Cuprins:

Levitație electromagnetică DIY: 6 pași (cu imagini)
Levitație electromagnetică DIY: 6 pași (cu imagini)

Video: Levitație electromagnetică DIY: 6 pași (cu imagini)

Video: Levitație electromagnetică DIY: 6 pași (cu imagini)
Video: Dronă cu levitație electromagnetică 2024, Noiembrie
Anonim
Image
Image
De ce veți avea nevoie
De ce veți avea nevoie

Acesta este un proiect care va uimi și inspira! La ce bun toate aceste cunoștințe științifice dacă nu putem face ceva mișto, nu?

Cu acest proiect vom folosi câteva componente care sunt ușor de realizat sau de găsit pentru a construi o cădere a maxilarului, levitatorul electromagnetic îndoit de minte sau EMLEV așa cum îl numesc eu.

Cu ajutorul unor circuite simple, a unui magnet, a unui senzor Hall Effect și a altor câteva componente, veți putea levita obiecte în aer!

Să începem!

Pasul 1: De ce veți avea nevoie

De ce veți avea nevoie
De ce veți avea nevoie
De ce veți avea nevoie
De ce veți avea nevoie

Pentru acest proiect vom avea nevoie de un circuit de control, o sursă de alimentare, o bobină EM și un magnet împreună cu hardware-ul și instrumentele pentru a pune totul împreună.

Lista pieselor este următoarea:

Circuit Board DESCĂRCAȚI SCHEMA AICI

OBȚINEȚI KITUL DE PIESE AICI

(1) Placă de circuite mici (1) Regulator de tensiune LM7805 (1) IC MIC502 (1) LMD18201 IC (1) Senzor de efect Hall Hall SS495 (1) Condensator 470uF (electrolitic) (1) Condensator 1uF (ceramic) (1) 0,1 Condensator uF (ceramic) (1) Condensator 0,01uF (ceramic) (1) 2 mufă de intrare slot (+/-) (2) 2 conectori de sârmă

(1) Alimentare 12v / 1a

(1) Afișaj LCD de tensiune (opțional) (1) LED verde (opțional) (1) Rezistor 10K

Solenoid (20g 150-300 spire) (1) Șurub de oțel

Diverse fire colorate (18-24g) (2-3) Magneți pe disc de neodim (3) Foi de plexiglas de 8 "x10" (4) Tijă filetată de 12 "x 5/15" (24) Piulițe de 5/16 "(24) 5 / Capace de cauciuc de 16 "(8) 5/16" (opțional)

Uneltele prezentate includ lipitor și lipit, burghiu și biți de până la 5/16 și veți dori, de asemenea, să aveți la îndemână niște bandă electrică sau folie termocontractabilă, adeziv și cheie 5/16.

Toate piesele sunt disponibile AICI:

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

Pasul 2: Componente teoretice și de bază

Componente teoretice și de bază
Componente teoretice și de bază
Componente teoretice și de bază
Componente teoretice și de bază
Componente teoretice și de bază
Componente teoretice și de bază
Componente teoretice și de bază
Componente teoretice și de bază

De ce nu putem levita obiecte metalice cu un magnet la distanța corectă? Deoarece, pe măsură ce un material feros se apropie de un câmp magnetic, forța crește exponențial. Acest lucru este descris de ceea ce se numește legea pătratului magnetic invers care afirmă:

Intensitate1 / Intensitate2 = Distanță1 / Distanță2

Deci, nu există niciun punct în spațiu în care un magnet sau un electromagnet să suspende în mod natural un obiect fără a face contact. Odată ajunși pe câmp, nu mai există nicio întoarcere! … Dacă nu …

Un câmp magnetic de propagare poate fi afișat în diagrame 2D sau pe filmul magnetic de vizionare ca linii de forță care emană din poli. Chiar și pe un osciloscop este imposibil să se spună multe despre mișcarea și direcția câmpului doar cu instantanee în două dimensiuni (ca această iluzie notorie). Când este observat în 3D, acest câmp poate fi văzut și simțit a fi toroidal și, în ceea ce privește timpul, începem să vedem că apare un câmp elicoidal de propagare. Acest lucru este același în cazul unui electromagnet, iar atunci când câmpul se prăbușește, face acest lucru în direcția opusă. Acest lucru este descris de ceea ce este denumit de regulă Flemings Right and Left Rules.

