„Pasidaryk pats“ levituojantis žaislas su salės jutikliu. „Pasidaryk pats“ „Levitron“: namuose sukurta levitacijos magnetiniame lauke įrenginio schema. Surinkimui mums reikia
Medžiagos Levitron gamybai
Taigi, norint pagaminti žaislą, mums reikia trijų žiedo formos magnetų su pakankamai galios. Magnetai iš žemo dažnio garsiakalbių, kurių tarnavimo laikas jau seniai pasibaigęs, yra gana tinkami mūsų tikslams.Norėdami pagaminti viršų, jums reikės neodimio magneto. Galite paimti iš garsiakalbio, ant kurio yra užrašas "Neodium transducer". Panašūs garsiakalbiai naudojami mobiliuosiuose telefonuose. Stipriausias nuolatinis magnetas šiandien yra neodimis, pagamintas iš neodimio, boro ir geležies lydinio. Aukšta temperatūra jį neigiamai paveiks, todėl šį magnetą reikia saugoti nuo karščio. Taigi magnetas Mobilusis telefonas gali būti dviejų tipų – apvalios plokštelės arba žiedo formos. Žiedinis magnetas uždedamas ant paties viršaus griežtai centre, o tabletės formos magnetas priklijuojamas prie viršaus ašies iš apačios. Pačios viršaus medžiaga turėtų būti lengva medžiaga, tokia kaip kompozitas arba plastikas.
Levitron nustatymas
Į aplinką reikia žiūrėti ypač skrupulingai, nes ši darbo dalis yra labai svarbi ir užima daugiausiai laiko. Žiediniai magnetai turi būti sujungti vienas su kitu priešingu poliškumu. Ant jų reikia sumontuoti iki 1 cm storio plokštę (ne iš metalo), kuri bus kruopščiai sumontuota Levitron pagrinde - magneto centre. Jei pastebėjote, kad viršus nukrypsta į šoną, tuomet magnetą reikia pakeisti kitu didesnio skersmens.Norėdami pradėti viršutinę dalį, jums reikės dar kelių elementų, kuriais galėsite reguliuoti platformos storį, kad būtų pasiektas normalus viršaus sukimasis. Mums reikės organinio stiklo plastiko su popieriaus lapais. Jei sukasi normaliai, pradedame švelniai kelti platformą, kol ji pakils.
Jei mūsų suktukas skrenda į viršų pernelyg greitai, jo svorį reikia padidinti. Jei jis nukrypsta viena kryptimi, galite ištaisyti situaciją, padėdami popieriaus lapus po priešinga. Šie veiksmai leidžia reguliuoti žaislo pagrindą taip, kad jis aiškiai būtų jūros lygyje.
Ir vaizdo įrašas su levitronais ...
Paprašė duoti Naujieji metai Antigravitacinis Kalėdų Senelis neturėtų atsakyti „Neįmanoma misija“. Išgirsk tokį atsakymą, žinok – senelis netikras. Nes moksliniai žaislai su antigravitacijos elementais egzistuoja ir jau keletą metų parduodami už 30–60 USD.
Sietle yra įmonė, taikliai pavadinta „Fascinations Toys and Gifts“. Jos gaminių žavesys yra tas, kad iš pradžių jie atrodo nerealūs. Tiesa, skirtingai nei magai, neįprastų suvenyrų kūrėjai noriai atskleidžia savo paslaptis.
Visų pirma norėčiau pasakyti apie „Levitron“ (Levitron). Prieš mus yra kažkas panašaus į peleninę (vadinsime ją pagrindu), virš kurios ore kabo ir sukasi verpimas. Antigravitacinis prietaisas. „Levitron“ linksmina taip:
Paimkite pridedamą lėkštę į ranką ir laikote ją virš pagrindo. Ant lėkštės uždėkite suktuką ir stipriai pasukite jį rodykle ir nykščiu.
Tada plokštė lėtai pakeliama, tada nuleidžiama ir pašalinama – giroskopas lieka kaboti ore, šiek tiek sukasi ir siūbuoja.
Daiktas geras, bet ūkyje praktiškai nenaudingas (hobbytron.net nuotrauka).
Žaislui nereikia elektros energijos. Čia naudojami nuolatiniai magnetai, dedami ir į pagrindą, ir į giroskopą.
