. Затова се препоръчва леко да огънете това място, преди да поставите сензора в намотката.

Бобината е окачена, захранва се през предварително запоената платка. Бобината е фиксирана със статив.

Сега можете да проверите как работи Levitron. Всеки електрифициран материал може да бъде докаран до бобината отдолу. Той или ще бъде привлечен от намотката, или ще бъде отблъснат, в зависимост от полярността. Но имаме нужда от материала, който да виси във въздуха, да плава. Това ще бъде така, ако формата на материала не е твърде малка спрямо намотката.

Забележка. Ако магнитът на хапчето е малък, той няма да левитира много ефективно. Може да падне. За да се премахнат недостатъците в работата, е необходимо да се премести центъра на тежестта на материала към дъното - като товар е подходящ обикновен лист хартия.

Що се отнася до светодиода, не е необходимо да го инсталирате. От друга страна, ако искате повече ефект, можете да организирате шоу с подсветка.

Самоделен Левитрон в класически дизайн без сензор

Както можете да видите, благодарение на наличието на сензора на залата, беше възможно да се направи доста ефектна играчка. Това обаче изобщо не означава, че не можете без сензор. Напротив, домашно приготвен Левитрон в класически дизайн, това е просто голям магнит от високоговорителя (13-15 см в диаметър) и малък пръстен магнит за плот (2-3 см в диаметър), без да използвате сензор.

Оста на върха обикновено се прави от стара писалка или молив. Основното е, че пръчката е избрана така, че да приляга плътно в центъра на пръстеновидния магнит. След това се отрязва излишната част от дръжката (около 10 см дължина, заедно с прикрепения магнит за горната част, това е, което ви трябва).

Класическата производствена схема на Levitron също предполага наличието на дузина различни шайби, изрязани от дебела хартия. За какво са необходими? Ако в горния случай беше използвана и хартия и както си спомняме - за изместване на центъра на тежестта надолу или по-просто за настройка. И тук е същото. Шайбите ще са необходими за идеалната настройка на върха (ако е необходимо, те се засаждат след пръстеновидния магнит на пръта).

внимание. За да левитира идеално домашно горнище, освен да регулирате с шайби, не трябва да бъркате с полярността. С други думи, подравнете пръстеновидния магнит в съответствие с големия магнит.

Но това не е всичко. Както в първия случай (с помощта на сензор на Хол), така и във втория е необходимо да се постигне идеалната равномерност на източника на привличане. С други думи, поставете голям магнит върху идеално равна повърхност. За да се постигне това, се използват дървени подложки с различна дебелина. Ако магнитът не стои равномерно, стойките се поставят от едната или от няколко страни, като по този начин се регулира равномерността.

Платформени левитрони

Схемата на платформата на Levitron по правило се отличава с наличието на не един, а няколко източника магнита. В този случай материал или връх, плаващ във въздуха, ще има тенденция да падне върху един от магнитите, изместен от вертикалната ос. За да избегнете това, трябва да можете да регулирате централната гравитационна зона и да го направите идеално точно.

И тук на помощ идват същите намотки, с вмъкнат вътре сензор на Хол. Нека има две такива намотки и те трябва да бъдат поставени точно в средата на платформата, между магнитите. На диаграмата ще изглежда така (1 и 2 са магнити).

От диаграмата става ясно, че целта на управлението на намотките е да се създаде хоризонтална сила, център на тежестта. Тази сила се нарича формално Fss и е насочена към оста на равновесието, когато настъпи изместване, обозначено на диаграмата като X.

Ако свържете намотките, така че импулсът да създаде зона с обърната полярност, тогава проблемът с отклонението може да бъде решен. Всеки физик ще потвърди това.

Всеки стар DVD плейър е избран като калъф за конструкцията на платформата Levitron. От него се отстраняват всички „вътрешности“, монтират се магнити и намотки, а за красота горната част се затваря с практичен капак от тънък, евентуално прозрачен материал (който позволява преминаване на магнитно поле).