Deci, în teorie, ar fi posibil să se creeze vortexuri / spirale alternante pentru a regla un obiect în poziția dorită. După efectuarea unor calcule bazate pe formula de mai sus, constatăm că este posibil doar alternând aceste câmpuri cu precizie și rapiditate (de 50 000 de ori pe secundă sau mai mult!) Problemă? Deloc. Cu câteva componente putem crea un câmp electromagnetic de propagare și prăbușire controlat de un senzor care detectează intensitatea câmpului și un circuit care aplică câmpul adecvat unui electromagnet. Componentele pot fi găsite individual aici sau ca set aici pentru a face acest proiect rapid și ușor. Acum, că avem toate componentele pregătite, să începem!

Pasul 3: Construiți incinta

Construiți incinta
Construiți incinta
Construiți incinta
Construiți incinta

Construirea incintei noastre este destul de simplă cu materialele recomandate, dar nu ezitați să folosiți orice aveți în jur. Această incintă super simplă a fost inspirată de acest robot minunat pentru a arăta toate componentele interne. Când este complet, carcasa ar trebui să aibă 8 "Lx10" Dx12 "H.

În primul rând, vom stiva și securiza plexiglasul nostru și vom măsura și găuri patru găuri lângă colțuri, asigurându-ne că lăsăm spațiu de pe margini și găurim cu biți incrementali mai mari pentru a evita crăparea. După finalizare, vom avea patru găuri de 5/16 inch în colțurile tuturor celor trei foi de plexiglas. * Asigurați-vă că observați orientarea pentru o potrivire simetrică. Apoi, vom face o gaură sau găuri pentru mufa de intrare pe una dintre foi. Acest lucru poate varia în funcție de mufa dvs., dar ar trebui să fie aproape de spatele carcasei. Vom începe acum construirea carcasei. Începeți prin introducerea celor patru tije filetate de 5/16 în găurile uneia dintre foile dvs. Fixați foaia la aproximativ 1,5-2 inci de la baza tijelor cu o șaibă și piuliță pe fiecare parte a plexiglasului și adăugați un picior de cauciuc pe fundul fiecărei tije. Asigurați-vă că totul este la nivel înainte de a continua.

Apoi, vom adăuga o piuliță și o mașină de spălat la aproximativ 3-4 inch din partea superioară a tijelor noastre și vom așeza foaia cu orificiul pentru cric deasupra.

Ultimul pas al incintei noastre va fi fixarea ultimei foi de plexiglas în partea de sus odată ce adăugăm componentele în pasul următor.

Pasul 4: Montați și asigurați componentele

Montați și asigurați componentele
Montați și asigurați componentele
Montați și asigurați componentele
Montați și asigurați componentele
Montați și asigurați componentele
Montați și asigurați componentele
Montați și asigurați componentele
Montați și asigurați componentele

Acum că avem o platformă, ne putem construi și instala componente.

Acest circuit relativ simplu și perechea de solenoizi poate fi construit conform schemei atașate sau puteți obține unul pre-construit aici. Rețineți că SS495 se montează pe partea inferioară a bobinei. Adăugarea unui LED vă permite să verificați puterea, iar un voltmetru digital vă permite să detectați o încărcare în scopuri de reglare, ambele opționale, acestea putând fi conectate direct la circuitele de intrare 12v cu un rezistor de 10k în linie pe cablul fierbinte (+). Este distractiv să știm că unul dintre circuitele IC ale circuitului este conceput pentru un controler de motor, iar celălalt este destinat unui ventilator, dar puneți-le împreună cu alte câteva componente și îl putem folosi pentru a levita obiecte în aer!

Putem apoi să conectăm mufa la intrarea circuitului, notând schema circuitului și să ne amintim că carcasa jackului este solul (-).

Apoi, vom conecta ieșirile 1 și 2 de la IC-ul nostru LMD18201 la bobina noastră de solenoid. Introduceți un șurub de oțel în centrul bobinei și în capul șurubului montați senzorul de efect Hall SS495 A la care vom conecta cablurile noastre conform schemei. Componentele pre-construite vor include conectori care pot fi pur și simplu conectați împreună.

Ar putea fi util în acest moment să asigurați totul temporar, să conectați cu atenție alimentarea și să testați câmpul solenoidului cu magnetul dvs.

Odată satisfăcut, vă puteți asigura componentele pe platformă. Circuitul trebuie să fie în poziție verticală pentru a permite fluxul de aer și în apropierea mufei, solenoidul ar trebui să aibă partea cu senzorul orientat în jos, iar LED-ul și LCD-ul opțional pot fi plasate oriunde este convenabil. Adăugarea unor folii termoizolante și capace de sârmă în acest moment face totul îngrijit și ajută la evitarea scurtcircuitelor și a cablurilor trase. Mai întâi adăugați o piuliță și o șaibă la fiecare tijă, apoi ultima foaie de plexiglas și reglați-o în jos, astfel încât foaia superioară să intre în contact cu solenoidul, ținându-l strâns în poziție. Odată poziționat și nivelat, adăugați încă patru șaibe și piulițe și capac cu capacele de cauciuc.