Klasikinės fizikos požiūriu neįmanoma pasiekti dviejų atstumiančių magnetų, kurių vienas plūduriuoja ant kito, stabilumo.
„Fascinations“ specialistai aiškina, kad pavyko rasti išimtį iš taisyklės.
Tiksliau, jį rado išradėjas Roy'us M. Harriganas ir užpatentavo 1983 metų gegužę.
Kaip atspėjote, sukimasis neleidžia viršutiniam magnetui apvirsti. Tačiau kas trukdo jam paslysti į šoną ir nuskristi nuo magnetinės pagalvėlės?
Apatinis magnetas ir jo laukas, atitinkamai, turi sudėtinga forma. O kai viršus nukrypsta nuo centro, atsiranda jėga, kuri stumia ją atgal į pusiausvyros tašką.
Tai atrodo kaip „Levitron“, pagamintas rankomis (nuotrauka hcrs.at).
Šios jėgos yra labai mažos, todėl Levitron paleidimui reikės treniruočių.
Pusiausvyra šioje sistemoje yra tokia subtili, kad ją veikia temperatūra patalpoje ar net nedideli žemės magnetizmo svyravimai.
Į žaislų rinkinį įeina 5 svarelių rinkinys – sveriantis nuo 3 iki 0,1 gramo. Jų derinys pasiekia pusiausvyrą.
Reguliuojamos pagrindo kojelės leidžia montuoti tiksliai horizontaliai, be to, būtina laikytis tam tikros orientacijos į pagrindinius taškus.
Galiausiai pats plokštės pakėlimo ir išėmimo su besisukančiu giroskopu procesas reikalauja ypatingo atsargumo. Ir kuo greičiau suksite viršūnę, tuo ilgiau ji kils.
Jei levituojantis suktukas jus sužavėjo, Sietlo novatoriai pasiruošę jums pasiūlyti papildomi priedaiį Levitroną.
Pavyzdžiui, "Perpetuator" (Perpetuator), šį kartą jau prijungtas prie lizdo. Skirtingai nuo įprastos bazės, čia pridedama elektromagnetiniai laukai, kurie nuolat sukasi, todėl jis kelias savaites gali kabėti virš jūsų stalo.
Kitas antigravitacinis žaislas vadinamas meno banku. Ši dėžutė, kurios viduje levituoja teniso kamuoliukas, lėktuvo modelis, moneta ar saldainių popierėliai.
Be to, yra „skraidantis gaublys“ – Nuostabūs Antigravitacijos gaubliai.
Antigravitacinis gaublys tikrai yra dalykas (nuotrauka fascinations.com).
Kitas „fizinis“ „Fascinations“ kūrinys yra lengvi ir skaidrūs kriokliai (Gosammer kriokliai). Tai visa krioklių kolekcija, skirta namams ir biurui.
Jie nusipelno paminėti, nes, skirtingai nei daugelis analogų, jie demonstruoja įdomų poveikį.
Vanduo juose teka plačiai ir plona plėvelė, kuri niekada nelūžta, ne vienoje vietoje. Kaip tai įmanoma?
Vanduo, išsiliejęs net iš plonyčio išplėsto tarpelio, linkęs susiburti į daugmaž kompaktišką čiurkšlę, o jei tai neįmanoma, suskyla į atskiras sroves, suskyla į lašus.
Žaislo „Levitron“, kuris aiškiai parodo nesvarumo būseną, veikimo principas pagrįstas magnetinio lauko, laikančio ore mažo dydžio objektus, veikimu.
Tokių žaislų, deja, dar negamina vidaus pramonė, todėl jų paklausa negali būti patenkinta. Žinoma, galima užsisakyti Levitron iš užsienio, tačiau žaislo kaina (jau ir taip nemaža – 35$) gerokai išauga dėl siuntimo išlaidų.
Tačiau, kita vertus, niekas netrukdo jums savo rankomis pasigaminti Levitron vienu iš dviejų žinomų būdų: ant elektromagneto arba ant nuolatinių magnetų.
Antrasis iš šių metodų yra lengviau nei pirmasis, be to, nereikia specialių žinių fizikos srityje, o šiam įrenginiui taip pat nereikia elektros energijos.
