DIY elektromagnētiskā levitācija!: 6 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:58

Šis ir projekts, kas pārsteigs un iedvesmos! Kāds labums no šīs zinātniskās zinātības, ja mēs nevaram ar to izdarīt kaut ko foršu, vai ne?

Šajā projektā mēs izmantosim pāris komponentus, kurus ir viegli izgatavot vai atrast, lai izveidotu žokļa atlaišanu, prāta saliekšanu Elektromagnētiskais levitators vai EMLEV, kā es to saucu.

Izmantojot dažas vienkāršas shēmas, magnētu, Halles efekta sensoru un dažas citas sastāvdaļas, jūs varēsiet pacelt objektus gaisā!

Sāksim!

1. darbība. Kas jums būs nepieciešams

Šim projektam mums būs nepieciešama kontroliera shēma, barošanas avots, EM spole un magnēts kopā ar aparatūru un instrumentiem, lai to visu saliktu kopā.

Daļu saraksts ir šāds:

Shēmas plateLejupielādējiet shēmu šeit

SAŅEMIET DAĻU KOMPLEKTU ŠEIT

(1) Mazā shēmas plate (1) LM7805 sprieguma regulators (1) MIC502 IC (1) LMD18201 IC (1) SS495 A zāles efekta sensors (1) 470uF kondensators (elektrolītisks) (1) 1uF kondensators (keramisks) (1) 0,1 uF kondensators (keramikas) (1) 0.01uF kondensators (keramikas) (1) 2 slota ievades ligzda (+/-) (2) 2 vadu savienotāji

(1) 12v/1a barošanas avots

(1) LCD sprieguma displejs (pēc izvēles) (1) Zaļa gaismas diode (pēc izvēles) (1) 10K rezistors

Solenoīds (20 g 150–300 pagriezienu) (1) Tērauda skrūve

Dažādu krāsu stieple (18-24g) (2-3) Neodīma disku magnēti (3) 8 "x10" plexiglass loksnes (4) 12 "x 5/15" vītņots stienis (24) 5/16 "uzgriežņi (24) 5/ 16 "paplāksnes (8) 5/16" gumijas vāciņi (pēc izvēles)

Parādītie rīki ietver lodāmuru un lodmetālu, urbi un uzgaļus līdz 5/16 , un jūs vēlēsities paņemt pie rokas kādu elektrisko lenti vai saraušanās aptinumu, līmi un 1/16 uzgriežņu atslēgu.

Visas detaļas pieejamas ŠEIT:

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

2. darbība: teorija un galvenās sastāvdaļas

Kāpēc mēs nevaram vienkārši levitēt metāla priekšmetus ar magnētu pareizajā attālumā? Tā kā melnajam materiālam tuvojoties magnētiskajam laukam, spēks palielinās eksponenciāli. To raksturo tā sauktais magnētiskā apgrieztā kvadrāta likums, kas nosaka:

Intensitāte1 / Intensitāte2 = Attālums1 / Attālums2

Tātad kosmosā nav jēgas, kur magnēts vai elektromagnēts dabiski apturētu objektu, nesaskaroties. Kad esat laukā, atpakaļceļa vairs nav!… Ja vien…

Pavairojošu magnētisko lauku var attēlot 2D diagrammās vai uz magnētiskās skatīšanās filmas kā spēka līnijas, kas izplūst no poliem. Pat ar osciloskopu nav iespējams daudz pateikt par lauka kustību un virzienu, izmantojot tikai momentuzņēmumus divās dimensijās (piemēram, šo bēdīgi slaveno ilūziju). Novērojot 3D, šo lauku var redzēt un sajust kā toroidālu, un laika gaitā mēs sākam redzēt, ka parādās pavairojošs spirālveida lauks. Tas pats attiecas uz elektromagnētu, un, laukam sabrūkot, tas notiek pretējā virzienā. To raksturo tas, ko parasti dēvē par Flemingu labās un kreisās rokas noteikumiem.

Tātad teorētiski būtu iespējams izveidot mainīgus virpuļus/spirāles, lai pielāgotu objektu vēlamajai pozīcijai. Pēc dažu aprēķinu veikšanas, pamatojoties uz iepriekš minēto formulu, mēs atklājam, ka tas ir iespējams tikai precīzi un ātri mainot šos laukus (50 000 reižu sekundē vai vairāk!) Problēma? Nepavisam. Ar dažām sastāvdaļām mēs varam izveidot pavairojošu un sabrukušu elektromagnētisko lauku, ko kontrolē sensors, kas nosaka lauka intensitāti, un ķēde, kas attiecina elektromagnētam atbilstošu lauku. Visas sastāvdaļas var atrast šeit atsevišķi vai kā komplektu, lai padarītu šo projektu ātru un vienkāršu. Tagad, kad visas mūsu sastāvdaļas ir gatavas, sāksim darbu!