Сензорите на Хол трябва да стърчат през отворите на платформата, трябва да бъдат запоени върху неогънатите крака на съединителя.

Що се отнася до магнитите, това могат да бъдат кръгли елементи с дебелина 4 мм. Желателно е един от магнитите да е по-голям от втория в диаметър. Например 25 и 30 мм.

Има и по-сложни версии на Левитрони, направени по схемата на размотаване на горна част, разположена вътре в малък глобус. Тези левитрони могат да бъдат изградени и с помощта на сензори за Хол - ефективни компоненти, които революционизираха автомобилната индустрия и други области на човешката дейност.

Както знаете, Земята, поради съществуващия световен ред, има определена човешка мечта и винаги е била да я преодолее по всякакъв начин. Магнитната левитация е по-скоро фантастичен термин, отколкото ежедневна реалност.

Първоначално това означаваше хипотетична способност за преодоляване на гравитацията по неизвестен начин и преместване на хора или предмети във въздуха без помощно оборудване. Сега обаче концепцията за "магнитна левитация" вече е доста научна.

Разработват се няколко иновативни идеи наведнъж, базирани на този феномен. И всички те в дългосрочен план обещават отлични възможности за универсална употреба. Вярно е, че магнитната левитация няма да се извършва с магически методи, а с използването на доста специфични постижения на физиката, а именно секцията, която изучава магнитните полета и всичко свързано с тях.

Доста теория

Сред хората, далеч от науката, има мнение, че магнитната левитация е направляван полет на магнит. Всъщност този термин означава, че обект преодолява гравитацията с помощта на магнитно поле. Една от характеристиките му е магнитното налягане, което се използва за "борба" със земната гравитация.

Просто казано, когато гравитацията дърпа обект надолу, магнитното налягане е насочено по такъв начин, че го отблъсква в обратна посока - нагоре. Ето как магнитът левитира. Трудността при прилагането на теорията е, че статичното поле е нестабилно и не се фокусира в дадена точка, така че може да не е в състояние ефективно да устои на привличането. Следователно са необходими спомагателни елементи, които ще дадат динамична стабилност на магнитното поле, така че левитацията на магнита е редовно явление. Като стабилизатори за него се използват различни техники. Най-често - електрически ток през свръхпроводници, но има и други разработки в тази област.

Техническа левитация

Всъщност магнитното разнообразие се отнася до по-широкия термин за преодоляване на гравитационното привличане. И така, техническа левитация: преглед на методите (много кратък).

Изглежда, че сме разбрали малко с магнитната технология, но има и електрически метод. За разлика от първия, вторият може да се използва за манипулиране на продукти, изработени от различни материали (в първия случай само намагнетизирани), дори от диелектрици. Електростатичната и електродинамичната левитация също е разделена.

Способността на частиците да се движат под въздействието на светлината е предвидена от Кеплер. И съществуването е доказано от Лебедев. Движението на частица в посока на източника на светлина (оптическа левитация) се нарича положителна фотофореза, а в обратна посока - отрицателна.

Аеродинамичната левитация, която се различава от оптичната, е доста широко приложима в съвременните технологии. Между другото, "възглавницата" е една от нейните разновидности. Най-простата въздушна възглавница е много лесна – в носещия субстрат се пробиват много дупки и през тях се продухва сгъстен въздух. В този случай въздушният асансьор балансира масата на обекта и той се извисява във въздуха.

Последният метод, известен на науката в момента, е левитацията с помощта на акустични вълни.

Какви са някои примери за магнитна левитация?

Учените мечтаеха за преносими устройства с размерите на раница, които биха могли да "левитират" човек в желаната посока със значителна скорост. Науката досега е поела по различен път, по-практичен и осъществим – създаден е влак, който се движи с помощта на магнитна левитация.

История на супервлака

За първи път идеята за композиция с линеен двигател беше представена (и дори патентована) от немския инженер-изобретател Алфред Зейн. И беше през 1902 г. След това разработването на електромагнитно окачване и влак, оборудван с него, се появява със завидна редовност: през 1906 г. Франклин Скот Смит предлага друг прототип, между 1937 и 1941 г. редица патенти по същата тема са получени от Херман Кемпер, а малко по-късно британецът Ерик Лейзевайт създава работещ прототип на двигателя в реален размер. През 60-те той участва и в разработването на верижна въздушна възглавница, която трябваше да стане най-много, но не стана, тъй като поради недостатъчно финансиране през 1973 г. проектът беше закрит.

Само шест години по-късно, отново в Германия, е построен маглев влак и лицензиран за превоз на пътници. Тестовата писта, положена в Хамбург, беше дълга по-малко от километър, но самата идея вдъхнови обществото толкова много, че влакът функционира дори след затварянето на изложението, като успя да превози 50 хиляди души за три месеца. Скоростта му по съвременните стандарти не беше толкова голяма - само 75 км/ч.

Не изложба, а търговски маглев (както нарекоха влака с помощта на магнит), пътува между летището в Бирмингам и жп гарата от 1984 г. и заема поста си в продължение на 11 години. Дължината на коловоза беше още по-къса, само 600 м, а влакът се издигаше на 1,5 см над коловоза.

Японска версия

В бъдеще вълнението от влаковете с магнитна левитация в Европа утихна. Но до края на 90-те години такава високотехнологична страна като Япония се интересуваше активно от тях. На територията му вече са положени няколко доста дълги маршрута, по които летят маглев, използвайки такова явление като магнитна левитация. Същата държава притежава и рекордите за скорост, поставени от тези влакове. Последният от тях показа ограничение на скоростта над 550 км/ч.

Допълнителни перспективи за използване

От една страна, Маглевите са привлекателни с възможностите си за бързо пътуване: според изчисленията на теоретиците в близко бъдеще ще бъде възможно да ги разпръснат до 1000 километра в час. В крайна сметка те се задвижват от магнитна левитация и само въздушното съпротивление се забавя. Следователно, придаването на композицията възможно най-много аеродинамични очертания значително намалява нейния ефект. Освен това, поради факта, че не докосват релсите, износването на такива влакове е изключително бавно, което е икономически много изгодно.

Друг плюс е намаленият шумов ефект: Maglevs се движат почти безшумно в сравнение с конвенционалните влакове. Бонус е и използването на електричество в тях, което прави възможно намаляването на вредното въздействие върху природата и атмосферата. В допълнение, той е в състояние да преодолява по-стръмни склонове и това елиминира необходимостта от полагане на железопътна линия, заобикаляща хълмове и склонове.

Енергийни приложения

Също толкова интересно практическо направление може да се счита за широкото използване на магнитни лагери в ключови възли на механизмите. Монтажът им решава сериозния проблем с износването на изходния материал.

Както знаете, класическите лагери се износват доста бързо - те постоянно изпитват големи механични натоварвания. В някои области необходимостта от подмяна на тези части означава не само допълнителни разходи, но и висок риск за хората, които поддържат машината. поддържат работоспособността многократно по-дълго, така че използването им е силно препоръчително при всякакви екстремни условия. По-специално в ядрената енергетика, вятърните технологии или индустриите, придружени от изключително ниски / високи температури.

самолети

В проблема как да се приложи магнитна левитация възниква резонен въпрос: кога най-накрая ще бъде произведен и представен на прогресивното човечество пълноценен самолет, в който ще се използва магнитна левитация? В крайна сметка има косвени доказателства, че такива "НЛО" са съществували. Вземете например индийските „вимани“ от най-древната епоха или „дискетите“ на Хитлер, които вече са по-близо до нас във времето, използвайки, наред с други неща, електромагнитни методи за организиране на повдигащата сила. Запазени приблизителни чертежи и дори снимки на работещи модели. Въпросът остава открит: как да осъществим всички тези идеи? Но бизнесът на съвременните изобретатели не отива по-далеч от не много жизнеспособни прототипи. Или може би това все още е твърде секретна информация?

