DIY elektromagnetiline levitatsioon!: 6 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:50

See on projekt, mis hämmastab ja inspireerib! Mis kasu on sellest teaduslikust oskusteabest, kui me ei saa sellega midagi lahedat teha, eks?

Selle projektiga kavatseme kasutada paari komponenti, mida on lihtne valmistada või leida, et ehitada lõualuu langetamine, meeleparandus Elektromagnetiline Levitator või EMLEV, nagu ma seda nimetan.

Mõne lihtsa vooluringi, magneti, Halli efekti anduri ja mõne muu komponendi abil saate hõljuda esemeid õhus!

Alustame!

Samm: mida vajate

Selle projekti jaoks vajame kontrolleri vooluahelat, toiteallikat, EM -mähist ja magnetit koos riistvara ja tööriistadega, et see kõik kokku panna.

Osade loend on järgmine:

Trükkplaat LAADI SKEEMA SIIT

OSTA KOMPLEKT SIIT

(1) Väike trükkplaat (1) LM7805 pingeregulaator (1) MIC502 IC (1) LMD18201 IC (1) SS495 A Halliefekti andur (1) 470uF kondensaator (elektrolüütiline) (1) 1uF kondensaator (keraamiline) (1) 0,1 uF kondensaator (keraamiline) (1) 0,01 uF kondensaator (keraamiline) (1) 2 pesa sisendpesa (+/-) (2) 2 juhtmeühendust

(1) 12v/1a toiteallikas

(1) LCD pingekuva (lisavarustus) (1) Roheline LED (lisavarustus) (1) 10K takisti

Solenoid (20 g 150–300 pööret) (1) teraspolt

Erinevad värvilised traadid (18-24g) (2-3) Neodüümketta magnetid (3) 8 "x10" pleksiklaasist lehed (4) 12 "x 5/15" keermestatud varras (24) 5/16 "mutrid (24) 5/ 16 "seibid (8) 5/16" kummist korgid (valikuline)

Näidatud tööriistade hulka kuuluvad jootekolb ja jootekolb, puur ja kuni 5/16 tolli otsikud. Samuti soovite, et käepärast oleks mõni elektriline lint või kokkutõmbumismaterjal, liim ja 1/16 mutrivõti.

Kõik osad on saadaval SIIN:

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

2. samm: teooria ja põhikomponendid

Miks me ei saa lihtsalt magnetobjektil õigel kaugusel metallesemeid levitada? Kuna raudmaterjal läheneb magnetväljale, suureneb jõud plahvatuslikult. Seda kirjeldab nn magnetilise pöördruudu seadus, mis ütleb:

Intensiivsus1 / Intensiivsus2 = Kaugus1 / Kaugus2

Niisiis, ruumis pole mõtet, kus magnet või elektromagnet peatab objekti loomulikult ilma kontakti loomata. Kui olete põllul, pole tagasiteed!… Kui just…

Paljunevat magnetvälja saab näidata 2D -skeemidel või magnetilisel filmil poolustelt tulevate jõujoontena. Isegi ostsilloskoobi abil on võimatu põllu liikumise ja suuna kohta palju rääkida ainult kahe mõõtmega hetkevõtetega (nagu see kurikuulus illusioon). Kui seda vaadeldakse 3D -s, võib seda välja näha ja tunda toroidaalsena ning aja jooksul hakkame nägema, et tekib paljunev spiraalväli. See on sama elektromagneti puhul ja kui väli kokku variseb, teeb see seda vastupidises suunas. Seda kirjeldavad need, mida tavaliselt nimetatakse Flemingi parema ja vasaku käe reegliteks.

Seega oleks teoreetiliselt võimalik luua vahelduvaid keeriseid/heeliksiid, et objekti soovitud asendisse reguleerida. Pärast ülaltoodud valemi põhjal tehtud arvutusi leiame, et see on võimalik ainult nende väljade täpse ja kiire vaheldumisega (50 000 korda sekundis või rohkem!) Probleem? Üldse mitte. Mõne komponendiga saame luua leviva ja kokkuvariseva elektromagnetvälja, mida juhib andur, mis tuvastab väljatugevuse ja ahela, mis rakendab elektromagnetile sobiva välja. Kõik selle komponendid leiate siit eraldi või komplektina, et muuta see projekt kiireks ja lihtsaks. Nüüd, kui meil on kõik komponendid valmis, alustame!