Medžiagos Levitron gamybai
Taigi, žaislui pagaminti mums reikia trijų žiedo formos magnetų, turinčių pakankamai galios. Magnetai iš žemo dažnio garsiakalbių, kurių tarnavimo laikas jau seniai pasibaigęs, yra gana tinkami mūsų tikslams.
Norėdami pagaminti viršų, jums reikės neodimio magneto. Galite paimti iš garsiakalbio, ant kurio yra užrašas "Neodium transducer". Panašūs garsiakalbiai naudojami mobiliuosiuose telefonuose. Stipriausias nuolatinis magnetas šiandien yra neodimis, pagamintas iš neodimio, boro ir geležies lydinio. Aukšta temperatūra jį neigiamai paveiks, todėl šį magnetą reikia saugoti nuo karščio. Taigi, mobiliojo telefono magnetas gali būti dviejų tipų – apvalios plokštelės arba žiedo pavidalo. Žiedinis magnetas uždedamas ant paties viršaus griežtai centre, o tabletės formos magnetas priklijuojamas prie viršaus ašies iš apačios.Pačio viršaus medžiaga turi būti iš lengvos medžiagos, pavyzdžiui, kompozitas ar plastikas.
Levitron nustatymas
Į aplinką reikia žiūrėti ypač skrupulingai, nes ši darbo dalis yra labai svarbi ir užima daugiausiai laiko. Žiediniai magnetai turi būti sujungti vienas su kitu priešingu poliškumu. Ant jų reikia sumontuoti iki 1 cm storio plokštę (ne iš metalo), kuri bus kruopščiai sumontuota Levitron pagrinde - magneto centre. Jei pastebėjote, kad viršus nukrypsta į šoną, tuomet magnetą reikia pakeisti kitu didesnio skersmens.
Norėdami pradėti viršutinę dalį, jums reikės dar kelių elementų, kuriais galėsite reguliuoti platformos storį, kad būtų pasiektas normalus viršaus sukimasis. Mums reikės organinio stiklo plastiko su popieriaus lapais. Jei sukasi normaliai, pradedame švelniai kelti platformą, kol ji pakils.
Jei mūsų suktukas skrenda į viršų pernelyg greitai, jo svorį reikia padidinti. Jei jis nukrypsta viena kryptimi, galite ištaisyti situaciją, padėdami popieriaus lapus po priešinga. Šie veiksmai leidžia reguliuoti žaislo pagrindą taip, kad jis aiškiai būtų jūros lygyje.
Magnetinė levitacija visada atrodo įspūdingai ir kerinčiai. Tokį įrenginį šiandien galima ne tik nusipirkti, bet ir pasigaminti patiems. O norint sukurti tokį magnetinės levitacijos įrenginį, nebūtina tam išleisti daug pinigų ir laiko.
Šioje medžiagoje bus pateikta schema ir instrukcijos, kaip surinkti magnetinį levitatorių iš nebrangių komponentų. Pats surinkimas užtruks ne ilgiau kaip dvi valandas.
Šio prietaiso, vadinamo Levitron, idėja yra labai paprasta. Elektromagnetinė jėga pakelia į orą magnetinės medžiagos gabalėlį, o tam, kad būtų sukurtas plūduriuojantis efektas, objektas kyla ir leidžiasi labai mažame aukščių diapazone, bet labai dideliu dažniu.
Norėdami surinkti Levitron, jums reikia tik septynių komponentų, įskaitant ritę. Žemiau pateikta magnetinės levitacijos įrenginio schema.
Taigi, kaip matome iš diagramos, be ritės, mums reikia lauko efekto tranzistoriaus, pavyzdžiui, IRFZ44N ar kito panašaus MOSFET, HER207 diodo ar kažko panašaus į 1n4007, 1KΩ ir 330Ω rezistorius, A3144 Hall jutiklio, ir pasirenkamas indikatoriaus šviesos diodas. Ritė gali būti pagaminta atskirai, tam reikės 20 metrų vielos, kurios skersmuo 0,3-0,4 mm. Norėdami maitinti grandinę, galite paimti Įkroviklis 5 V.
Norėdami pagaminti ritę, turite paimti pagrindą, kurio matmenys parodyti kitame paveikslėlyje. Mūsų ritei užteks 550 apsisukimų. Užbaigus apviją, ritę pageidautina izoliuoti kokia nors elektros juosta.
