Cuti Tahun Baru sedang menghampiri. Dan bagaimana untuk datang ke Tahun Baru tanpa hadiah, kepada saudara-mara, saudara-mara dan rakan-rakan. Dan pada masa yang sama, pepatah lama bahawa hadiah terbaik adalah masa kini yang dibuat belum hilang kaitannya lakukan sendiri. Dan mengapa tidak, mari kita cuba membuat seseorang hadiah Tahun Baru yang asal.
Adalah dicadangkan untuk membuat Levitron paling mudah sebagai hadiah sedemikian. Pengangkatan magnet selalu kelihatan mengesankan dan menyedihkan. Dengan menggunakan kuasa elektromagnet yang tidak kelihatan, kami mengangkat dan memegang magnet neodymium kecil di udara. Kesan yang meningkat itu dicipta dengan menaikkan dan menurunkan magnet dalam julat yang sangat kecil, tetapi dengan kekerapan yang tinggi. Hari ini anda boleh membuat peranti sedemikian sendiri. Dan untuk ini, tidak perlu menghabiskan banyak wang dan masa.
Dalam artikel ini, kita mempertimbangkan skim dan teknologi untuk mengeluarkan levitron magnet dari komponen mudah dan murah.
Skim peranti untuk levitation magnet dibentangkan di bawah.
Prinsip pengoperasian peranti
Menggunakan litar ini, gegelung L1 mencipta medan elektromagnetik tertentu yang memegang magnet kekal pada beratnya. Oleh kerana kedudukan keseimbangan sangat tidak stabil, sistem kawalan dan pengurusan automatik digunakan untuk memegang magnet dalam litar. Sensor pemantauan kedudukan adalah sensor MD1 yang dikawal magnetik, berdasarkan kesan Hall. Ia terletak dan dipasang di pusat gegelung, dari sisi hujung kerja.
Operasi sensor Dewan (MD1) terdiri daripada menurunkan isyarat keluaran (pin 3), sehingga penutupan, dengan peningkatan medan magnet statik atau dinamik. Dengan penurunan medan magnet, sebaliknya adalah benar. Sensor Hall beroperasi dengan voltan bekalan kecil (4 ... 20 V) dan arus rendah (3 ... 20 mA), manakala mengawal kuasa transistor VT1.
LED1 digunakan untuk kawalan visual ke atas operasi peranti.
Diod VD2 menyediakan operasi berkelajuan tinggi gegelung.
Skim ini berfungsi seperti berikut.
Apabila anda menghidupkan peranti, arus melepasi gegelung L1 dan transistor terbuka VT1.
Dalam kes ini, gegelung menghasilkan medan magnet dan mula menarik magnet kekal. Magnet tertarik kepada elektromagnet, tetapi meningkat, ia jatuh ke dalam julat sensor posisi (MD1) dan menukarnya dengan medan magnetnya. Dalam kes ini, isyarat digunakan untuk transistor VT1, yang mematikan elektromagnet. Kemudian magnet kekal mula jatuh, tetapi setelah meninggalkan zon sensitiviti sensor, ia sekali lagi menghidupkan elektromagnet. Dalam kes ini, magnet sekali lagi terpaksa berpindah ke elektromagnet. Oleh itu, magnet kekal secara berterusan mengalir di sekitar titik yang ditakrifkan oleh sistem.
Untuk mengelakkan magnet kekal daripada beralih semasa ayunan, kedudukannya stabil, sebagai contoh, dengan mengamankan sesuatu dari bawah. Apabila magnet bergeser, perubahan tiangnya, berhadapan dengan sensor posisi MD1 dan litar berhenti berfungsi, kerana sensor dikawal hanya oleh tiang selatan magnet.
Pengilangan peranti
1. Asas peranti Levitron ditentukan oleh gegelung elektromagnet. Pilihannya akan menentukan reka bentuk peranti.
Gegelung boleh dibuat secara bebas. Ia cukup untuk menghidupkan 500 ... 600 pusingan dawai enamel dengan diameter 0.3 ... 0.4 mm ke tiub (kira-kira 20 meter wayar diperlukan). Untuk kuasa peranti sedemikian, anda boleh menggunakan bekalan kuasa atau pengecas dengan voltan 5 - 9 volt.
Boleh menggunakan gegelung industri yang sedia ada. Pada masa yang sama, adalah wajar untuk mengetahui voltan bekalan diberi nilai dan untuk memilih sumber kuasa yang sesuai pada masa akan datang.
Dalam kes kami, untuk hadiah asal, reka bentuk kompak peranti diperlukan, jadi gegelung relay bersaiz kecil dipilih.
2. Selain gegelung, kita memerlukan transistor kesan medan, contohnya, IRFZ44N atau MOSFET lain yang serupa, sekali lagi, bergantung pada parameter gegelung yang digunakan. Dalam kes kami, transistor IRF630 digunakan, yang kekal pada sekeping papan selepas pelupusan peralatan video.
Anda juga memerlukan sensor Hall, contohnya, taip A3144, AH443 atau yang lain, bekerja dalam mod yang sama. Dalam kes ini, sensor murah yang didapati di kedai, model HAL 508 UA-A-2-B-1-00, telah digunakan.
Kami akan mengatasi masalah ini dengan komponen radio yang lain mengikut gambarajah di atas.
3. Untuk memeriksa dan menyesuaikan operasi Levitron, kita memasang bahagian kiri litar di atas, kecuali resistor R2 dan dengan perubahan nilai nominal R3 hingga 330 Ohms. Bahagian kanan litar adalah sumber kuasa peranti, dan dalam versi ini tidak diperlukan. Ia lebih mudah untuk memasang dan menguji litar pada papan litar sejagat, tetapi kerana transistor sedia ada telah disolder bersama-sama dengan heatsink pada sekeping papan litar saiz yang sesuai, saya menyalurkan litar di sebelahnya.
4. Pasang gegelung. Kami letakkan sensor Hall dan buat sementara waktu memperbaikinya di tengah lubang, di bahagian paling bawah gegelung.
5. Menguji peranti. Kami membetulkan gegelung pada jarak tertentu dari permukaan meja. Selepas itu, peranti pengangkut magnet boleh dikuasakan. Oleh kerana gegelung relay yang disebut terdahulu mempunyai rintangan penggulungan daripada 210 Ohms dan direka bentuk untuk voltan DC 12V, kita menyambungkannya ke sumber kuasa yang sesuai.
Maka perlu menentukan sisi mana untuk mengarahkan magnet neodymium kekal ke elektromagnet. Kami menghidupkan levitron (LED harus menyala) dan membawa magnet ke bahagian bawah gegelung, dari sisi sensor Dewan. Jika magnet tertarik ke gegelung dan LED keluar, magnet itu berorientasikan dengan betul, tetapi jika medan magnet gegelung menolaknya, magnet mestilah diserahkan. Jika LED tidak keluar, apabila menyambungkan magnet ke kedua-dua belah pihak, adalah perlu untuk menukar hujung gegelung, iaitu. menukar tiangnya. Apabila dilakukan dengan betul, daya elektromagnetik akan mengambil magnet dan menyimpannya di udara. Jangan lupa untuk menstabilkan kedudukan magnet supaya ia tidak digulingkan semasa ayunan. Dalam kes ini, magnet cincin neodymium dengan diameter 7 mm dan ketebalan 1 mm, diambil dari earphone mikro, telah digunakan. Untuk menstabilkannya, sekeping pita penebat yang terpaku pada satu sisi magnet cukup.
Nota Ujian pertama dengan gegelung ini tidak berjaya. Teras gegelung geganti menguatkan medan magnet, tetapi juga mempengaruhi pengaruhnya ketika gegelung dimatikan. Semasa persediaan, kedudukan magnet tidak stabil atau magnet tertarik ke teras dengan gegelung dimatikan. Apabila teras dikeluarkan dari gegelung, proses itu stabil, seperti yang dapat dilihat dalam foto.
6. Meningkatkan peranti. Ujian lanjut menunjukkan beberapa kelemahan. Pertama, keperluan untuk sumber kuasa tambahan, yang meningkatkan kerumitan dan saiz dan tidak menambah keaslian pada hadiah. Kedua, dengan peningkatan jarak penerbangan (jarak dari gegelung), anda perlu meningkatkan voltan bekalan, dan ini menyebabkan pemanasan gegelung yang tidak diingini.
Sudah tentu, tentu saja, untuk meneruskan pilihan ini, menggunakan peluang yang diperoleh. Ia hanya kekal untuk "pek" peranti dalam kes yang baik.
7. Anda boleh membuat versi kedua peranti dengan menggantikan gegelung dengan voltan yang lebih tinggi (tetapi dengan penggunaan arus yang lebih rendah) dan membuat bekalan kuasa transformerless terbina dalam tambahan. Satu gambarajah lengkap peranti ini diberikan pada awal artikel.
Versi kedua gegelung dari relay yang diimport direka untuk voltan sebanyak 110 volt dan mempunyai rintangan penggulungan daripada 4700 Ohms. Kami melengkapkan peranti dengan bahagian mengikut skema.
8. Kami menghasilkan bekalan kuasa tanpa transformer (sebelah kanan litar). Ia menukar arus berselang 220 volt ke voltan yang kita perlukan - kira-kira 100 volt (ditentukan oleh Zener diode VD3) daripada arus terus kecil (ditentukan oleh kapasitansi kapasitor C3 jenis K73-17). Seperti PSU mempunyai kelebihan - litar mudah dan dimensi kecil. Tetapi ia juga mempunyai kelemahan - terdapat bahaya kejutan elektrik apabila ia dihubungkan dengan bahagian pada peranti yang dihidupkan. Walau bagaimanapun, tertakluk kepada peraturan keselamatan, ketiadaan pengasingan galvanik dalam peranti terlindung sepenuhnya akan selamat.
9. Seperti halnya Levitron, kita menggunakan saiz yang diperkuat, sebuah kartrij dari lampu penjimatan tenaga neon yang terbakar dan penutup dari lampu LED. Kami meletakkan dan membentuk sebuah litar di papan mengikut dimensi dalaman kartrij, mematerikan papan ke terminal kartrij.
Oleh kerana kapasitor C2 pelinciran tidak termasuk dalam kartrij, pasangkannya pada papan Levitron. Kami juga mengeluarkan radiator transistor, kerana dengan kuasa beban rendah ia adalah pilihan.
10. Pasang peranti pada pendirian dan ujian.
Dalam kes ini, magnet neodymium cincin dengan diameter 10 mm dan ketebalan 3 mm digunakan. Tetapkan sensor MD1 di tengah gegelung dan ubahnya dengan sekeping buih. Dengan menggerakkan penderia Hall, kita mencapai pendaratan magnet yang stabil pada jarak maksimum dari gegelung. Kami menetapkan kedudukan sensor relatif kepada gegelung.
11. Selepas menubuhkan Levitron, kami memasang dan melekatkan peranti itu. Untuk memberi peranti itu kesan yang lebih besar dari lampu LED, anda boleh menambah 2-3 secara kekal pada LED dengan mengehadkan perintang di dalam teduhan lampu. Untuk memastikan pelesapan haba, berikan lubang pengudaraan dalam kartrij, jika mereka tidak diperuntukkan oleh reka bentuk bekas lampu.
Untuk membuat pembungkusan kesan melambung tinggi, magnet boleh diseludup dengan beberapa jenis cahaya, sebagai contoh, garis besar rama-rama.