Идеята за този урок е вдъхновена от проекта на платформата за краудфандинг Kickstarter, наречен "Air Bonsai", наистина красив и мистериозен, който е направен от японците.

Но всяка мистерия може да бъде обяснена, ако погледнете вътре. Всъщност това е магнитна левитация, когато има обект, левитиращ отгоре и електромагнит, управляван от веригата. Нека се опитаме да реализираме този мистериозен проект заедно.

Разбрахме, че схемата на Kickstarter е доста сложна, без никакъв микроконтролер. Нямаше начин да намеря аналоговата й схема. Всъщност, ако погледнете по-внимателно, принципът на левитацията е доста прост. Трябва да накарате магнитно парче да "плува" над друго магнитно парче. Основната по-нататъшна работа беше да се предотврати падането на левитиращия магнит.

Предполага се също, че правенето на това с Arduino всъщност е много по-лесно, отколкото да се опитвате да разберете схемата на японско устройство. Всъщност всичко се оказа много по-просто.

Магнитната левитация се състои от две части: основна част и плаваща (левитираща) част.

База

Тази част е в долната част, която се състои от магнит за създаване на кръгово магнитно поле и електромагнити за управление на това магнитно поле.

Всеки магнит има два полюса: северен и южен. Експериментите показват, че противоположностите се привличат, а едни и същи полюси се отблъскват. Четири цилиндрични магнита са поставени в квадрат и имат еднакъв полярност, образувайки кръгово магнитно поле нагоре, за да изтласка всеки магнит, който има същия полюс между тях.

Като цяло има четири електромагнита, поставени са в квадрат, два симетрични магнита са двойка и магнитното им поле винаги е противоположно. Сензорът на Хол и веригата задвижват електромагнити. Ние създаваме противоположни полюси на електромагнитите чрез ток през тях.

Плаваща част

Частта включва магнит, плаващ над основата, който може да носи малка саксия или други предмети.

Магнитът отгоре се повдига от магнитното поле на долните магнити, тъй като те имат едни и същи полюси. Въпреки това, като правило, той е склонен да пада и да бъде привлечен един от друг. За да предотвратят преобръщането и падането на горната част на магнита, електромагнитите ще създават магнитни полета, които да натискат или дърпат, за да балансират плаващата секция, благодарение на сензора за ефект на Хол. Електромагнитите се управляват от две оси X и Y, в резултат на което горният магнит се поддържа балансиран и плаващ.

Управлението на електромагнитите не е лесно и изисква PID контролер, който е разгледан подробно в следващата стъпка.

Стъпка 2: PID контролер (PID)

От Уикипедия: „Пропорционално-интегрално-диференциращ (PID) регулатор е устройство в управляващ контур с обратна връзка. Използва се в системите за автоматично управление за генериране на управляващ сигнал с цел получаване на необходимата точност и качество на преходния процес. PID регулаторът генерира управляващ сигнал, който е сбор от три члена, първият от които е пропорционален на разликата между входния сигнал и сигнала за обратна връзка (сигнал за грешка), вторият е интеграл от сигнала за грешка, а третият е производната на сигнала за грешка."

Казано по-просто: „ПИД регулаторът изчислява стойността на „грешка“ като разлика между измереното [вход] и желаната настройка. Контролерът се опитва да сведе до минимум грешката, като регулира [изхода]. "

Така вие казвате на PID какво да измерва (вход), каква стойност искате и променлива, която ще помогне на тази стойност. След това PID контролерът настройва изхода, за да направи входа равен на настройката.

Например: в колата имаме три стойности (Input, Installation, Output) - скоростта, желаната скорост и ъгълът на педала на газта, съответно.

В този проект:

Входът е стойността в реално време от сензора на Хол, която се актуализира непрекъснато, тъй като позицията на плаващия магнит ще се промени в реално време.
Зададената стойност е стойността от сензора на Хол, която се измерва, когато плаващият магнит е в позиция за баланс, в центъра на основата на магнитите. Този индекс е фиксиран и не се променя с течение на времето.
Изходният сигнал е скоростта за управление на електромагнитите.