Pasul 5: EMLEV-ul dvs. este complet! Timpul de acordare și testare

EMLEV-ul dvs. este complet! Timpul de acordare și testare
EMLEV-ul dvs. este complet! Timpul de acordare și testare
EMLEV-ul dvs. este complet! Timpul de acordare și testare
EMLEV-ul dvs. este complet! Timpul de acordare și testare
EMLEV-ul dvs. este complet! Timpul de acordare și testare
EMLEV-ul dvs. este complet! Timpul de acordare și testare

Suntem aproape complet; dar va trebui să facem câteva calcule și puțină reglare înainte să putem începe să uimim prieteni și colegi.

La montarea solenoidului, orientarea noastră nu a luat în considerare polaritatea. Prin urmare, va trebui să selectăm polul corect al magnetului nostru pentru a face față bobinei noastre. Pentru a face acest lucru, conectați puterea și începeți să aduceți magnetul în câmpul solenoidului. O parte a magnetului se va atrage continuu, cealaltă va avea tendința de a se bloca la câțiva centimetri de bobina noastră, notați această parte a magnetului. Aveți grijă să nu vă apropiați prea mult; ambii poli se vor atrage violent dacă sunt apropiați prea mult de bobina energizată.

Acum, că știm ce pol al magnetului nostru îl folosim, vom determina acum greutatea pe care o poate deține. Prea puțină greutate și sarcina se va atrage fără a levita, o greutate prea mare, iar câmpul magnetic nu va putea depăși gravitația și obiectul tău va cădea. Puteți utiliza încercări și erori aleatorii pentru a găsi greutatea optimă prin atașarea obiectelor aleatorii la magnetul dvs., totuși vă sugerez o abordare care să conducă la rezultate mai mult cuantificate. Folosind piulițe și șuruburi mici, adăugați-le treptat la magnet și testați. Odată ce ați găsit un punct de echilibru (veți simți un ușor clic când se blochează în poziție), notați greutatea încărcăturii folosind o scală mică. Apoi adăugați sau eliminați cantități mici de greutate pentru a vă găsi gama și pentru a optimiza stabilitatea. Puteți utiliza acest lucru ca referință și puteți începe să levitați orice în acest interval de greutate, care este de obicei între 45-55 grame, fără a include magnetul.

Când funcționează corect, conectează un osciloscop pentru a vedea câmpurile în acțiune! Mulțumită citirilor din DSO nano, putem vedea cu exactitate când au loc câmpurile în schimbare și de ce.

Pasul 6: Pregătiți-vă să inspirați și să uimiți

Pregătește-te să inspiri și să uimești!
Pregătește-te să inspiri și să uimești!
Pregătește-te să inspiri și să uimești!
Pregătește-te să inspiri și să uimești!
Pregătiți-vă să inspirați și să uimiți!
Pregătiți-vă să inspirați și să uimiți!

Felicitări! Ai făcut imposibilul posibil!

EMLEV-ul dvs. ar trebui să fie acum complet, funcțional și va levita orice articol din intervalul de greutate determinat. Acum putem alege un obiect pentru a levita. Încercați să montați magnetul pe o piatră sau atașați cuie sau nuci, atașați un suvenir, posibilitățile sunt nelimitate, acești tipi chiar levitează o broască vie!

Am ales o lingură mare pentru efect.

„Nu levitați lingura; asta este imposibil. În schimb, încercați doar să realizați adevărul. Nu există lingură.” - para. The Matrix (1999)

Acest dispozitiv va sufla mințile; ochii vor umfla, maxilarele vor cădea și capetele vor exploda! Este magie? Este știință? Ei bine, singura diferență dintre un magician și un om de știință este că un om de știință vă spune cum sa făcut. Vă mulțumesc că ați verificat Instructable-ul meu și abia aștept să văd ce levitați, lăsați poze în comentarii. Crezi că acest Instructable este cool? Anunță-mă făcând clic pe vot în partea de sus a paginii!

Concurs de senzori 2016
Concurs de senzori 2016
Concurs de senzori 2016
Concurs de senzori 2016

Premiul II la Concursul de senzori 2016

Concursul Make It Fly 2016
Concursul Make It Fly 2016
Concursul Make It Fly 2016
Concursul Make It Fly 2016

Premiul II la Concursul Make It Fly 2016

Recomandat: