Устройство электромагнитной левитации своими руками

Это устройство с электромагнитной левитацией - отличная идея для создания антигравитационного проекта, за которым интересно и интересно наблюдать. Устройство может заставить что-то плавать без какой-либо видимой поддержки, это как объект, плавающий в свободном пространстве или в воздухе. Чтобы это устройство работало, вам нужно привлечь объект с помощью электромагнита, но когда он находится очень близко к электромагниту, электромагнит должен отключиться, и привлеченный объект должен упасть под действием силы тяжести и снова привлечь падающий объект, прежде чем он упадет. полностью под действием силы тяжести, и этот процесс продолжается. Этот проект похож на нашу ультразвуковую акустическую левитацию, но здесь вместо использования ультразвуковых волн мы будем использовать электромагнитные волны.

Теперь, возвращаясь к концепции, человек не может включать и выключать электромагнит, потому что этот процесс переключения должен происходить очень быстро и с заданным интервалом. Итак, мы создали схему переключения, которая управляет электромагнитом для достижения электромагнитного плавания.

Компонент Требуется

S.No	Детали / Название компонента	Тип / Модель / Значение	Количество
1	Датчик эффекта Холла	A3144	1
2	МОП-транзистор	Irfz44N	1
3	Сопротивление	330 Ом	1
4	Сопротивление	1к	1
5	Светодиодный индикатор	5мм любой цвет	1
6	Диод	IN4007	1
7	26 или 27 калибр Магнитный провод	От 0,41 до 0,46 мм	1 кг или больше
8	Пунктирная доска Vero	Небольшой	1

Схема магнитной левитации

Полную схему магнитной левитации можно найти ниже. Как видите, он состоит только из нескольких обычно доступных компонентов.

Основными компонентами этой схемы самодельной магнитной левитации являются датчик Холла, полевой МОП-транзистор и электромагнитная катушка. Ранее мы использовали электромагнитные катушки для создания других интересных проектов, таких как миниатюрная катушка Тесла, пистолет с электромагнитной катушкой и т. Д.

Мы используем N-канальный Mosfet Irfz44N для самого первого переключения и включения / выключения электромагнитов. Irfz44n / любой N-канальный MOSFET или аналогичный (NPN) мощный транзистор может быть использован для этой цели, который имеет способность выдерживать большие токи, как TIP122 / 2N3055 и т.д. легко доступны на местных рынках. С другой стороны, он имеет способность выдерживать ток утечки 49А при температуре 25 градусов. Его можно использовать в широком диапазоне напряжений.

Во-первых, я экспериментировал и протестировал схему и весь проект на 12-вольтовой конфигурации, но обнаружил, что моя электромагнитная катушка и полевой МОП-транзистор сильно нагреваются, поэтому мне пришлось снова переключиться на 5 В. Я не заметил никакой разницы или возникших проблем, а МОП-транзистор и катушка были при нормальной температуре. Кроме того, не было необходимости в радиаторе Mosfet.

Резистор R1 используется для поддержания высокого напряжения на выводе затвора MOSFET (как подтягивающий резистор) для получения надлежащего порогового напряжения или напряжения запуска. Но когда неодимовые магниты находятся рядом с центральным датчиком эффекта Холла (в середине электромагнитов) или неодимовые магниты находятся в пределах диапазона датчика Холла, наша схема должна обеспечивать отрицательный выходной сигнал на выводе затвора MOSFET. В результате падает напряжение на выводе / управляющем выводе, вывод стока на МОП-транзистор для светодиодного индикатора и электромагнита также падает, и он отключается. Когда объекты, прикрепленные к неодимовым магнитам, падают или падают под действием силы тяжести, неодимовые магниты выходят за пределы диапазона датчика Холла, и теперь датчик Холла не обеспечивает никакого выходного сигнала.Вывод затвора полевого МОП-транзистора становится высоким и быстро срабатывает (для контакта управления сопротивлением R1 / вывода затвора уже высокое), быстро подает питание на электромагнитную катушку и привлекает объект, прикрепленный неодимовыми магнитами. Этот цикл продолжается, а объекты остаются висящими.

Сопротивление R2 330 Ом используется для свечения светодиода при 5 В (индикаторный светодиод) и ограничивает напряжение и ток для защиты светодиода. Диод D1 - это не что иное, как диод блокировки обратной связи, используемый в каждом устройстве катушки, например реле для блокировки обратного напряжения обратной связи.

Построение цепи магнитной левитации

Начнем со сборки катушки для электромагнита. Для изготовления электромагнита воздухозаборника в первую очередь необходимо изготовить раму или корпус для электромагнитов. Для этого возьмите старую ручку диаметром около 8 мм, в которой уже есть центральное отверстие (в моем случае я измерил диаметр по шкале Вернье). Отметьте необходимую длину перманентным маркером и отрежьте примерно на 25 мм.

Затем возьмите небольшой кусок картона / любого твердого бумажного материала, или вы можете использовать оргстекло и вырезать два куска намотки диаметром около 25 мм длиной с центральным отверстием, как показано на рисунке ниже.

