Levitim elektro-magnetik DIY!: 6 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:28

Ky është një projekt që do të mahnisë dhe frymëzojë! Çfarë përfitimi ka e gjithë kjo njohuri shkencore nëse nuk mund të bëjmë diçka të mirë me të, apo jo?

Me këtë projekt ne do të përdorim disa komponentë që janë të lehtë për t'u bërë ose gjetur për të ndërtuar një nofullë që lëkundet, duke e përkulur mendjen, Levitator Elektromagnetik, ose EMLEV siç e quaj unë.

Me ndihmën e disa qarqeve të thjeshta, një magneti, një sensor Hall Effect dhe disa përbërës të tjerë do të jeni në gjendje të lëvizni objekte në ajër në mes!

Le të fillojmë!

Hapi 1: Çfarë ju nevojitet

Për këtë projekt do të na duhet një qark kontrollues, një burim energjie, një spirale EM dhe një magnet së bashku me pajisjet dhe mjetet për t'i bashkuar të gjitha.

Lista e pjesëve është si më poshtë:

Bordi i Qarkut SHKARKONI SKEMATIKEN KETU

MERRNI KITIN E PJESVE KTU

(1) Bordi i Qarkut të Vogël (1) Rregullatori i Tensionit LM7805 (1) MIC502 IC (1) LMD18201 IC (1) SS495 A Sensori i Efektit Hall (1) Kondensator 470uF (elektrolitik) (1) Kondensator 1uF (qeramike) (1) 0.1 Kondensator uF (qeramike) (1) 0.01uF Kondensator (qeramike) (1) Fole për hyrje 2 slot (+/-) (2) 2 Lidhës me tela

(1) Furnizimi me energji 12v/1a

(1) Ekrani i tensionit LCD (opsional) (1) LED i gjelbër (opsional) (1) Rezistenca 10K

Solenoid (20g 150-300 kthesa) (1) Bolt çeliku

Tela me ngjyra të ndryshme (18-24g) (2-3) Magnetë Disk Neodymium (3) Fletë pleksiglasi 8 "x10" (4) 12 "x 5/15" Shufra me fije (24) 5/16 "Arra (24) 5/ Kapakë gome 16 "Rondele (8) 5/16" (opsionale)

Mjetet e paraqitura përfshijnë hekurin dhe saldimin, stërvitjen dhe copëzat deri në 5/16 dhe gjithashtu do të dëshironi të keni një kasetë elektrike ose mbështjellës të tkurrur, ngjitës dhe çelës 5/16 në dorë.

Të gjitha pjesët janë në dispozicion KERTU:

www.drewpauldesigns.com/diy-electromagnetic-levitation-kit.html

Hapi 2: Teoria dhe Komponentët Bazë

Pse nuk mund të levitojmë objektet metalike me një magnet në distancën e duhur? Sepse, pasi një material me ngjyrë i afrohet një fushe magnetike, forca rritet në mënyrë eksponenciale. Kjo përshkruhet me atë që quhet ligji katror i kundërt magnetik i cili thotë:

Intensiteti1 / Intensiteti2 = Distanca1 / Distanca2

Pra, nuk ka asnjë pikë në hapësirë ku një magnet ose elektromagnet do të pezullojë natyrshëm një objekt pa bërë kontakt. Pasi në fushë, nuk ka kthim prapa!… Përveç nëse…

Një fushë magnetike e përhapur mund të tregohet në diagramet 2D ose në filmin e shikimit magnetik si vija të forcës që burojnë nga polet. Edhe në një oshiloskop është e pamundur të thuhet shumë për lëvizjen dhe drejtimin e fushës vetëm me fotografi të dy dimensioneve (si ky iluzion famëkeq). Kur vëzhgohet në 3D kjo fushë mund të shihet dhe ndihet si toroidale dhe në lidhje me kohën fillojmë të shohim se del një fushë spirale e përhapur. Kjo është e njëjtë në rastin e një elektromagneti, dhe kur fusha shembet e bën këtë në drejtim të kundërt. Kjo përshkruhet nga ato që zakonisht quhen Rregullat Flemane të Djathta dhe të Majta.

Pra, në teori, do të ishte e mundur të krijoheshin vorbulla/spirale alternative për të rregulluar një objekt në pozicionin e dëshiruar. Pasi të kemi bërë disa llogaritje bazuar në formulën e mësipërme, ne zbulojmë se është e mundur vetëm duke i alternuar këto fusha në mënyrë të saktë dhe të shpejtë (50, 000 herë në sekondë ose më shumë!) Problem? Aspak. Me disa përbërës ne mund të krijojmë një fushë elektromagnetike të përhapur dhe kolaps të kontrolluar nga një sensor i cili zbulon fuqinë e fushës dhe një qark i cili aplikon fushën e duhur në një elektromagnet. Të gjithë përbërësit mund të gjenden individualisht këtu ose si një çantë këtu për ta bërë këtë projekt të shpejtë dhe të lehtë. Tani që i kemi gati të gjithë përbërësit tanë, le të fillojmë!