Благодарим на общността на Arduino за написването на PID библиотека, която е много лесна за използване. За повече информация относно Arduino PID вижте официалния уебсайт на Arduino. Трябва да използваме чифт Arduino PID контролери, един за оста X и един за оста Y.

Стъпка 3: аксесоари

Списъкът с аксесоари за урока се оказва приличен. По-долу е даден списък на компонентите, които трябва да закупите за този проект, уверете се, че имате всичко, преди да започнете. Някои от компонентите са много популярни и вероятно ще ги намерите в собствен склад или дом.

Стъпка 4: Инструменти

Ето списък на най-често използваните инструменти:

Поялник
Ръчен трион
Мултиметър
Пробивна машина
Осцилоскоп (по избор, можете да използвате мултицет)
Бормашина за маса
Горещо лепило
Клещи

Стъпка 5: Операционен усилвател LM324, драйвер L298N и SS495a

Операционен усилвател LM324

Операционните усилватели (операционни усилватели) са едни от най-важните, широко използвани и универсални схеми, използвани днес.

Използваме оп-усилвател за усилване на сигнала от сензора на Хол, чиято цел е да увеличи чувствителността, така че arduino да може лесно да разпознае променящото се магнитно поле. Промяната на няколко mV на изхода на сензора на Хол, след преминаване през усилвателя, може да се промени с няколкостотин единици в Arduino. Това е необходимо, за да се осигури гладка и стабилна работа на PID регулатора.

Обикновеният оперативен усилвател, който избрахме, е LM324, той е евтин и можете да го закупите от всеки магазин за електроника. LM324 има 4 вътрешни усилвателя, които му позволяват да се използва гъвкаво, но в този проект са необходими само два усилвателя, един за оста X и един за оста Y.

L298N модул

Двойният H-мост L298N обикновено се използва за управление на скоростта и посоката на два DC двигателя или лесно управление на един биполярен стъпков двигател. L298N може да се използва с двигатели от 5 до 35 VDC.

Има и вграден 5V регулатор, така че ако захранващото напрежение е до 12V, можете да свържете и 5V захранване от платката.

Този проект използва L298N за задвижване на две двойки соленоидни намотки и използва 5V изход за захранване на Arduino и сензора на Хол.

Разположение на модулите:

Изход 2: двойка електромагнити X
Изход 3: двойка електромагнити Y
Входна мощност: DC 12V вход
GND: Заземяване
5v изход: 5v за Arduino и сензори на Хол
EnA: Активира PWM сигнала за изход 2
In1: Активиране за изход 2
In2: Активиране за Out 2
In3: Активиране за изход 3
In4: Активиране за изход 3
EnB: Активира PWM сигнал за Out3

Връзка с Arduino: трябва да премахнем 2 джъмпера в щифтовете EnA и EnB, след това да свържете 6 пина In1, In2, In3, In4, EnA, EnB към Arduino.

SS495a Сензор на Хол

SS495a е линеен сензор с ефект на Хол с аналогов изход. Моля, обърнете внимание на разликата между аналогов изход и цифров изход, не можете да използвате сензор с цифров изход в този проект, той има само две състояния 1 или 0, така че не можете да измервате изхода на магнитни полета.

Аналоговият сензор ще доведе до диапазон на напрежение от 250 до Vcc, който можете да прочетете с аналоговия вход на Arduino. Необходими са два сензора на Хол за измерване на магнитното поле в двете оси X и Y.

Стъпка 6: NdFeB (неодим-желязо-бор) неодимови магнити

От Уикипедия: "Неодимът е химичен елемент, рядкоземен метал със сребристо бял цвят със златист оттенък. Принадлежи към групата на лантанидите. Лесно се окислява на въздух. Открит през 1885 г. от австрийския химик Карл Ауер фон Уелсбах. Използва се като компонент на сплави с алуминий и магнезий за самолети - и ракетостроене."