Samm: ehitage korpus

Meie korpuse ehitamine on soovitatud materjalidega üsna lihtne, kuid kasutage julgelt kõike, mis teil on. See ülilihtne korpus oli inspireeritud sellest vingest robotist, et näidata kõiki sisemisi komponente. Kui korpus on valmis, peaks see olema 8 "Wx10" Dx12 "H.

Esiteks virnastame ja kinnitame pleksiklaasi ning mõõdame ja puurime nurkade lähedusse neli auku, jättes kindlasti servadest ruumi ja puurime pragunemise vältimiseks järk -järgult suuremate juppidega. Kui see on valmis, on kõigi kolme pleksiklaasist lehe nurkades neli 5/16 tolli auku. *Pange kindlasti tähele sümmeetrilise sobivuse suunda. Järgmisena puurime ühel lehel sisendpesa jaoks augu või augud. See võib teie pesast sõltuvalt erineda, kuid peaks asuma korpuse tagaosa lähedal. Nüüd hakkame korpust ehitama. Alustuseks sisestage neli 5/16 keermestatud varda ühe lehe aukudesse. Kinnitage leht umbes 1,5-2 tolli varraste põhjast ühe seibi ja mutriga mõlemal pool pleksiklaasi ning lisage kummist jalg iga varda põhjas. Enne jätkamist veenduge, et kõik oleks tasane.

Järgmisena lisame mutri ja seibi umbes 3-4 tolli kaugusel meie varraste ülaosast ja asetame lehe, millel on tungraua auk peal.

Meie korpuse viimane samm on pleksiklaasist viimase lehe kinnitamine ülaosale, kui lisame komponendid järgmises etapis.

4. samm: komponentide paigaldamine ja kinnitamine

Nüüd, kui meil on platvorm, saame oma komponente ehitada ja installida.

Seda suhteliselt lihtsat vooluahelat ja solenoidipaari saab ehitada vastavalt lisatud skeemile või hankida siit eelvalmis. Pange tähele, et SS495 paigaldatakse mähise põhja. LED-i lisamine võimaldab teil kontrollida toiteallikat ja digitaalne voltmeeter võimaldab teil häälestamise eesmärgil tuvastada koormust, mõlemad valikulised; neid saab ühendada otse vooluahelate 12v sisendisse koos 10k takisti abil kuumjuhtmel (+). On lõbus teada, et üks vooluahela IC on mõeldud mootorikontrollerile ja teine ventilaatorile, kuid pange need koos mõne muu komponendiga kokku ja saame seda kasutada õhus olevate objektide levitamiseks!

Seejärel saame pistiku ühendada vooluahela sisendiga, märkides vooluahela skeemi ja pidage meeles, et tungraua korpus on maapind (-).

Seejärel ühendame oma LMD18201 IC väljundid 1 ja 2 meie solenoidmähisega. Sisestage teraspolt mähise keskele ja poldi pea külge kinnitage SS495 A Hall Effect Sensor, millega ühendame juhtmed vastavalt skeemile. Eelvalmistatud komponendid sisaldavad pistikuid, mida saab lihtsalt kokku klõpsata.

Siinkohal võib olla kasulik kõik ajutiselt kinnitada, toide ettevaatlikult ühendada ja magnetiga magnetvälja testida.