Hapi 3: Ndërtoni rrethimin

Ndërtimi i rrethimit tonë është mjaft i drejtpërdrejtë me materialet e rekomanduara, por mos ngurroni të përdorni gjithçka që keni përreth. Kjo mbyllje super e thjeshtë u frymëzua nga ky robot i mrekullueshëm për të treguar të gjithë përbërësit e brendshëm. Kur të përfundojë, mbyllja duhet të jetë 8 "Wx10" Dx12 "H.

Së pari, ne do të grumbullojmë dhe sigurojmë pleksiglasin tonë dhe do të masim dhe shpojmë katër vrima pranë qosheve duke qenë të sigurtë se do të lëmë hapësirë nga skajet dhe do të shpojmë me copa gjithnjë e më të mëdha për të shmangur plasaritjen. Kur të përfundojmë do të kemi katër vrima 5/16 inç në qoshet e të tre fletëve të pleksiglasit. *Sigurohuni që të vini re orientimin për një përshtatje simetrike. Tjetra, ne do të shpojmë një vrimë ose vrima për prizën tonë të hyrjes në njërën nga fletët. Kjo mund të ndryshojë në varësi të prizës tuaj, por duhet të jetë afër pjesës së pasme të rrethimit. Tani do të fillojmë ndërtimin e rrethimit. Filloni duke futur katër shufrat e filetuara 5/16 në vrimat e njërës prej çarçafëve tuaj. Sigurojeni fletën rreth 1.5-2 inç nga fundi i shufrave me një rondele dhe arrë në secilën anë të pleksiglasit dhe shtoni një këmbë gome në fund të secilës shufër. Sigurohuni që gjithçka është në nivel para se të vazhdoni.

Tjetra, ne do të shtojmë një arrë dhe rondele rreth 3-4 inç nga maja e shufrave tona dhe vendosim fletën me vrimën për prizën në krye.

Hapi i fundit në rrethimin tonë do të jetë sigurimi i fletës së fundit të pleksiglas në krye sapo të shtojmë përbërësit në hapin tjetër.

Hapi 4: Montoni dhe siguroni përbërësit

Tani që kemi një platformë, ne mund të ndërtojmë dhe instalojmë përbërësit tanë.

Ky qark relativisht i thjeshtë dhe çifti solenoid mund të ndërtohet sipas diagramit të bashkangjitur ose mund të merrni një të para-ndërtuar këtu. Vini re se SS495 montohet në pjesën e poshtme të spirales. Shtimi i një LED ju lejon të verifikoni fuqinë dhe një voltmetër dixhital ju lejon të zbuloni një ngarkesë për qëllime akordimi, të dyja opsionale, ato mund të lidhen drejtpërdrejt me qarqet 12v me një rezistencë 10k në linjë në prizën e nxehtë (+). Funshtë kënaqësi të dini se një nga IC -të e qarkut është krijuar për një kontrollues motorik dhe tjetri është menduar për një tifoz, por vendosini ato së bashku me disa përbërës të tjerë dhe ne mund ta përdorim atë për të levitur objekte në ajër në mes!

Ne pastaj mund ta lidhim folenë në hyrjen e qarkut duke vënë në dukje diagramin e qarkut dhe mos harroni se rasti i prizës është toka (-).

Tjetra, ne do të lidhim Produktet 1 dhe 2 nga IC -ja jonë LMD18201 me spiralen tonë solenoid. Futni një bulon çeliku në qendër të spirales dhe në kokën e bulonës montoni sensorin e efektit të sallës SS495 A Hall me të cilin do të lidhim prizat tona sipas diagramit. Komponentët e para-ndërtuar do të përfshijnë lidhës që mund të kapen së bashku.

Mund të jetë e dobishme në këtë pikë të siguroni gjithçka përkohësisht, të lidhni me kujdes fuqinë dhe të provoni fushën e solenoidit me magnetin tuaj.

Pasi të jeni të kënaqur, mund t'i siguroni përbërësit tuaj në platformë. Qarku duhet të jetë i drejtë për të lejuar rrjedhjen e ajrit dhe pranë prizës, solenoidi duhet të ketë anën me sensorin të kthyer poshtë dhe LED dhe LCD opsional mund të vendosen kudo që është i përshtatshëm. Shtimi i disa mbështjellësve të tkurrjes dhe mbulesave të telit në këtë pikë e bën gjithçka të pastër dhe ndihmon në shmangien e qarqeve të shkurtra dhe telave të tërhequr. Së fundmi, për të siguruar dhe mbuluar më tej gjithçka, ne do të shtojmë fletën tonë përfundimtare të pleksiglasit. Së pari shtoni një arrë dhe rondele në secilën shufër, pastaj fletën e fundit të pleksiglasit dhe rregullojeni poshtë në mënyrë që fleta e sipërme të bëjë kontakt me solenoidin tuaj, duke e mbajtur fort në vend. Sapo të jetë në vend dhe nivel, shtoni katër rondele dhe arra të tjera dhe kapak me kapakët tuaj të gomës.

Hapi 5: EMLEV juaj është i plotë! Koha për të rregulluar dhe testuar

Ne jemi pothuajse të kompletuar; por do të na duhet të bëjmë disa llogaritje dhe një rregullim të vogël para se të fillojmë të magjepsim miqtë dhe kolegët.

Kur montuam solenoidin tonë, orientimi ynë nuk mori parasysh polaritetin. Prandaj, do të na duhet të zgjedhim polin e duhur të magnetit tonë për t'u përballur me spiralen tonë. Për ta bërë këtë, lidhni fuqinë dhe filloni të sillni magnetin në fushën e solenoidit. Njëra anë e magnetit do të tërhiqet vazhdimisht, tjetra do të ketë një tendencë të mbyllet në vend disa centimetra nga spiralja jonë, të shënojë këtë anë të magnetit. Kini kujdes të mos afroheni shumë; të dy polet do të tërhiqen dhunshëm nëse afrohen shumë pranë spirales me energji.

Tani që e dimë se cilin pol të magnetit tonë po përdorim, tani do të përcaktojmë peshën që mund të mbajë. Shumë pak peshë dhe ngarkesa do të tërheqë pa levituar, shumë peshë dhe fusha magnetike nuk do të jetë në gjendje të kapërcejë gravitetin dhe objekti juaj do të bjerë. Ju mund të përdorni prova dhe gabime të rastësishme për të gjetur peshën optimale duke bashkuar objekte të rastit në magnetin tuaj, megjithatë unë sugjeroj një qasje e cila çon në rezultate më të kuantifikuara. Duke përdorur arra dhe bulona të vegjël, shtojini ato gradualisht në magnetin tuaj dhe provoni. Pasi të gjeni një pikë ekuilibri (do të ndjeni një klikim të lehtë ndërsa kyçet në vend), vini re peshën e ngarkesës duke përdorur një shkallë të vogël. Pastaj shtoni ose hiqni sasi të vogla të peshës për të gjetur gamën tuaj dhe për të optimizuar stabilitetin. Atëherë mund ta përdorni këtë si referencë dhe të filloni të levitoni çdo gjë brenda kësaj diapazoni peshe, e cila është zakonisht midis 45-55 gramë, pa përfshirë magnetin.

Kur funksiononi si duhet, lidhni një oshiloskop për të parë fushat në veprim! Falë leximeve nga DSO -ja ime nano, ne mund të shohim saktësisht se kur po ndodhë ndryshimi i fushës dhe pse.

Hapi 6: Përgatituni për të frymëzuar dhe mahnitur

Urime! Ju e keni bërë të pamundurën të mundshme!

EMLEV -i juaj tani duhet të jetë i plotë, funksionues dhe do të nxjerrë çdo artikull në rangun e caktuar të peshës. Tani ne mund të zgjedhim një objekt për të avulluar. Provoni të montoni magnetin në një gur ose ngjitni gozhdë ose arra, bashkoni një kujtim, mundësitë janë të pafundme, këta djem madje levituan një bretkocë të gjallë!

Zgjodha një lugë të madhe për efekt.

"Mos e levitoni lugën; kjo është e pamundur. Në vend të kësaj, vetëm përpiquni të kuptoni të vërtetën. Nuk ka lugë."- para. Matrica (1999)

Kjo pajisje do të trondisë mendjet; sytë do të fryhen, nofullat do të bien dhe kokat do të shpërthejnë! Është magji? Është shkencë? Epo, ndryshimi i vetëm midis një magjistari dhe një shkencëtari është se një shkencëtar ju tregon se si është bërë. Faleminderit që kontrollove Instructable -in tim dhe mezi pres të shoh se çfarë leviton, lë fotografi në komente. Mendoni se kjo Instructable është interesante? Më njoftoni duke klikuar votën në krye të faqes!

Çmimi i dytë në Konkursin e Sensorëve 2016

Çmimi i dytë në Konkursin Make It Fly 2016