Направи си сам електромагнитна левитация!: 6 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:55

Това е проект, който ще удиви и вдъхнови! Каква полза от това научно ноу-хау, ако не можем да направим нещо готино с него, нали?

С този проект ще използваме няколко компонента, които са лесни за изработване или намиране, за да се създаде отпадане на челюстта, огъване на електромагнитния левитатор или EMLEV, както го наричам.

С помощта на някои прости схеми, магнит, сензор за Hall ефект и няколко други компонента ще можете да левитирате обекти във въздуха!

Да започваме!

Стъпка 1: Какво ще ви трябва

За този проект ще ни трябва контролерна верига, източник на захранване, ЕМ бобина и магнит заедно с хардуера и инструментите, за да сглобим всичко това.

Списъкът с части е следният:

Платка ИЗТЕГЛЕТЕ СХЕМАТИКАТА ТУК

ВЗЕМЕТЕ КОМПЛЕКТА НА ЧАСТИТЕ ТУК

(1) Малка платка (1) LM7805 Регулатор на напрежение (1) MIC502 IC (1) LMD18201 IC (1) SS495 A сензор за ефект на Хол (1) 470uF кондензатор (електролитен) (1) 1uF кондензатор (керамичен) (1) 0,1 uF кондензатор (керамичен) (1) 0,01uF кондензатор (керамичен) (1) 2 слот входен жак (+/-) (2) 2 жични конектора

(1) Захранване 12v/1a

(1) LCD дисплей за напрежение (по избор) (1) Зелен светодиод (по избор) (1) 10K резистор

Соленоид (20g 150-300 оборота) (1) Стоманен болт

Разноцветна тел (18-24g) (2-3) Неодимови дискови магнити (3) 8 "x10" листове от плексиглас (4) 12 "x 5/15" резбована пръчка (24) 5/16 "гайки (24) 5/ 16 "шайби (8) 5/16" гумени капачки (по избор)

Показаните инструменти включват поялник и спойка, бормашина и накрайници до 5/16 , а също така ще искате да имате под ръка някаква електрическа лента или термоусадочна обвивка, лепило и 5/16 ключ.

Всички части са налични ТУК:

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

Стъпка 2: Теория и основни компоненти

Защо не можем просто да левитираме метални предмети с магнит на правилното разстояние? Тъй като, когато железният материал се приближава до магнитно поле, силата се увеличава експоненциално. Това се описва от така наречения закон на магнитния обратен квадрат, който гласи:

Интензивност1 / Интензивност2 = Разстояние1 / Разстояние2

Така че няма място в космоса, където магнит или електромагнит естествено да окачат обект, без да осъществяват контакт. Веднъж на полето няма връщане назад!… Освен ако…

Разпространяващото се магнитно поле може да бъде показано в 2D диаграми или върху магнитен филм за гледане като силови линии, излъчвани от полюсите. Дори на осцилоскоп е невъзможно да се каже много за движението и посоката на полето само със снимки в две измерения (като тази прословута илюзия). Когато се наблюдава в 3D, това поле може да се види и да се почувства тороидално и във времето започваме да виждаме, че се появява разпространяващо се спирално поле. Същото е и в случая на електромагнит и когато полето се срути прави това в обратна посока. Това се описва от това, което обикновено се нарича „фламандски правила за дясна и лява ръка“.

Така че на теория би било възможно да се създадат редуващи се вихри/спирали, за да се настрои обект до желаната позиция. След като направим някои изчисления въз основа на горната формула, откриваме, че е възможно само чрез редуване на тези полета точно и бързо (50 000 пъти в секунда или повече!) Проблем? Въобще не. С няколко компонента можем да създадем разпространяващо се и срутващо се електромагнитно поле, контролирано от сензор, който открива силата на полето и верига, която прилага съответното поле към електромагнит. Всички компоненти могат да бъдат намерени поотделно тук или като комплект тук, за да направят този проект бърз и лесен. Сега, когато всички наши компоненти са готови, нека започнем!

Стъпка 3: Изградете корпуса

Изграждането на нашето заграждение е направо напред с препоръчаните материали, но не се колебайте да използвате каквото имате. Този супер прост корпус е вдъхновен от този страхотен робот, за да покаже всички вътрешни компоненти. Когато приключи, корпусът трябва да бъде 8 "Wx10" Dx12 "H.

Първо, ние ще подредим и обезопасим плексигласа си и ще измерим и пробием четири дупки близо до ъглите, като не забравяме да оставим място от ръбовете и да пробием с постепенно по -големи битове, за да избегнем напукване. Когато приключим, ще имаме четири дупки 5/16 инча в ъглите на трите листа от плексиглас. *Не забравяйте да обърнете внимание на ориентацията за симетрично прилягане. След това ще пробием дупка или дупки за нашия входен жак върху един от листовете. Това може да варира в зависимост от вашия жак, но трябва да е близо до задната част на корпуса. Сега ще започнем изграждането на корпуса. Започнете, като поставите четирите 5/16 резбовани пръта в отворите на един от вашите листове. Закрепете листа на около 1,5-2 инча от дъното на прътите с една шайба и гайка от всяка страна на плексигласа и добавете гумен крак на дъното на всеки прът. Уверете се, че всичко е на ниво, преди да продължите.

След това ще добавим гайка и шайба на около 3-4 инча от върха на нашите пръти и ще поставим листа с отвора за крика отгоре.