Неодимът е метал, който е феромагнитен (по-специално, той проявява антиферомагнитни свойства), което означава, че подобно на желязото може да бъде намагнетизиран, за да стане магнит. Но температурата му на Кюри е 19 К (-254 ° C), следователно в чиста форма неговият магнетизъм се появява само при изключително ниски температури. Въпреки това, неодимовите съединения с преходни метали като желязото могат да имат температури на Кюри доста над стайна температура и се използват за направата на неодимови магнити.

Силен е думата, използвана за описание на неодимов магнит. Не можете да използвате феритни магнити, защото техният магнетизъм е твърде слаб. Неодимовите магнити са много по-скъпи от феритните магнити. Малки магнити се използват за основата, големи магнити за плаващата/левитиращата част.

внимание! Трябва да внимавате, когато използвате неодимови магнити, тъй като техният силен магнетизъм може да ви навреди или да счупят данните на вашия твърд диск или други електронни устройства, които са засегнати от магнитни полета.

Съвет! Можете да разделите два магнита, като ги дърпате хоризонтално, не можете да ги разделите в обратна посока, защото магнитното им поле е твърде силно. Освен това са много крехки и лесно се чупят.

Стъпка 7: подгответе основата

Използва се малка теракотена саксия, която обикновено се използва за отглеждане на сукуленти или кактуси. Можете също да използвате керамична тенджера или дървена тенджера, ако е подходящо. Използвайте 8 мм свредло, за да създадете дупка в дъното на съда, която се използва за задържане на DC жака.

Стъпка 8: 3D отпечатване на плаващата част

Ако имате 3D принтер, страхотно. Имате способността да правите всичко с него. Ако няма принтер, не се отчайвайте, т.к можете да използвате евтината услуга за 3D печат, която е много популярна в момента.

За лазерно рязане файловете също са в архива по-горе - файлът AcrylicLaserCut.dwg (това е autocad). Акрилното парче се използва за поддържане на магнитите и електромагнитите, останалото се използва за покриване на повърхността на теракотената тенджера.

Стъпка 9: Подгответе SS495a Хол сензорен модул

Разрежете оформлението на печатната платка на две, едното за прикрепване на сензора на Хол, а другото към веригата LM324. Прикрепете два магнитни сензора перпендикулярно на печатната платка. Използвайте тънки проводници, за да свържете двата щифта на VCC сензорите заедно, направете същото с щифтовете GND. Изходните контакти са отделни.

Стъпка 10: верига на операционния усилвател

Запоете гнездото и резисторите към печатната платка, като следвате диаграмата, като се уверите, че сте поставили двата потенциометъра в една и съща посока за по-лесно калибриране по-късно. Свържете LM324 към жака, след което свържете двата изхода на модула на сензора на Хол към веригата на операционния усилвател.

Свържете двата изходни проводника на LM324 към Arduino. 12V вход с 12V вход на модул L298N, 5V изход на модул L298N към 5V потенциометър.

Стъпка 11: Сглобяване на електромагнитите

Сглобете електромагнитите върху акрилен лист, те са фиксирани в четири отвора близо до центъра. Затегнете винтовете, за да избегнете движение. Тъй като електромагнитите са централно симетрични, те винаги са срещуположни на полюсите, така че проводниците от вътрешната страна на електромагнитите са свързани заедно, а проводниците от външната страна на електромагнитите са свързани към L298N.

Издърпайте проводниците под акрилния лист през съседните отвори, за да се свържете към L298N. Медният проводник е покрит с изолиран слой, така че трябва да го премахнете с нож, преди да можете да ги запоявате заедно.

Стъпка 12: сензорен модул и магнити

Използвайте горещо лепило, за да фиксирате сензорния модул между електромагнитите, имайте предвид, че всеки сензор трябва да е квадратен с два електромагнита, един отпред и един отзад. Опитайте се да калибрирате двата сензора възможно най-централно, така че да не се припокриват, което ще направи сензора най-ефективен.

Следващата стъпка е да сглобите магнитите на акрилна основа. Чрез комбиниране на два магнита D15 * 4 mm и магнит D15 * 3 mm заедно, за да образуват цилиндър, това ще направи магнитите и електромагнитите да имат еднаква височина. Съберете магнитите между двойките електромагнити, имайте предвид, че полюсите на възходящите магнити трябва да са еднакви.

Стъпка 13: DC конектор за захранване и L298N 5V изход

Запоете жака за DC захранване с два проводника и използвайте термосвиваема тръба. Свързан DC конектор за захранване към входа на модула L298N, неговият 5V изход ще захранва Arduino.

Стъпка 14: L298N и Arduino

Свържете модула L298N към Arduino, като следвате диаграмата по-горе:

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

Стъпка 15: Програматор Arduino Pro Mini

Тъй като Arduino pro mini няма USB сериен порт, трябва да свържете външен програматор. FTDI Basic ще се използва за програмиране (и захранване) на Pro Mini.

15.01.2018 , 7 129 Преглеждания

Този домашен продукт е Левитрон с контролирана суспензия. Дизайнът и схемата са доста прости, така че дори неопитен радиолюбител и любител на домашните продукти ще може да го сглоби. Статията описва инструкциите стъпка по стъпка за сглобяване на Levitron, следвайки го, не трябва да има проблеми с производителността!

Левитронна верига

Какво е необходимо за направата на Левитрон

Биполярен транзистор IRF740A [Купувайте евтино ]
Мултиплексор IN74LS157N
Сензор на Хол SS443A [Купувайте евтино ]
Диод 1N4007 [Купувайте евтино ]
12V LED
Резистори [Купувайте евтино]
Превключвател (Не превключвател!!)
Платка [Купувайте евтино ]
Тел за навиване ∅ 0,4 мм
Неодимови магнити в различни размери [Купувайте евтино ]
Захранване 5V 3A [Купувайте евтино ]
Шперплат и тънка пластмаса

Създаване на Левитрон

Първата стъпка е да сглобите корпуса, където ще бъде монтирана цялата верига, включително бобината. Корпусът може да бъде направен по схемата по-долу или можете да измислите своя собствена версия.

На първо място, изрязваме всички детайли на долната основа от шперплат и използваме PVA лепило, за да го сглобим.

След това изрязваме елементите на стелажите и също ги залепваме с помощта на лепило.

След като тялото е сглобено, можете да го боядисате във всеки цвят, така че ще стане солидно и привлекателно на външен вид, но това не е необходимо, разбира се.

Преди да сглобите веригата, е необходимо да инсталирате платката в корпуса с помощта на уплътнение. Уплътнението е необходимо, за да се осигури разстояние между корпуса и платката, така че краката на частите да влизат изцяло в дупките и да няма проблеми по време на монтажа.

След това изрязваме частта, където правим дупки за светодиода и превключвателя. Този елемент ще бъде монтирането на бобината.

С помощта на супер лепило монтираме тази част на багажника.

Сега трябва да вземете пръчка, диаметърът му трябва да бъде 10 мм.

След това изрязваме пластмасови стени с диаметър 45 мм.

С помощта на супер лепило покриваме външните ръбове на стените и основата за фиксиране.

Внимателно нанизваме жицата.

Изрязваме жицата с марж, правим разрез на стената, поставяме края на жицата там и го фиксираме с горещо лепило, за да избегнем цъфтеж.

След това с помощта на острие отстранете всички неравности.

Нашата макара е готова. Сега с помощта на супер лепило го монтираме върху тялото, както е на снимката по-долу.

След това монтираме превключвателя и светодиода върху корпуса и веднага ги запояваме към приписаните им проводници.

След това запояваме проводниците на бобината и сензорите на Хол. Проводниците на сензора на Хол трябва да са достатъчно дълги, за да достигнат края на бобината.

След това огънете сензорите на Хол със сензорната зона навън.

Сега с помощта на електрическа лента закрепваме сензорите, както е показано на фигурата по-долу. Този метод на монтаж в бъдеще ще позволи безпроблемно да се променя разстоянието между сензорите. Освен това е необходимо да фиксирате сензорите с гумени ленти.