Dabar lituokite beveik visus komponentus, išskyrus Hall jutiklį ir ritę ant nedidelės plokštės. Įdėkite Hall jutiklį į ritės angą.
Pritvirtinkite ritę taip, kad ji tam tikru atstumu būtų virš paviršiaus. Po to į šį magnetinės levitacijos įrenginį galima tiekti maitinimą. Paimkite neodimio magneto gabalėlį ir nuneškite jį į ritės apačią. Jei viskas bus padaryta teisingai, elektromagnetinė jėga jį paims ir laikys ore.
Jei šis įrenginys jums neveikia tinkamai, patikrinkite jutiklį. Jautrioji jo dalis, ty plokščia pusė su užrašais, turi būti lygiagreti žemei. Be to, levitacijai planšetės forma, būdinga daugeliui parduodamų neodimio magnetų, nėra pati sėkmingiausia. Kad svorio centras „nevaikščiotų“, jį reikia perkelti į magneto apačią, pritvirtinant kažką ne per sunkaus, bet ir ne per lengvo. Pavyzdžiui, galite pridėti kartono arba storo popieriaus gabalėlį, kaip parodyta pirmame paveikslėlyje.
Perskaičiau čia įvairiausius internetus ir nusprendžiau sukurti savo Levitroną, be jokių skaitmeninių nesąmonių. Ne anksčiau pasakyta, nei padaryta. Paskleidžiu kūrybos miltus, kad visi matytų.1. Trumpas aprašymas
Levitron yra prietaisas, kuris magnetinio lauko pagalba palaiko objekto pusiausvyrą su gravitacijos jėgomis. Jau seniai žinoma, kad naudojant statinius magnetinius laukus objekto levituoti neįmanoma. Mokyklinėje fizikoje, kiek pamenu, tai buvo vadinama nestabilios pusiausvyros būsena. Tačiau turint šiek tiek noro, žinių, pastangų, pinigų ir laiko, galima dinamiškai levituoti objektą naudojant elektroniką kaip grįžtamąjį ryšį.Paaiškėjo taip:
2.Funkcinė diagrama
Ritės galuose esantys elektromagnetiniai jutikliai sukuria įtampą, proporcingą magnetinės indukcijos lygiui. Jei nėra išorinio magnetinio lauko, šios įtampos bus vienodos, nepaisant ritės srovės dydžio.
Jei šalia apatinio jutiklio yra nuolatinis magnetas, valdymo blokas generuos signalą, proporcingą magneto laukui, sustiprins jį iki norimo lygio ir perduos į PWM, kad valdytų srovę per ritę. Taigi, yra Atsiliepimas o ritė sukurs tokį magnetinį lauką, kuris išlaikys magneto pusiausvyrą su gravitacijos jėgomis.
Viskas gavosi nerealiai, pabandysiu kitaip:
- Nėra magneto - indukcija ritės galuose vienoda - signalas iš daviklių toks pat - valdymo blokas duoda minimalų signalą - ritė dirba visu galingumu;
- Jie priartino magnetą - indukcija labai skiriasi - signalai iš jutiklių labai skiriasi - valdymo blokas duoda maksimalų signalą - ritė visiškai išsijungia - niekas nelaiko magneto ir jis pradeda kristi;
- Kviečia nukristi - nutolsta nuo ritės - mažėja jutiklių signalų skirtumas - valdymo blokas sumažina išėjimo signalą - didėja srovė per ritę - didėja ritės indukcija - magnetas pradeda traukti;
- Pritraukiamas Beckons - artėja prie ritės - didėja jutiklių signalų skirtumas - valdymo blokas padidina išėjimo signalą - sumažėja srovė per ritę - sumažėja ritės indukcija - pradeda kristi magnetas;
– Stebuklas – magnetas nekrenta ir netraukia – tiksliau, krenta ir traukia kelis tūkstančius kartų per sekundę – tai yra, atsiranda dinaminis balansas – magnetas tiesiog pakimba ore.
