Naredi sam elektromagnetna levitacija!: 6 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:08

To je projekt, ki bo navdušil in navdušil! Kakšna korist od vsega tega znanstvenega znanja, če z njim ne moremo narediti nič kul, kajne?

Pri tem projektu bomo uporabili nekaj komponent, ki jih je enostavno izdelati ali najti za izdelavo čeljusti, ki odvrača, upogibajoč elektromagnetni levitator ali EMLEV, kot temu pravim.

S pomočjo enostavnega vezja, magneta, senzorja Hall učinka in nekaj drugih komponent boste lahko lebdili predmete v zraku!

Začnimo!

Korak: Kaj boste potrebovali

Za ta projekt bomo potrebovali krmilno vezje, vir napajanja, EM tuljavo in magnet skupaj s strojno opremo in orodji, da vse skupaj sestavimo.

Seznam delov je naslednji:

OTROŠKA PLOŠČA TUKAJ naložite shemo

KOMPLET DELOV PREBERITE TUKAJ

(1) Majhno vezje (1) LM7805 Regulator napetosti (1) MIC502 IC (1) LMD18201 IC (1) SS495 A Hall -ov senzor (1) 470uF kondenzator (elektrolitski) (1) 1uF kondenzator (keramika) (1) 0,1 uF kondenzator (keramika) (1) 0,01 uF kondenzator (keramika) (1) 2 vhodna reža za režo (+/-) (2) 2 žična priključka

(1) Napajanje 12v/1a

(1) Prikaz napetosti LCD (neobvezno) (1) Zelena LED (neobvezno) (1) 10K upor

Elektromagnetni (20g 150-300 obratov) (1) Jekleni vijak

Različne barvne žice (18-24 g) (2-3) Neodimijski magneti (3) 8 "x10" pločevine iz pleksi stekla (4) 12 "x 5/15" navojna palica (24) 5/16 "matice (24) 5/ 16 "podložke (8) 5/16" gumijaste kape (neobvezno)

Prikazana orodja vključujejo spajkalnik in spajkalnik, vrtalnik in nastavke do 5/16 , pri roki pa boste želeli imeti tudi nekaj električnega traku ali skrčljivo folijo, lepilo in 5/16 ključ.

Vsi deli so na voljo TUKAJ:

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

2. korak: Teorija in osnovne komponente

Zakaj ne moremo levitirati kovinskih predmetov z magnetom na pravi razdalji? Ker se železov material približuje magnetnemu polju, se sila eksponentno povečuje. To opisuje tako imenovani magnetni inverzni kvadratni zakon, ki pravi:

Intenzivnost1 / Intenzivnost2 = Razdalja1 / Razdalja2

Torej ni točke v vesolju, kjer bi magnet ali elektromagnet naravno obesil predmet, ne da bi prišel v stik. Ko ste enkrat na terenu, ni več poti nazaj! … Razen …

Razmnožujoče se magnetno polje je mogoče prikazati v 2D diagramih ali na magnetni foliji kot sile, ki izvirajo iz polov. Tudi na osciloskopu je nemogoče povedati veliko o gibanju in smeri polja samo s posnetki v dveh dimenzijah (kot je ta zloglasna iluzija). Ko ga opazujemo v 3D, lahko to polje vidimo in čutimo kot toroidno, glede na čas pa začnemo videti, da se pojavi razmnoževalno spiralno polje. Enako je v primeru elektromagneta in ko se polje sesuje, to stori v nasprotni smeri. To opisujejo tista, ki se običajno imenujejo flamska pravila o desni in levi strani.

Teoretično bi bilo mogoče ustvariti izmenične vrtince/vijačnice, da bi objekt prilagodili želenemu položaju. Po nekaj izračunih na podlagi zgornje formule ugotovimo, da je to mogoče le z natančnim in hitrim menjavanjem teh polj (50.000 -krat na sekundo ali več!) Problem? Sploh ne. Z nekaj komponentami lahko ustvarimo razširjajoče se in propadajoče elektromagnetno polje, ki ga nadzira senzor, ki zazna jakost polja, in vezje, ki na elektromagnet nanese ustrezno polje. Vse komponente lahko najdete tukaj posamezno ali kot komplet, da bo ta projekt hiter in enostaven. Zdaj, ko imamo vse komponente pripravljene, začnimo!

3. korak: Zgradite ohišje

Gradnja našega ohišja je precej preprosta s priporočenimi materiali, vendar uporabite vse, kar imate naokoli. To super preprosto ohišje je navdihnilo ta super robot, da pokaže vse notranje komponente. Ko je ohišje končano, mora biti 8 "Wx10" Dx12 "H.

Najprej bomo zložili in pritrdili naše pleksi steklo ter izmerili in izvrtali štiri luknje v bližini vogalov, pri čemer pazimo, da pustimo prostor od robov, in vrtali s postopno večjimi kosi, da se izognemo razpokanju. Ko bomo končali, bomo imeli v vogalih vseh treh listov iz pleksi stekla štiri luknje 5/16 palcev. *Upoštevajte orientacijo za simetrično prileganje. Nato bomo na enem od listov izvrtali luknjo ali luknje za naš vhodni priključek. To se lahko razlikuje glede na vaš vtič, vendar mora biti blizu zadnjega dela ohišja. Zdaj bomo začeli graditi ohišje. Začnite tako, da v luknje enega od listov vstavite štiri palice z navojem 5/16 . Ploščo pritrdite približno 1,5-2 palca od dna palic z eno podložko in matico na vsaki strani pleksi stekla in dodajte gumijasto nogo na dnu vsake palice. Preden nadaljujete, se prepričajte, da je vse ravno.

Nato bomo dodali matico in podložko približno 3-4 palca od vrha palic in na vrh položili list z luknjo za vtičnico.

Zadnji korak do našega ohišja bo pritrditev zadnjega lista pleksi stekla na vrh, ko v naslednjem koraku dodamo komponente.

4. korak: Montirajte in zavarujte komponente

Zdaj, ko imamo platformo, lahko sestavimo in namestimo naše komponente.

Ta relativno preprost par vezja in solenoida lahko sestavite v skladu s priloženim diagramom ali pa ga dobite tukaj. Upoštevajte, da se SS495 pritrdi na dno tuljave. Če dodate LED, lahko preverite moč, digitalni voltmeter pa vam omogoča, da zaznate obremenitev za uglaševanje, oba sta izbirna, lahko jih priključite neposredno na vhod 12v v tokokrogih z linijskim uporom 10k na vročem kablu (+). Zabavno je vedeti, da je ena od vezja IC zasnovana za krmilnik motorja, druga pa za ventilator, vendar jih združite z nekaj drugimi komponentami in z njimi lahko lebdimo predmete v zraku!

Nato lahko priključimo vtičnico na vhod vezja, pri čemer upoštevamo diagram vezja in ne pozabimo, da je ohišje priključka ozemljitev (-).

Nato bomo priključili izhode 1 in 2 iz našega LMD18201 IC na naš elektromagnetni tuljavo. V sredino tuljave vstavite jekleni vijak in na glavo pritrditve vijaka pritrdite Hallov senzor SS495 A, na katerega bomo v skladu s shemo priključili naše kable. Vnaprej sestavljene komponente bodo vključevale priključke, ki jih je mogoče preprosto pritrditi skupaj.

Na tej točki je morda v pomoč, če vse začasno zaščitite, previdno priključite napajanje in z magnetom preizkusite polje solenoida.

Ko ste zadovoljni, lahko svoje komponente pritrdite na platformo. Vezje mora biti pokončno, da omogoči pretok zraka, blizu vtičnice, elektromagnet pa mora imeti stran s senzorjem navzdol, izbirni LED in LCD pa lahko namestite, kjer je to primerno. Če na tej točki dodate nekaj skrčljivih ovojnic in pokrovov iz žice, je vse lepo in se izognete kratkim stikom in vlečenim žicam. Vsaki palici najprej dodajte matico in podložko, nato še zadnji list iz pleksi stekla in ga nastavite navzdol, tako da zgornji list pride v stik z vašim solenoidom in ga trdno drži na mestu. Ko ste na svojem mestu in poravnani, dodajte še štiri podložke in matice ter pokrovček z gumijastimi pokrovčki.

5. korak: Vaš EMLEV je dokončan! Čas za nastavitev in preizkus

Skoraj smo končali; vendar bomo morali narediti nekaj izračunov in malo prilagoditve, preden lahko začnemo navduševati prijatelje in sodelavce.

Pri nameščanju elektromagneta naša usmerjenost ni upoštevala polarnosti. Zato bomo morali izbrati pravi pol magneta, ki bo obrnjen proti tuljavi. To naredite tako, da priključite napajanje in magnet začnete vnašati v polje solenoida. Ena stran magneta se bo neprestano privlačila, druga pa se bo nagibala, da se zaskoči nekaj centimetrov od naše tuljave, zapišite to stran magneta. Pazite, da se ne približate preveč; oba pola se bosta močno privlekla, če se preveč približata tuljavi pod napetostjo.

Zdaj, ko vemo, kateri pol našega magneta uporabljamo, bomo zdaj določili težo, ki jo lahko prenese. Premajhna teža in obremenitev bo pritegnila brez levitacije, prevelika teža in magnetno polje ne bo moglo premagati gravitacije in vaš predmet bo padel. Z naključnimi poskusi in napakami lahko poiščete optimalno težo, tako da na magnet pritrdite naključne predmete, vendar predlagam pristop, ki vodi do bolj količinsko opredeljenih rezultatov. Z majhnimi maticami in vijaki jih postopoma dodajte magnetu in preizkusite. Ko najdete ravnotežno točko (ko se zaskoči, boste čutili rahel klik), zabeležite težo bremena z majhno tehtnico. Nato dodajte ali odstranite majhne količine teže, da poiščete svoj doseg in optimizirate za stabilnost. To lahko nato uporabite kot referenco in začnete levitirati karkoli v tem masnem območju, ki je običajno med 45-55 gramov, razen magneta.

Pri pravilnem delovanju priključite osciloskop, da vidite polja v delovanju! Zahvaljujoč odčitkom iz mojega DSO nano lahko natančno vidimo, kdaj se spreminjajoče polje pojavlja in zakaj.

Korak 6: Pripravite se navdihniti in presenetiti

Čestitamo! Omogočili ste nemogoče!

Vaš EMLEV bi moral biti zdaj popoln, delujoč in bo leviral vse predmete v določenem razponu teže. Zdaj lahko izberemo predmet za levitacijo. Poskusite magnet pritrditi na kamen ali pritrditi žeblje ali matice, priložiti spomin, možnosti so neskončne, ti fantje so celo lebdili živo žabo!

Za učinek sem izbral veliko žlico.

"Ne dvignite žlice; to je nemogoče. Namesto tega poskusite spoznati resnico. Žlice ni."- odstavek Matrica (1999)

Ta naprava bo navdušila; oči bodo izbočene, čeljusti bodo padle in glave bodo eksplodirale! Je to čarovnija? Je to znanost? No, edina razlika med čarovnikom in znanstvenikom je, da vam znanstvenik pove, kako je to storjeno. Hvala, ker ste preverili moj Instructable in komaj čakam, da vidim, kaj levitirate, pustite slike v komentarjih. Mislite, da je ta Instructable kul? Sporočite mi s klikom na glasovanje na vrhu strani!

Druga nagrada na tekmovanju senzorjev 2016

Druga nagrada na tekmovanju Make It Fly 2016