3. darbība: izveidojiet korpusu

Mūsu iežogojuma izveide ir diezgan vienkārša, izmantojot ieteiktos materiālus, taču jūtieties brīvi izmantot visu, kas atrodas. Šo super vienkāršo korpusu iedvesmoja šis satriecošais robots, lai parādītu visas iekšējās sastāvdaļas. Kad korpuss ir pabeigts, tam jābūt 8 "Wx10" Dx12 "H.

Pirmkārt, mēs saliksim un nostiprināsim savu organisko stiklu, izmērīsim un izurbsim četrus caurumus pie stūriem, lai atstātu vietu no malām, un urbjam ar pakāpeniski lielākiem uzgaļiem, lai izvairītos no plaisāšanas. Kad tas būs pabeigts, mums būs četri 5/16 collu caurumi visu trīs organiskā stikla loksņu stūros. *Noteikti atzīmējiet simetriskās iedegas orientāciju. Tālāk vienā no loksnēm mēs izurbsim caurumu vai caurumus mūsu ievades ligzdai. Tas var atšķirties atkarībā no jūsu domkrata, bet tam vajadzētu būt korpusa aizmugures tuvumā. Tagad mēs sāksim korpusa veidošanu. Sāciet, ievietojot četrus 5/16 collu vītņotos stieņus vienas lapas loksnēs. Nostipriniet lapu apmēram 1,5–2 collas no stieņu apakšas ar vienu paplāksni un uzgriezni katrā plexiglass pusē un pievienojiet gumijas kāju katra stieņa apakšā. Pirms turpināt, pārliecinieties, ka viss ir līdzens.

Tālāk mēs pievienosim uzgriezni un paplāksni apmēram 3-4 collu attālumā no mūsu stieņu augšdaļas un novietojam lapu ar domkrata atveri uz augšu.

Pēdējais solis mūsu korpusā būs pēdējās organiskā stikla loksnes nostiprināšana augšpusē, kad nākamajā solī pievienosim komponentus.

4. darbība: komponentu uzstādīšana un nostiprināšana

Tagad, kad mums ir platforma, mēs varam izveidot un instalēt mūsu komponentus.

Šo salīdzinoši vienkāršo shēmu un solenoīda pāri var izveidot saskaņā ar pievienoto diagrammu vai arī šeit varat iegūt iepriekš izveidotu shēmu. Ņemiet vērā, ka SS495 tiek uzstādīts spoles apakšā. Gaismas diodes pievienošana ļauj pārbaudīt jaudu, un digitālais voltmetrs ļauj noteikt noslodzi noskaņošanas nolūkos, abi nav obligāti, tos var pieslēgt tieši ķēdes 12v ieejai ar 10k rezistoru uz līnijas karstajā vadā (+). Ir jautri zināt, ka viens no ķēdes IC ir paredzēts motora kontrolierim, bet otrs ir paredzēts ventilatoram, bet salieciet tos kopā ar dažām citām sastāvdaļām, un mēs varam to izmantot, lai levitētu objektus gaisā!

Pēc tam mēs varam savienot domkratu ar ķēdes ieeju, atzīmējot shēmas shēmu, un atcerēties, ka domkrata korpuss ir zemējums (-).

Tālāk mēs pievienosim 1. un 2. izeju no mūsu LMD18201 IC ar mūsu solenoīda spoli. Ievietojiet tērauda skrūvi spoles centrā un pie skrūves galvas piestipriniet SS495 A zāles efekta sensoru, kuram mēs pievienosim vadus saskaņā ar diagrammu. Iepriekš iebūvētajos komponentos būs savienotāji, kurus var vienkārši salikt kopā.

Šajā brīdī var būt noderīgi visu īslaicīgi nodrošināt, rūpīgi pieslēgt strāvu un pārbaudīt magnēta lauku ar magnētu.

Kad esat apmierināts, varat nostiprināt komponentus platformā. Ķēdei jābūt vertikālai, lai nodrošinātu gaisa plūsmu, un netālu no domkrata, solenoīdam jābūt ar sānu ar sensoru uz leju, un papildu LED un LCD var novietot jebkurā ērtā vietā. Pievienojot saraušanās aptinumu un stiepļu pārsegus, viss kļūst kārtīgs un palīdz izvairīties no īssavienojumiem un stieptiem vadiem. Visbeidzot, lai vēl vairāk nostiprinātu un aptvertu visu, mēs pievienosim mūsu galīgo plexiglass lapu. Vispirms katram stienim pievienojiet uzgriezni un paplāksni, pēc tam pēdējo plexiglass lapu un noregulējiet to uz leju tā, lai augšējā loksne nonāktu saskarē ar jūsu solenoīdu, cieši turot to vietā. Kad tas ir vietā un līmenī, pievienojiet vēl četrus paplāksnes un uzgriežņus un vāciņu ar gumijas gala vāciņiem.

5. darbība. Jūsu EMLEV ir pabeigts! Laiks noregulēt un pārbaudīt

Mēs esam gandrīz pabeigti; bet mums būs jāveic daži aprēķini un neliela noregulēšana, pirms varam sākt apburt draugus un kolēģus.

Uzstādot solenoīdu, mūsu orientācija neņēma vērā polaritāti. Tāpēc mums būs jāizvēlas pareizais magnēta pols, lai tas būtu vērsts pret mūsu spoli. Lai to izdarītu, pievienojiet strāvu un sāciet magnēta ievadīšanu solenoīda laukā. Viena magnēta puse nepārtraukti pievilksies, otrai būs tendence fiksēties vietā vairākas collas no mūsu spoles, atzīmējiet šo magnēta pusi. Uzmanies, lai nenonāktu pārāk tuvu; abi stabi spēcīgi pievilksies, ja tie tiks pārāk tuvu pievadītajai spolei.

Tagad, kad mēs zinām, kuru magnēta polu mēs izmantojam, mēs tagad noteiksim svaru, ko tas var turēt. Pārāk mazs svars un slodze piesaistīs bez levitācijas, pārāk liels svars un magnētiskais lauks nespēs pārvarēt gravitāciju un jūsu objekts nokritīs. Jūs varat izmantot nejaušus izmēģinājumus un kļūdas, lai atrastu optimālo svaru, pievienojot magnētam nejaušus objektus, tomēr es iesaku pieeju, kas noved pie daudz izteiktākiem rezultātiem. Izmantojot mazus uzgriežņus un skrūves, pakāpeniski pievienojiet tos magnētam un pārbaudiet. Kad esat atradis līdzsvara punktu (nofiksējoties vietā, jūs jutīsit nelielu klikšķi), atzīmējiet kravas svaru, izmantojot nelielu svaru. Pēc tam pievienojiet vai noņemiet nelielu svaru, lai atrastu savu diapazonu un optimizētu stabilitāti. Pēc tam varat to izmantot kā atsauci un sākt levitēt jebko šajā svara diapazonā, kas parasti ir no 45 līdz 55 gramiem, neskaitot magnētu.

Ja darbojas pareizi, pievienojiet osciloskopu, lai redzētu laukus darbībā! Pateicoties mana DSO nano rādījumiem, mēs varam precīzi redzēt, kad notiek mainīgais lauks un kāpēc.

6. solis: gatavojieties iedvesmot un pārsteigt

Apsveicam! Jūs padarījāt neiespējamo iespējamu!

Jūsu EMLEV tagad vajadzētu būt pabeigtam, funkcionējošam un levitēt jebkuru priekšmetu noteiktajā svara diapazonā. Tagad mēs varam izvēlēties objektu, ko levitēt. Mēģiniet piestiprināt magnētu pie akmens vai piestiprināt naglas vai riekstus, piestiprināt piemiņu, iespējas ir bezgalīgas, šie puiši pat levitēja dzīvu vardi!

Efektam izvēlējos lielu ēdamkaroti.

"Nemaniet karoti; tas nav iespējams. Tā vietā mēģiniet tikai saprast patiesību. Nav karotes."- para. Matrica (1999)

Šī ierīce pūtīs prātus; acis izspiedīsies, žokļi kritīs un galvas eksplodēs! Vai tā ir maģija? Vai tā ir zinātne? Vienīgā atšķirība starp burvi un zinātnieku ir zinātnieks, kurš stāsta, kā tas tiek darīts. Paldies, ka pārbaudījāt manu Instructable, un es nevaru gaidīt, lai redzētu, ko jūs levitējat, atstājiet attēlus komentāros. Vai jūs domājat, ka šis Instructable ir foršs? Paziņojiet man, lapas augšdaļā noklikšķinot uz balsošanas!

Otrā balva sensoru konkursā 2016

Otrā balva konkursā Make It Fly 2016