3.Dizainas
Pagrindinis konstrukcijos elementas yra elektromagnetinė ritė (solenoidas), kuri su savo lauku laiko nuolatinį magnetą.Ant plastikinis rėmas D36x48 sandariai suvyniota 78 metrai 0,6 mm skersmens varinės emaliuotos vielos, išėjo kažkur apie 600 apsisukimų. Pagal skaičiavimus, esant 4,8 omų varžai ir 12 V maitinimo šaltiniui, srovė bus 2,5 A, galia 30 W. Tai būtina atrankai lauko blokas mityba. (Tiesą sakant, pasirodė, kad jis yra 6,0 omo, jie vargu ar nupjovė daugiau vielos, o sutaupė skersmenį.)
Į ritės vidų įdėta plieninė šerdis iš durų rankena skersmuo 20 mm. Jutikliai jo galuose tvirtinami karštais klijais, kurie turi būti nukreipti ta pačia kryptimi.
Ritė su jutikliais yra sumontuota ant aliuminio juostos laikiklio, kuris, savo ruožtu, yra pritvirtintas prie korpuso, kurio viduje yra valdymo plokštė.
Korpuse yra šviesos diodas, jungiklis ir maitinimo lizdas.
Išorinis maitinimo šaltinis (GA-1040U) yra paimamas su galios rezervu ir suteikia srovę iki 3,2A prie 12V.
Kaip levituojantis objektas naudojamas N35H magnetas D15x5 su priklijuota Coca-Cola skardine. Turiu iš karto pasakyti, kad pilnas stiklainis nėra gerai, todėl galuose plonu grąžtu padarome skylutes, vertingą gėrimą nupilame (galima gerti, jei nebijote traškučių) ir prie viršutinio žiedo priklijuojame magnetuką.
4.Scheminė schema
Signalai iš jutiklių U1 ir U2 tiekiami į operacinį stiprintuvą OP1 / 4, prijungtą pagal diferencialinę grandinę. Viršutinis jutiklis U1 yra prijungtas prie invertuojančio įėjimo, apatinis U2 yra prijungtas prie neinvertuojančio, tai yra, signalai atimami, o išėjime OP1/4 gauname įtampą, proporcingą tik magnetinės indukcijos lygiui. sukurtas nuolatinio magneto šalia apatinio jutiklio U2.
Elementų C1, R6 ir R7 derinys yra šios schemos akcentas ir leidžia pasiekti visiško stabilumo efektą, magnetas kabės savo vėžėse. Kaip tai veikia? Signalo nuolatinės srovės komponentas praeina per daliklį R6R7 ir susilpnėja 11 kartų. Kintamasis komponentas praeina per C1R7 filtrą be slopinimo. Iš kur atsiranda kintamasis komponentas? Pastovioji dalis priklauso nuo magneto padėties prie apatinio jutiklio, kintamoji atsiranda dėl magneto svyravimų aplink pusiausvyros tašką, t.y. nuo padėties pasikeitimo laike, t.y. nuo greičio. Mus domina tai, kad magnetas būtų stacionarus, t.y. jo greitis buvo lygus 0. Taigi valdymo signale turime du komponentus – konstanta atsakinga už padėtį, o kintamasis – už šios padėties stabilumą.
Be to, paruoštas signalas sustiprinamas OP1/3. Kintamo rezistoriaus P2 pagalba nustatomas reikiamas stiprinimas derinimo fazės metu, kad būtų pasiekta pusiausvyra, priklausomai nuo specifinių magneto ir ritės parametrų.
Ant OP1 / 1 surenkamas paprastas komparatorius, kuris išjungia PWM ir atitinkamai ritę, kai šalia nėra magneto. Labai patogus dalykas, jums nereikia ištraukti maitinimo šaltinio iš lizdo, jei nuimamas magnetas. Trigerio lygis nustatytas kintamasis rezistorius P1.
Tada valdymo signalas perduodamas impulso pločio moduliatoriui U3. Išėjimo įtampos diapazonas yra 12 V, išėjimo impulsų dažnis nustatomas pagal C2, R10 ir P3 reikšmes, o darbo ciklas priklauso nuo įvesties signalo lygio DTC įėjime.
PWM valdo galios tranzistoriaus T1 perjungimą, kuris savo ruožtu valdo srovę per ritę.
LED1 LED negalima montuoti, tačiau SD1 diodas yra būtinas norint nuleisti perteklinę srovę ir išvengti viršįtampių momentais, kai ritė išsijungia dėl savaiminės indukcijos reiškinio.
