لاویت الکترو مغناطیسی DIY!: 6 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:57

این یک پروژه است که شگفت انگیز و الهام بخش است! همه این دانش علمی چه فایده ای دارد اگر نتوانیم با آن کار جالبی انجام دهیم ، درست است؟

با استفاده از این پروژه ما قصد داریم از چند جزء که به آسانی می توان آنها را ساخت یا یافت ، برای ساختن فک پایین ، ذهن خم کننده الکترومغناطیسی ، یا EMLEV استفاده کرد.

با کمک مدارهای ساده ، آهن ربا ، سنسور جلوه هال و چند جزء دیگر می توانید اجسام را در وسط هوا حرکت دهید!

بیایید شروع کنیم!

مرحله 1: آنچه شما نیاز دارید

برای این پروژه ما به یک مدار کنترل کننده ، یک منبع تغذیه ، یک سیم پیچ EM و یک آهنربا به همراه سخت افزار و ابزار نیاز داریم تا همه آنها را کنار هم قرار دهیم.

لیست قطعات به شرح زیر است:

صفحه مدار را در اینجا بارگیری کنید

مجموعه قطعات را از اینجا دریافت کنید

(1) برد مدار کوچک (1) LM7805 تنظیم کننده ولتاژ (1) MIC502 IC (1) LMD18201 IC (1) SS495 A Hall Effect Sensor (1) 470uF خازن (الکترولیتی) (1) 1uF خازن (سرامیک) (1) 0.1 uF خازن (سرامیک) (1) 0.01uF خازن (سرامیک) (1) جک ورودی 2 اسلات (+/-) (2) 2 اتصال دهنده سیم

(1) منبع تغذیه 12v/1a

(1) صفحه نمایش ولتاژ LCD (اختیاری) (1) LED سبز (اختیاری) (1) مقاومت 10K

شیر برقی (20 گرم 150-300 دور) (1) پیچ فولادی

سیم های رنگی مختلف (18-24 گرم) (2-3) آهنربای دیسک نئودیمیوم (3) ورق پلکسی گلاس 8 اینچ x10 "(4) 12" x 5/15 "میله نخ (24) 5/16" مهره (24) 5/ 16 "واشر (8) 5/16" لاستیک درپوش (اختیاری)

ابزارهای نشان داده شده شامل لحیم کاری و لحیم کاری ، مته و قطعات تا 16/5 اینچ است و همچنین می خواهید مقداری نوار برقی یا بسته بندی کوچک ، چسب و آچار 16/5 در دست داشته باشید.

همه قطعات در اینجا موجود است:

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

مرحله 2: نظریه و اجزای اصلی

چرا نمی توانیم اجسام فلزی را با آهنربا در فاصله مناسب حرکت دهیم؟ زیرا ، به عنوان یک ماده آهنی به میدان مغناطیسی نزدیک می شود ، نیرو به صورت تصاعدی افزایش می یابد. این با آنچه قانون مربع معکوس مغناطیسی نامیده می شود توصیف می شود که می گوید:

شدت 1 / شدت 2 = فاصله 1 / فاصله 2

بنابراین ، هیچ نقطه ای در فضا وجود ندارد که آهن ربا یا الکترومغناطیس به طور طبیعی یک جسم را بدون ایجاد تماس معلق کند. هنگامی که در میدان هستید ، بازگشتی وجود ندارد!… مگر اینکه…

میدان مغناطیسی منتشر شده را می توان در نمودارهای دو بعدی یا روی فیلم مشاهده مغناطیسی به صورت خطوط نیرویی که از قطب ها خارج می شود نشان داد. حتی در یک اسیلوسکوپ نمی توان در مورد حرکت و جهت میدان فقط با عکسهای فوری در دو بعد (مانند این توهم بدنام) توضیحات زیادی داد. هنگامی که به صورت سه بعدی مشاهده می شود ، می توان این میدان را به شکل توروئید در نظر گرفت و با توجه به زمان ، متوجه می شویم که یک میدان مارپیچی در حال انتشار پدیدار می شود. این امر در مورد یک آهنربای الکتریکی یکسان است ، و هنگامی که میدان سقوط می کند این کار را در جهت مخالف انجام می دهد. این با آنچه معمولاً به عنوان قوانین دست راست و چپ فلاندرها شناخته می شود ، توصیف می شود.

بنابراین ، از نظر تئوری ، ایجاد گردابها/مارپیچهای متناوب به منظور تنظیم یک جسم در موقعیت دلخواه امکان پذیر است. پس از انجام برخی محاسبات بر اساس فرمول بالا ، متوجه می شویم که تنها با تغییر دقیق و سریع این زمینه ها (50،000 بار در ثانیه یا بیشتر!) ممکن است؟ اصلا. با چند جزء می توانیم میدان الکترومغناطیسی انتشار و فروپاشی کنترل شده توسط سنسوری را ایجاد کنیم که قدرت میدان را تشخیص داده و مداری را که میدان مناسب را برای یک الکترومغناطیس اعمال می کند ، ایجاد کند. همه اجزا را می توان به صورت جداگانه در اینجا یا به عنوان یک کیت در اینجا یافت تا این پروژه سریع و آسان شود. اکنون که همه اجزای خود را آماده کرده ایم ، بیایید شروع کنیم!

