Levitating LED: 6 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:00

Minä ja tiimimme ryhdyimme valaisemaan LED -valoa. Lyhyen ajan googlaamisen jälkeen löysin SparkFun Electronicsin videon, joka löytyy täältä ja johon suunnittelumme perustui. Valomme levitoi yhdellä sähkömagneetilla valon yläpuolella. Valitsimme tämän mallin, koska se vaatii vain yhden sähkömagneetin LED -valon levitoimiseksi. Langattoman voimansiirron saavuttamiseksi käytimme levitaatioelektromagneetin pohjaan kiinnitettyä ensisijaista kelaa ja LEDiin juotettua toisiokäämiä. LED -moduulissa on valkoinen LED, toisiokäämi ja vahva kestomagneetti. Suunnittelin rakenteen ja 3D -tulostin kaikki osat.

Vaihe 1: Rakenteen suunnittelu

Käytin Solidworksia rakenteen suunnittelussa. Pohja on tarkoitettu painetun piirilevyn sijoittamiseen. Pohjan, jalkojen ja yläosien läpi on tunneleita johtojen reitittämiseksi. Meillä ei ollut aikaa saada piirilevyä painetuksi, joten piirilevyn katkaisu jäi käyttämättä.

Vaihe 2: Sähkömagneetin käämitys

Sähkömagneetin käämitykseen käytimme sähköporaa kääntämään pultti, jossa esteet olivat aluslevyjä. Menimme hyvin hitaasti varmistaaksemme, että lanka ei ollut päällekkäin. Tämän tekeminen kesti kauan. Mielestäni olisi hienoa säästää paljon aikaa ja olla vähemmän varovainen päällekkäisyyden kanssa käämityksen aikana. Arvioimme sähkömagneetissa olevan 1500 kierrosta.

Vaihe 3: Virtalähteet

Testissä käytimme vaihtelevaa tasavirtalähdettä. Kun kaikki toimi, käytin vanhaa 19 V: n kannettavan tietokoneen laturia ja 12 V: n jännitesäädintä virran syöttämiseksi 12 V: n kiskoon. Käytin 5V -säädintä 12V -säätimen ulostulosta virran syöttämiseksi 5V -kiskoon. On erittäin tärkeää yhdistää kaikki tontit yhteen. Meillä oli ongelmia piireissämme ennen tätä. Käytimme kondensaattoreita 12V ja 5V virtalähteissä vähentääksemme melua levyn virtakiskoissa.

Vaihe 4: Levitaatiopiiri

Levitaatiopiiri on hankkeen vaikein osa. Magneettinen levitaatio suoritetaan käyttämällä Hall -efektianturia, joka arvioi etäisyyden kestomagneetista sähkömagneettiin, ja vertailupiiriä sähkömagneetin kytkemiseksi päälle tai pois. Kun anturi vastaanottaa vahvemman magneettikentän, anturi antaa pienemmän jännitteen. Tätä jännitettä verrataan potentiometristä tulevaan säädettävään jännitteeseen. Käytimme op-vahvistinta kahden jännitteen vertaamiseen. Op-vahvistimen lähtö kytkee N-kanavan mosfetin päälle tai pois päältä, jotta virta kulkee sähkömagneetin läpi. Kun kestomagneetti (liitetty LED -valoon) on liian lähellä sähkömagneettia, jossa se imeytyy sähkömagneettiin, sähkömagneetti sammuu ja kun se on liian kaukana, jos se putoaa levitaatiosta, sähkömagneetti syttyy. Kun tasapaino on löydetty, sähkömagneetti kytkeytyy päälle ja pois päältä erittäin nopeasti, tarttuu magneettiin ja vapauttaa sen, jolloin se leijuu. Potentiometrillä voidaan säätää magneetin leijuvaa etäisyyttä.

Oskilloskooppinäytön kuvassa näkyy signaali hall -tehosteanturin lähdöstä ja magneetin kytkeytyminen päälle ja pois. Kun LED lähestyy anturia, keltainen viiva kasvaa. Kun magneetti on vihreä viiva on alhainen. Kun se on pois päältä, vihreä viiva on korkea.

Riippuen ympäristöstä ja siitä, mitä käytät aaltomuodon generaattorina, sinun on ehkä lisättävä pieni kondensaattori anturin ulostulosta maahan. Näin suurin osa melusta pääsee suoraan maahan ja anturin puhdas signaali voidaan käyttää op-vahvistimessa.

Vaihe 5: Langaton virtapiiri

Langattoman voimansiirron käsittelemiseksi käärimme 25 kierroksen ensisijaisen kelan 24 -kokoisella magneettilangalla anturin pidikkeen ympärille. Sitten teimme toissijaisen kelan käärittämällä 32 -mittaisen magneettilangan paperiputken ympärille 25 kierrosta. Kun se oli kääritty, liu'uimme kelan paperilta ja juotimme sen LED -valoon. Varmista, että poistat magneettilangan emalipinnoitteen, jossa juotat.

Käytimme neliöaaltogeneraattoria 1 MHz: llä kytkeäksesi MOSFETin päälle ja pois päältä, mikä sallii virran virrata ensisijaisen kelan läpi 0: sta 12 V: een 1 MHz: llä. Testissä käytimme funktiogeneraattorin analogista etsintää. Lopullinen versio käyttää 555 ajastimen neliöaaltogeneraattoripiiriä MOSFETin kytkemiseen. Tämä piiri tuotti kuitenkin joukon melua, joka häiritsi sähkökiskoja. Tein alumiinifoliolla vuoratun laatikon, jossa on jakaja aaltogeneraattorin ja levitaatiopiirin erottamiseksi. Tämä vähensi melua merkittävästi.

Vaihe 6: Kokoonpano

Käytin Chroma Strand Labs ABS: ää pohjan ja jalkojen 3D -tulostamiseen. Jalat vääntyivät liikaa tulostettaessa, joten tulostin uudelleen Chroma Strand Labs PETg: llä. PETg vääntyi hyvin vähän. Kaikki osat sopivat yhteen ilman liimaa. Meidän piti leikata siihen muutama lovi, jotta lankoille olisi enemmän tilaa. Saatat joutua hiomaan alueet, jotka koskettavat muita kappaleita, jotta ne löysävät.

Suunnittelemme piirilevyn tulostamista ja komponenttien juottamista siihen niin, että kaikki mahtuu piirilevyn katkaisuun.