Последната стъпка към нашето заграждение ще бъде закрепването на последния лист от плексиглас отгоре, след като добавим компонентите в следващата стъпка.

Стъпка 4: Монтирайте и обезопасете компонентите

Сега, когато имаме платформа, можем да изградим и инсталираме нашите компоненти.

Тази сравнително проста двойка верига и соленоид може да бъде изградена съгласно приложената диаграма или можете да получите предварително построена такава тук. Обърнете внимание, че SS495 се монтира в долната част на бобината. Добавянето на светодиод ви позволява да проверите захранването, а цифров волтметър ви позволява да откривате натоварване за целите на настройката, и двете по избор, те могат да бъдат свързани директно към входовете на 12v вериги с вграден 10k резистор на горещия проводник (+). Забавно е да знаете, че една от интегралните схеми на веригата е предназначена за контролер на двигателя, а другата е предназначена за вентилатор, но ги съберете заедно с няколко други компонента и можем да я използваме за левитиране на обекти във въздуха!

След това можем да свържем жака към входа на веригата, като отбележим електрическата схема и не забравяме, че корпусът на жака е земята (-).

След това ще свържем изходи 1 и 2 от нашата LMD18201 IC към нашата соленоидна бобина. Поставете стоманен болт в центъра на бобината и към главата на болта, монтирайте сензора за ефект на Хол SS495 A, към който ще свържем нашите кабели според схемата. Предварително вградените компоненти ще включват конектори, които могат просто да бъдат свързани заедно.

В този момент може да е полезно да осигурите временно всичко, внимателно да свържете захранването и да тествате полето на соленоида с вашия магнит.

След като сте доволни, можете да обезопасите компонентите си към платформата. Веригата трябва да е изправена, за да позволи въздушен поток и близо до жака, соленоидът трябва да има страната със сензора надолу, а допълнителните LED и LCD могат да бъдат поставени където е удобно. Добавянето на някои свиващи обвивки и жични капаци в този момент прави всичко спретнато и помага да се избегнат къси съединения и дърпани проводници. Първо добавете гайка и шайба към всеки прът, след това последния лист от плексиглас и го регулирайте така, че горният лист да влезе в контакт с вашия соленоид, като го държи здраво на място. След като сте на мястото и нивото, добавете още четири шайби и гайки и капачка с гумените си капачки.

Стъпка 5: Вашият EMLEV е завършен! Време за настройка и тест

Почти сме готови; но ще трябва да направим няколко изчисления и малко настройка, преди да започнем да вълнуваме приятели и колеги.

Когато монтирахме нашия соленоид, нашата ориентация не взе предвид полярността. Следователно ще трябва да изберем правилния полюс на нашия магнит, който да е обърнат към нашата бобина. За да направите това, свържете захранването и започнете да вкарвате магнита в полето на соленоида. Едната страна на магнита ще се привлича непрекъснато, другата ще има тенденция да се фиксира на място на няколко инча от нашата бобина, отбележете тази страна на магнита. Внимавайте да не се доближите твърде много; и двата полюса ще се привличат силно, ако бъдат прекалено близо до захранващата бобина.

Сега, когато знаем кой полюс на нашия магнит използваме, сега ще определим теглото, което той може да издържи. Твърде малкото тегло и натоварването ще се привлекат, без да се левитират, твърде голямото тегло и магнитното поле няма да могат да преодолеят гравитацията и вашият обект ще падне. Можете да използвате произволен опит и грешка, за да намерите оптималното тегло, като прикрепите произволни обекти към вашия магнит, но аз предлагам подход, който води до по -количествени резултати. Използвайки малки гайки и болтове, постепенно ги добавяйте към магнита си и тествайте. След като намерите точка на баланс (ще почувствате леко щракване, докато се фиксира на място), отбележете теглото на товара, като използвате малка скала. След това добавете или премахнете малки количества тегло, за да намерите обхвата си и да оптимизирате за стабилност. След това можете да използвате това като ориентир и да започнете да левитирате всичко в този диапазон на тегло, което обикновено е между 45-55 грама, без магнита.

Когато функционирате правилно, свържете осцилоскоп, за да видите полетата в действие! Благодарение на показанията от моя DSO nano можем да видим точно кога се появява променящото се поле и защо.

Стъпка 6: Пригответе се да вдъхновите и изумите

Честито! Вие направихте невъзможното възможно!

Вашият EMLEV сега трябва да бъде пълен, функциониращ и да поднесе всеки елемент в определения диапазон на тегло. Сега можем да изберем обект, който да левитира. Опитайте да монтирате магнита към камък или прикрепете пирони или гайки, прикрепете спомен, възможностите са безкрайни, тези момчета дори левитираха жива жаба!

Избрах голяма супена лъжица за ефект.

"Не левитирайте лъжицата; това е невъзможно. Вместо това, просто се опитайте да осъзнаете истината. Няма лъжица."- параграф. Матрицата (1999)

Това устройство ще порази умовете; очите ще изпъкнат, челюстите ще паднат и главите ще експлодират! Магия ли е? Наука ли е? Е, единствената разлика между магьосник и учен е, че ученият ви казва как е направено. Благодаря, че проверихте моя Instructable и нямам търпение да видя какво левитирате, оставете снимки в коментарите. Мислите, че този Instructable е готин? Кажете ми, като щракнете върху гласуване в горната част на страницата!

Втора награда в конкурса за сензори 2016

Втора награда в конкурса Make It Fly 2016