Kui olete rahul, saate oma komponendid platvormile kinnitada. Vooluahel peaks olema õhuvoolu võimaldamiseks püsti ja tungraua lähedal, solenoidil peaks anduri pool olema allapoole ning lisavarustusse kuuluva LED -i ja LCD -ekraani saab paigutada kõikjale, kuhu see on mugav. Mõne kokkutõmbumisvastase mähise ja traatkatte lisamine muudab selle koha kõik puhtaks ning aitab vältida lühiseid ja tõmmatud juhtmeid. Lõpuks lisame oma lõpliku pleksiklaasi lehe, et veelgi paremini kindlustada ja katta. Esmalt lisage igale vardale mutter ja seib, seejärel viimane pleksiklaasileht ja reguleerige seda nii, et ülemine leht puutuks kokku teie solenoidiga, hoides seda tihedalt paigal. Kui olete paigas ja tasemel, lisage veel neli seibi ja mutrit ning kork koos kummist otsakorgiga.

Samm: teie EMLEV on valmis! Aeg häälestada ja katsetada

Oleme peaaegu valmis; kuid enne sõprade ja kolleegide ahvatlemist peame tegema mõned arvutused ja natuke häälestamist.

Meie solenoidi paigaldamisel ei võtnud meie orientatsioon polaarsust arvesse. Seetõttu peame oma mähisega silmitsi seisma valima oma magneti õige pooluse. Selleks ühendage toide ja alustage magneti toomist solenoidi väljale. Magneti üks külg tõmbab pidevalt ligi, teine kaldub lukustuma mitme sentimeetri kaugusele meie mähist, märkige magneti see külg. Olge ettevaatlik, et mitte liiga lähedale sattuda; mõlemad poolused tõmbuvad ägedalt ligi, kui tuuakse pingestatud mähisele liiga lähedale.

Nüüd, kui me teame, millist magneti poolust me kasutame, määrame nüüd kaalu, mida see suudab hoida. Liiga väike kaal ja koormus tõmbavad ligi ilma levita, liiga palju kaalu ja magnetväli ei suuda raskusjõust üle saada ja teie objekt kukub. Optimaalse kaalu leidmiseks võite kasutada juhuslikke katseid ja vigu, lisades magnetile juhuslikke esemeid, kuid ma soovitan lähenemist, mis viib kvantifitseeritumate tulemusteni. Väikeste mutrite ja poltide abil lisage need järk -järgult oma magnetile ja katsetage. Kui olete leidnud tasakaalupunkti (tunnete oma kohale lukustudes kerget klõpsatust), märkige koorma kaal väikese skaala abil. Seejärel lisage või eemaldage väikesed kaalud, et leida oma vahemik ja optimeerida stabiilsust. Seejärel saate seda kasutada võrdlusalusena ja hakata levitama kõike selles kaaluvahemikus, mis tavaliselt jääb vahemikku 45–55 grammi, välja arvatud magnet.

Õige toimimise korral ühendage ostsilloskoop, et näha väljade toimimist! Tänu minu DSO nano näitudele näeme täpselt, millal muutuv väli toimub ja miks.

6. samm: valmistuge inspireerima ja hämmastama

Palju õnne! Olete teinud võimatust võimalikuks!

Teie EMLEV peaks nüüd olema täielik, toimiv ja levitama mis tahes üksust kindlaksmääratud kaaluvahemikus. Nüüd saame valida objekti, mida levitada. Proovige kinnitada magnet kivi külge või kinnitada naelu või mutreid, kinnitada mälestusmärk, võimalusi on lõputult, need tüübid isegi levitasid elavat konna!

Valisin efekti jaoks suure supilusikatäie.

"Ärge levitage lusikat; see on võimatu. Selle asemel proovige ainult tõde mõista. Lusikat pole."- lõik. Maatriks (1999)

See seade lööb meeled ära; silmad punnivad, lõuad langevad ja pead plahvatavad! Kas see on maagia? Kas see on teadus? Noh, ainus erinevus mustkunstniku ja teadlase vahel on teadlane, kes ütleb teile, kuidas seda tehakse. Täname, et vaatasite minu Instructable'i ja ma ei jõua ära oodata, millal te levite, jätke kommentaaridesse pilte. Kas arvate, et see Instructable on lahe? Andke mulle sellest teada, klõpsates lehe ülaosas hääletusel!

Teine auhind andurite konkursil 2016

Teine auhind konkursil Make It Fly 2016