مرحله 3: ساخت محوطه

ساختن محوطه ما با مواد توصیه شده کاملاً رو به جلو است ، اما با خیال راحت از هر چیزی که در اطراف خود قرار دارید استفاده کنید. این محفظه فوق العاده ساده از این ربات فوق العاده الهام گرفته است تا تمام اجزای داخلی را به نمایش بگذارد. پس از اتمام ، محفظه باید 8 "Wx10" Dx12 "H باشد.

ابتدا پلکسی گلاس خود را روی هم قرار می دهیم و محکم می کنیم و چهار سوراخ را در نزدیکی گوشه ها اندازه گیری و سوراخ می کنیم و مطمئن می شویم که از لبه ها فاصله می گیریم و با قطعات فزاینده بزرگتر سوراخ می کنیم تا از ترک خوردن جلوگیری شود. پس از تکمیل ، ما چهار سوراخ 5/16 اینچی در گوشه هر سه ورق پلکسی گلاس خواهیم داشت. *جهت مناسب بودن متقارن را حتماً یادداشت کنید. در مرحله بعد ، سوراخ یا سوراخ هایی را برای جک ورودی خود روی یکی از ورق ها ایجاد می کنیم. این ممکن است بسته به جک شما متفاوت باشد اما باید در قسمت پشتی محفظه باشد. ما اکنون ساخت محفظه را شروع می کنیم. با قرار دادن چهار میله 5/16 اینچی در سوراخ های یکی از ورق های خود شروع کنید. ورق را در فاصله 1.5-2 اینچ از پایین میله ها با یک واشر و مهره در هر طرف پلکسی گلاس محکم کنید و یک پای لاستیکی به آن اضافه کنید. در پایین هر میله. قبل از ادامه کار مطمئن شوید که همه چیز یکنواخت است.

در مرحله بعد ، یک مهره و واشر را در حدود 3-4 اینچ از بالای میله های خود اضافه کرده و ورق را با سوراخ جک در بالا قرار می دهیم.

آخرین مرحله در محوطه ما ، ایمن سازی آخرین ورق پلکسی گلاس به بالا هنگامی است که اجزاء را در مرحله بعدی اضافه می کنیم.

مرحله 4: قطعات را نصب و ایمن کنید

اکنون که یک پلت فرم داریم ، می توانیم اجزای خود را بسازیم و نصب کنیم.

این مدار نسبتاً ساده و جفت برقی می تواند مطابق نمودار پیوست ساخته شود یا می توانید در اینجا یک پیش ساخته تهیه کنید. توجه داشته باشید که SS495 در پایین سیم پیچ نصب می شود. افزودن یک LED به شما امکان می دهد تا قدرت را تأیید کنید و ولت متر دیجیتالی به شما اجازه می دهد تا بار را برای اهداف تنظیم تشخیص دهید ، هر دو اختیاری است ، آنها می توانند مستقیماً به مدارهای ورودی 12 ولت با یک مقاومت خطی 10k روی سرب داغ (+) متصل شوند. جالب است بدانید یکی از IC های مدار برای کنترل موتور طراحی شده است و دیگری برای فن طراحی شده است ، اما آنها را با چند جزء دیگر کنار هم قرار دهید و ما می توانیم از آن برای جابجایی اجسام در وسط هوا استفاده کنیم!

سپس می توانیم جک را با توجه به نمودار مدار به ورودی مدار وصل کنیم و به یاد داشته باشیم که قسمت جک زمین است (-).

در مرحله بعد ، خروجی های 1 و 2 را از IC LMD18201 خود به سیم پیچ برقی خود وصل می کنیم. یک پیچ فولادی را در مرکز سیم پیچ و سر پیچ پیچ SS495 A Hall Effect Sensor قرار دهید که طبق آن سیم های خود را به آن وصل می کنیم. اجزای از پیش ساخته شده شامل کانکتورهایی است که می توان آنها را به هم وصل کرد.

ممکن است در این مرحله ایمن سازی همه چیز به طور موقت ، اتصال دقیق برق و آزمایش میدان برقی با آهن ربا مفید باشد.

پس از رضایت ، می توانید اجزای خود را بر روی پلت فرم ایمن کنید. مدار باید راست باشد تا جریان هوا و نزدیک جک انجام شود ، شیر برقی باید طرفی داشته باشد که سنسور رو به پایین باشد و LED و LCD اختیاری را می توان در هر جایی که مناسب است قرار داد. افزودن روکش کوچک و روکش سیم در این مرحله همه چیز را مرتب می کند و از اتصال کوتاه و سیم های کشیده جلوگیری می کند. در نهایت ، برای ایمن سازی و پوشش بیشتر همه ، ورق پلکسی گلاس نهایی خود را اضافه می کنیم. ابتدا یک مهره و واشر به هر میله ، سپس آخرین ورق پلکسی گلاس اضافه کنید و آن را طوری تنظیم کنید که ورق بالایی با شیر برقی شما تماس پیدا کرده و آن را محکم در جای خود نگه دارد. هنگامی که در محل و سطح قرار گرفتید ، چهار واشر و مهره و درپوش دیگر با کلاهک های لاستیکی خود اضافه کنید.

مرحله 5: EMLEV شما کامل است! زمان تنظیم و آزمایش

ما تقریباً کامل هستیم ؛ اما قبل از اینکه بتوانیم دوستان و همکاران خود را شگفت زده کنیم ، باید چند محاسبه و کمی تنظیم انجام دهیم.

هنگام نصب شیر برقی ، جهت گیری ما قطبیت را در نظر نگرفت. بنابراین ، ما باید قطب صحیح آهنربای خود را برای رویارویی با سیم پیچ انتخاب کنیم. برای انجام این کار ، قدرت را وصل کرده و شروع به آوردن آهنربا به میدان سلونوئید کنید. یک طرف آهن ربا به طور مداوم جذب می شود ، طرف دیگر تمایل به قفل شدن در محل خود در فاصله چند اینچی از سیم پیچ ما دارد و از این طرف آهن ربا یادداشت می کند. مراقب باشید که زیاد به هم نزدیک نشوید ؛ اگر هر دو قطب به شدت به سیم پیچ پر انرژی نزدیک شوند ، به شدت جذب می شوند.

اکنون که می دانیم از کدام قطب آهنربا استفاده می کنیم ، اکنون وزنی را که می تواند نگه دارد تعیین می کنیم. وزن بسیار کم و بار بدون جابجایی ، وزن زیاد و میدان مغناطیسی قادر به غلبه بر جاذبه نخواهد بود و جسم شما سقوط می کند. شما می توانید با چسباندن اجسام تصادفی به آهنربای خود ، از آزمایش و خطای تصادفی برای یافتن وزن مطلوب استفاده کنید ، اما من روشی را پیشنهاد می کنم که به نتایج کمی تری منجر می شود. با استفاده از پیچ و مهره های کوچک ، آنها را به تدریج به آهنربای خود اضافه کرده و آزمایش کنید. هنگامی که نقطه تعادل را پیدا کردید (وقتی قفل می شود یک کلیک کوچک احساس می کنید) ، وزن بار را با استفاده از مقیاس کوچک توجه کنید. سپس مقدار کمی وزن اضافه یا حذف کنید تا محدوده خود را بیابید و برای ثبات بهینه سازی کنید. سپس می توانید از این به عنوان مرجع استفاده کرده و هر چیزی را در این محدوده وزنی که معمولاً بین 45 تا 55 گرم است بدون احتراق آهن ربا شروع به حرکت کنید.

هنگامی که به درستی کار می کنید ، یک اسیلوسکوپ را وصل کنید تا زمینه های در حال حرکت را ببینید! با تشکر از خوانش های DSO نانو ، ما می توانیم دقیقاً ببینیم که چه زمانی زمینه تغییر در حال وقوع است و چرا.

مرحله 6: برای الهام بخشیدن و شگفت انگیز شدن آماده شوید

تبریک می گویم! شما غیرممکن را ممکن ساخته اید!

EMLEV شما اکنون باید کامل ، عملکردی باشد و هر موردی را در محدوده وزن تعیین شده جابجا کند. اکنون می توانیم جسمی را برای حرکت انتخاب کنیم. سعی کنید آهن ربا را روی سنگ نصب کنید یا میخ یا آجیل بچسبانید ، یک یادگاری وصل کنید ، امکانات بی پایان است ، این بچه ها حتی یک قورباغه زنده را حرکت می دهند!

من یک قاشق غذاخوری بزرگ را برای تأثیر انتخاب کردم.

"قاشق را بیرون نریزید ؛ این غیر ممکن است. در عوض ، فقط سعی کنید به حقیقت پی ببرید. هیچ قاشق وجود ندارد."- پاراگراف ماتریکس (1999)

این دستگاه ذهن شما را به هم می ریزد. چشم ها برآمده ، فک ها پایین می آیند و سرها منفجر می شوند! آیا جادو است؟ آیا علم است؟ خوب ، تنها تفاوت بین یک جادوگر و یک دانشمند این است که یک دانشمند به شما می گوید که چگونه انجام می شود. با تشکر از اینکه دستورالعمل من را بررسی کردید و من نمی توانم منتظر بمانم تا ببینم چه چیزی را انجام می دهید ، تصاویر را در نظرات بگذارید. فکر می کنید این دستورالعمل جالب است؟ با کلیک روی رای در بالای صفحه به من اطلاع دهید!

جایزه دوم در مسابقه حسگرها 2016

جایزه دوم در مسابقه Make It Fly 2016