Закрепите все с помощью «февиквика» или любого прочного клея. Наконец, рамка должна выглядеть так.

Если вам лень строить такое, можно взять старый держатель для паяльной проволоки.

Каркас электромагнита готов. Теперь перейдем к изготовлению электромагнитной катушки. Сначала проделайте небольшое отверстие на одной стороне диаметра намотки и закрепите проволоку. Начните наматывать электромагнит и убедитесь, что он делает около 550 оборотов. Каждый слой отделяется лентой для виолончели или лентой другого типа. Если вам так лень делать свои электромагниты (в моем случае я сделал свои электромагниты, которые также имеют преимущество работы с 5 В), вы можете вынуть его из реле 6 В или 12 В, но вы должны быть осторожны, чтобы ваши Датчик Холла A3144 принимает максимум 5 В. Таким образом, вам нужно использовать микросхему регулятора напряжения LM7805 для подачи питания на датчик Холла.

Когда ваша центральная катушка электромагнита с воздушным сердечником будет готова, отложите ее в сторону и переходите к шагу 2. Разместите все компоненты и припаяйте их на плате Vero, как вы можете видеть на рисунках здесь.

Для фиксации установки электромагнитной катушки и датчика Холла необходима подставка, поскольку выравнивание состояния катушки и установка датчика важны для устойчивого подвешивания объекта к силе тяжести. Я приготовил два куска трубы, картон и небольшой кусок кожуха для проводов из ПВХ. Для обозначения необходимой длины я использовал перманентный маркер, а для резки - ручную пилу и нож. И зафиксировал все с помощью клея и клеевого пистолета.

Сделайте отверстие посередине кожуха проводки ПВХ и закрепите катушку с помощью клея. После этого сложите датчик. Вставьте внутрь отверстие электромагнитной катушки. Имейте в виду, что расстояние от подвешенного объекта (прикрепленного неодимовыми магнитами) до электромагнитной катушки зависит от того, насколько датчик проталкивается внутрь центрального отверстия электромагнита. Датчик на эффекте Холла имеет определенное расстояние срабатывания, которое должно быть в пределах диапазона электромагнитного притяжения для идеального подвешивания объектов. Наше самодельное устройство электромагнитной левитации готово к работе.

Работа и проверка цепи магнитной левитации

Закрепите плату управления картоном, используя ленту с обеих сторон. Соедините их с рамой стойки с помощью кабельной стяжки. Выполните все подключения к цепи управления. Поместите датчик в центральное отверстие электромагнита. Настройте идеальное положение датчика Холла внутри электромагнита и установите максимальное расстояние между электромагнитом и неодимовыми магнитами. Расстояние может варьироваться в зависимости от силы притяжения вашего электромагнита. Включите его от мобильного зарядного устройства 5V 1Amp или 2Amp и сделайте первое испытание того, как работает проект.

Пожалуйста, обратите внимание на некоторые важные моменты об этом проекте электромагнитной левитации. Выравнивание катушки и датчика очень важно. Поэтому необходимо подвешивать предметы устойчиво и прямо по отношению к силе тяжести. Стабильная система означает, что что-то сбалансировано. В качестве примера рассмотрим длинную палку, которую держат сверху. Он устойчив и свисает под действием силы тяжести. Если вы оттолкнете дно от прямого нижнего положения, сила тяжести будет возвращать его в устойчивое положение. Итак, из этого примера вы ясно понимаете, насколько важно прямое совмещение катушки и датчика. Важно, чтобы объект долго не падал ровно, поэтому мы делаем подставку для этого проекта. Для вашего лучшего понимания,Я создал блок-схему, чтобы показать важность стабильного подвешивания и то, как следует установить датчик и катушку для достижения отличной производительности.

• Если вы хотите увеличить расстояние между висящими предметами от электромагнита, вы должны увеличить мощность и диапазон притяжения электромагнита и изменить расположение / положение датчика.
• Если вы хотите повесить более крупные предметы, вам нужно увеличить электромагнитную мощность. Для этого вам нужно увеличить ДАТЧИК магнитного провода и количество витков, а также требуется увеличенное количество неодимовых магнитов, прикрепленных к висячим предметам.
• Электромагнит большего размера потребляет больше тока, и моя схема в настоящее время работает только от 5 В, но в некоторых случаях может возникнуть необходимость в повышении напряжения в зависимости от параметра катушки.
• Если вы используете катушку реле 12 В или любую мощную электромагнитную катушку высокого напряжения, не забудьте использовать регулятор напряжения LM7805 для датчика Холла A3144.

На картинке ниже показано, как работает наш проект после завершения. Надеюсь, вы поняли руководство и узнали что-то полезное.

Вы также можете увидеть полную работу этого проекта в видео, прикрепленном ниже. Если у вас есть какие-либо вопросы, вы можете оставить их в разделе комментариев ниже или вы можете использовать наши форумы для других технических вопросов.