DIY elektromagnetisk levitation enhed

Denne elektromagnetiske levitationsanordning er cool at bygge et anti-tyngdekraftsprojekt, der er spændende og interessant at se. Enheden kan få noget til at flyde uden synlig støtte, det er som et objekt, der svømmer i frit rum eller luft. For at få denne enhed til at fungere, skal du tiltrække et objekt ved hjælp af elektromagneten, men når det er meget tæt på elektromagneten, skal elektromagneten deaktiveres, og det tiltrækkede objekt skal falde ned på grund af tyngdekraften og igen tiltrække det faldende objekt, før det falder ned helt på grund af tyngdekraften, og denne proces fortsætter. Projektet ligner vores ultralydsakustiske levitation, men her i stedet for at bruge ultralydsbølger bruger vi elektromagnetiske bølger.

Når vi nu kommer tilbage til konceptet, er det ikke muligt for et menneske at tænde og slukke for elektromagneten, fordi denne omskiftningsproces skal finde sted meget hurtigt og med et specificeret interval. Så vi har bygget et skifte kredsløb, som styrer elektromagneten for at opnå elektromagnetisk flydende.

Komponent påkrævet

S. nr	Dele / komponentnavn	Type / model / værdi	Antal
1	Hall-effekt-sensor	A3144	1
2	Mosfet Transistor	Irfz44N	1
3	Modstand	330ohm	1
4	Modstand	1k	1
5	Angiver LED	5 mm enhver farve	1
6	Diode	IN4007	1
7	26 eller 27 Gauge Magnet wire	0,41 til 0,46 mm	1 kg eller mere
8	Prikket Vero-bord	Lille	1

Magnetisk Levitation Circuit Diagram

Den komplette magnetiske levitationsskema kan findes nedenfor. Som du kan se består den kun af få normalt tilgængelige komponenter.

Hovedkomponenterne i dette DIY magnetiske levitationskredsløb er Hall-effektføleren og MOSFET-transistoren og en elektromagnetisk spole. Vi har tidligere brugt elektromagnetiske spoler til at bygge andre interessante projekter som en Mini Tesla-spole, en elektromagnetisk spolepistol osv.

Vi bruger Irfz44N N-kanal Mosfet til allerførste tænder / slukker for elektromagneterne. Irfz44n / en hvilken som helst N-kanal MOSFET eller lignende (NPN) kraftig transistor kan bruges til dette formål, som har en høj strømhåndteringsfunktion som TIP122 / 2N3055 osv. Irfz44N-transistoren vælges, fordi den ofte bruges med 5V-opererede mikrokontrolprojekter og er let tilgængelig på de lokale markeder. På den anden side har den 49A kapacitetshåndteringsevne ved 25 graders temperatur. Det kan bruges med en bred vifte af spændinger.

For det første har jeg eksperimenteret og testet kredsløbet og hele projektet på 12 Volt konfiguration, men jeg fandt min elektromagnetiske spole og MOSFET, begge blev meget varme, så jeg var nødt til at skifte tilbage til 5v. Jeg bemærkede ingen forskel, eller der opstod problemer, og MOSFET og spolen var ved normal temperatur. Der var heller ikke behov for kølelegemet til Mosfet.

Modstanden R1 bruges til at holde MOSFET-gate pin spændingen høj (som en pull-up modstand) for at få den rette tærskelspænding eller trigger spænding. Men når neodymmagneterne er tæt på den centermonterede hall-effektsensor (midt i elektromagneter) eller neodymmagneterne er inden for området for hall-effektføler, skal vores kredsløb give negativ output til MOSFET-gate-pin. Som et resultat, få pin / kontrol pin spænding falder, MOSFET afløb pin output for indikator LED, og ​​elektromagnet falder også, og det bliver deaktiveret. Når objekterne, der er fastgjort med neodymmagneter, falder eller falder på grund af tyngdekraften, kommer Neodymium-magneterne ud af hall-effekt-sensorområdet, og nu giver hall-effect-sensoren ikke noget output.MOSFETs gate pin bliver høj og udløses hurtigt på (for R1 modstands kontrol pin / gate pin allerede høj) aktiverer den elektromagnetiske spole hurtigt og tiltrækker objektet fastgjort med neodym magneter. Denne cyklus fortsætter, og genstande forbliver hængende.

R2 330ohm-modstanden bruges til glødende LED ved 5v (indikator-LED) og begrænser spænding og strømflow til LED-beskyttelse. D1-dioden er intet andet end en feedback-blokerende diode, der bruges i hver spoleenhed som et relæ til omvendt feedback-spændingsblokering.

Opbygning af magnetisk levitationskredsløb

Start med at bygge spolen til elektromagnet. Til fremstilling af lufthulselektromagnet skal du først lave en ramme eller krop til elektromagneterne. For at gøre det skal du tage en gammel pen med en diameter på omkring 8 mm, som allerede har et centerhul (i mit tilfælde har jeg målt diameteren i Vernier-skala). Marker den krævede længde med en permanent markør og skær ca. 25 mm i længden.

Tag derefter et lille stykke pap / ethvert papir af hård kvalitet, eller du kan bruge plexiglas og skære to stykker viklingsdiameter ca. 25 mm i længden med et centerhul som vist på billedet nedenfor.

Løs alt ved hjælp af "feviquick" eller ved hjælp af en hvilken som helst stærk lim. Endelig skal rammen se sådan ud.

Hvis du er for doven til at bygge dette, kan du tage en gammel loddetrådholder.

Elektromagnetrammen er klar. Gå nu videre til fremstilling af en elektromagnetisk spole. Lav først et lille hul på den ene side af viklingsdiameteren, og fastgør ledningen. Begynd at vikle elektromagneten, og sørg for, at den laver omkring 550 omdrejninger. Hvert lag er adskilt af cellobånd eller andre typer bånd. Hvis du er så doven med at lave dine elektromagneter (i mit tilfælde har jeg lavet mine elektromagneter, som også har fordelen ved at arbejde med 5 v), kan du tage det ud fra 6 v eller 12 v relæ, men du skal være forsigtig med at din hall effekt-sensor A3144 accepterer kun 5V maksimum. Så du skal bruge en LM7805 spændingsregulator IC til at give strøm til din hall-effekt sensor.

Når din midterste luftkerne-elektromagnetspole er klar, skal du holde den til side og gå til trin 2. Arranger alle komponenterne og loddet den på Vero-kortet, som du kan se på billederne her.

Til fastgørelse af den elektromagnetiske spole- og hall-effekt-sensoropsætning er et stativ nødvendigt på grund af spolens tilstandstilpasning, og sensoropsætningen er vigtig for den stabile ophængning af objektet mod tyngdekraften. Jeg arrangerede to stykker rør, pap og et lille stykke PVC-kabler. Til mærkning af den krævede længde brugte jeg en permanent markør og til skæring brugte jeg en håndsav og en kniv. Og fikset alt ved hjælp af lim og limpistol.

Lav et hul midt i PVC-ledningsrør, og fastgør spolen ved hjælp af lim. Derefter foldes sensoren. Sæt inde i hullet i den elektromagnetiske spole. Husk, at afstanden mellem den hængende genstand (fastgjort med neodymmagneter) og den elektromagnetiske spole afhænger af, hvor meget sensoren skubbes inde i elektromagnetens midterste hul. Hall-effekt-sensoren har en bestemt sensorafstand, som skal være inden for det elektromagnetiske tiltrækningsområde for at hænge genstandene perfekt. Vores hjemmelavede elektromagnetiske levitationsanordning er nu klar til handling.

Arbejde og test af magnetisk levitationskredsløb

Fastgør kontrolkortet med pap ved hjælp af begge sidebånd. Tråd fint op med stativramme ved hjælp af en kabelbinder. Foretag alle forbindelser med styrekredsløbet. Sæt sensoren inde i det midterste hul på elektromagneten. Stil den perfekte position af Hall-effektføleren inde i elektromagneten, og indstil den maksimale afstand mellem elektromagneten og neodymmagneterne. Afstand kan variere afhængigt af din elektromagnetiske tiltrækningskraft. Strøm det fra en 5V 1Amp eller 2Amp mobil oplader, og tag den første test af, hvordan projektet fungerer.

Vær opmærksom på nogle vigtige punkter om dette elektromagnetiske levitationsprojekt. Justeringen af ​​spolen og sensoropsætningen er vigtig. Så det er nødvendigt at hænge genstandene stabilt og lige mod tyngdekraften. Et stabilt system betyder, at noget er afbalanceret. Overvej f.eks. En lang pind, der holdes ovenfra. Den er stabil og hænger lige ned mod tyngdekraften. Hvis du skubber bunden væk fra positionen lige ned, vil tyngdekraften have en tendens til at trække den tilbage til den stabile position. Så fra dette eksempel forstår du tydeligt, hvor vigtig den lige tilpasning af spolen og sensoren er. Det er vigtigt at hænge genstanden lige i lang tid uden at falde, og det er derfor, vi sætter standpunkt for dette projekt. For din bedre forståelse,Jeg har oprettet et blokdiagram for at vise vigtigheden af ​​stabil hængning, og hvordan sensoren og spolen skal monteres for at opnå fremragende ydeevne.

• Hvis du vil øge afstanden mellem hængende genstande fra elektromagneten, skal du øge effekt- og tiltrækningsområdet for elektromagneten og ændre sensorarrangementet / positionen.
• Hvis du vil hænge større genstande, skal du øge den elektromagnetiske kraft. Til det er du nødt til at øge magnetråden GAUGE og antallet af drejninger, og et øget antal neodymmagneter fastgjort med hængende genstande er også påkrævet.
• Den større elektromagnet bruger mere strøm, og mit kredsløb arbejder i øjeblikket kun på 5V, men i nogle tilfælde kan der være behov for øget spænding afhængigt af spoleparameteren.
• Hvis du bruger en 12V relæspole eller en hvilken som helst højspændings kraftig elektromagnetisk spole, skal du ikke glemme at bruge en LM7805 spændingsregulator til A3144 hall-effektføleren.

Billedet nedenfor viser, hvordan vores projekt fungerer efter afslutningen. Håber du forstod vejledningen og lærte noget nyttigt.

Du kan også tjekke det komplette arbejde med dette projekt i nedenstående video. Hvis du har spørgsmål, kan du lade dem være i kommentarfeltet nedenfor, eller du kan bruge vores fora til andre tekniske spørgsmål.