NL1 yra mūsų naminė ritė, skirta atskiram skyriui.
Dėl to pusiausvyros režimu vaizdas bus maždaug toks: U1_OUT=2.9V, U2_OUT=3.6V, OP1/4_OUT=0.7V, U3_IN=1.8V, T1_OPEN=25%, NL1_CURR=0.5A.
Aiškumo dėlei taikau perdavimo charakteristikos, dažnio atsako ir fazės atsako grafikus bei oscilogramas PWM ir ritės išėjime.
5. Komponentų pasirinkimas
Prietaisas surenkamas iš nebrangių ir turimi komponentai. Brangiausia pasirodė varinė viela WIK06N, už 78 metrus WIK06N mokėjo 1200 rublių, visa kita kartu paėmus buvo daug pigiau. Ten apskritai platus laukas eksperimentams, galima apsieiti ir be šerdies, galima paimti plonesnę vielą. Svarbiausia atsiminti, kad indukcija išilgai ritės ašies priklauso nuo apsisukimų skaičiaus, srovės per juos ir ritės geometrijos.Kaip magnetinio lauko jutikliai U1 ir U2, naudojami SS496A analoginiai Hall davikliai, kurių linijinė charakteristika yra iki 840 gausų, tai mūsų atveju yra būtent tai. Kai naudojate skirtingo jautrumo analogus, turėsite sureguliuoti stiprinimą OP1 / 3, taip pat patikrinti, ar jūsų ritės galuose yra maksimalios indukcijos lygis (mūsų atveju su šerdimi jis pasiekia 500 gausų) , kad jutikliai neprisotintų esant didžiausiai apkrovai.
OP1 yra LM324N keturių operacijų stiprintuvas. Kai ritė išjungta, 14 išėjime vietoj nulio išleidžia 20 mV, bet tai yra gana priimtina. Svarbiausia nepamiršti pasirinkti iš daugybės 100 000 rezistorių, artimiausių realia verte, kaip R1, R2, R3, R4.
C1, R6 ir R7 reitingai parenkami bandymų ir klaidų būdu kaip labiausiai geriausias variantas skirtingo kalibro magnetams stabilizuoti (išbandyti N35H magnetai D27x8, D15x5 ir D12x3). R6 / R7 santykį galima palikti tokį, koks yra, o iškilus problemoms C1 reikšmę galima padidinti iki 2–5 mikrofaradų.
Kai naudojate labai mažus magnetus, galite negauti pakankamai stiprinimo, tokiu atveju sumažinkite R8 vertę iki 500 omų.
D1 ir D2 yra įprasti 1N4001 lygintuvo diodai, čia tiks bet kuris.
Įprastas TL494CN lustas naudojamas kaip impulsų pločio moduliatorius U3. Darbo dažnis nustatomas elementais C2, R10 ir P3 (pagal 20 kHz schemą). Optimalus diapazonas yra 20-30 kHz, esant žemesniam dažniui, pasirodo ritės švilpukas. Vietoj R10 ir P3 galite tiesiog įdėti 5,6K rezistorių.
T1 yra IRFZ44N lauko efekto tranzistorius, tiks bet kuris kitas iš tos pačios serijos. Renkantis kitus tranzistorius, gali prireikti radiatoriaus, žr minimalios vertės kanalo varža ir vartų įkrova.
SD1 yra VS-25CTQ045 Schottky diodas, čia aš jį pagriebiau su didele marža, tiks įprastas greitaeigis diodas, bet tikriausiai labai įkais.
LED1 geltonas LED L-63YT, čia, kaip sakoma, skonis ir spalva, galima juos šiek tiek daugiau pasistatyti, kad viskas švytėtų įvairiaspalvėmis lemputėmis.
U4 yra 5 V įtampos reguliatorius L78L05ACZ, skirtas jutikliams ir operatyviniam stiprintuvui maitinti. Naudojant išorinį maitinimo šaltinį su papildoma 5V išvestimi galima apsieiti ir be jo, bet kondensatorius geriau palikti.
6.Išvada
Viskas pavyko kaip planuota. Įrenginys stabiliai veikia visą parą, sunaudoja tik 6W. Nei diodas, nei ritė, nei tranzistorius nešildomi. Pridedu dar porą nuotraukų ir galutinį video:
