DIY-sähkömagneettinen levitaatio!: 6 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:03

Tämä on projekti, joka hämmästyttää ja inspiroi! Mitä hyötyä kaikesta tieteellisestä osaamisesta on, jos emme voi tehdä jotain hienoa sen kanssa, eikö?

Tässä projektissa aiomme käyttää paria komponenttia, jotka on helppo valmistaa tai löytää leuan pudottamisen, mielen taivuttavan sähkömagneettisen levitaattorin tai EMLEV: n rakentamiseksi.

Joidenkin yksinkertaisten piirien, magneetin, Hall Effect -anturin ja muutamien muiden komponenttien avulla voit levittää esineitä ilmassa!

Aloitetaan!

Vaihe 1: Mitä tarvitset

Tätä projektia varten tarvitsemme ohjainpiirin, virtalähteen, EM -kelan ja magneetin sekä laitteistot ja työkalut kaiken yhdistämiseksi.

Osaluettelo on seuraava:

Piirilevy LATAA KAAVA TÄSTÄ

OSTA OSAT TÄSTÄ

(1) Pieni piirilevy (1) LM7805 jännitesäädin (1) MIC502 IC (1) LMD18201 IC (1) SS495 A Hall Effect -anturi (1) 470uF kondensaattori (elektrolyyttinen) (1) 1uF kondensaattori (keraaminen) (1) 0,1 uF-kondensaattori (keraaminen) (1) 0,01 uF-kondensaattori (keraaminen) (1) 2 Paikan tuloliitin (+/-) (2) 2 johdinliitintä

(1) 12v/1a virtalähde

(1) LCD -jännitenäyttö (valinnainen) (1) Vihreä LED (valinnainen) (1) 10K -vastus

Solenoidi (20 g 150-300 kierrosta) (1) Teräspultti

Erilaisia värillisiä lankoja (18-24 g) (2-3) Neodyymilevymagneetit (3) 8 "x10" pleksilasilevyt (4) 12 "x 5/15" kierretanko (24) 5/16 "mutterit (24) 5/ 16 "aluslevyt (8) 5/16" kumiset korkit (valinnainen)

Esitetyt työkalut sisältävät juotosraudan ja juotteen, poran ja terät jopa 5/16 asti, ja sinulla on myös oltava käsissäsi sähköteippi tai kutistekääre, liima ja 5/16 avain.

Kaikki osat löytyvät TÄÄLTÄ:

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

Vaihe 2: Teoria ja ydinkomponentit

Miksi emme voi vain levitellä metalliesineitä magneetilla oikealla etäisyydellä? Koska rautamateriaali lähestyy magneettikenttää, voima kasvaa eksponentiaalisesti. Tätä kuvaa magneettikäänteinen neliölaki, joka sanoo:

Intensiteetti1 / Intensiteetti2 = Etäisyys1 / Etäisyys2

Joten avaruudessa ei ole mitään kohtaa, jossa magneetti tai sähkömagneetti luonnollisesti ripustaa esineen ottamatta yhteyttä. Kun olet kentällä, ei ole paluuta!… Ellei…

Leviävä magneettikenttä voidaan näyttää 2D -kaavioina tai magneettikatselukalvolla napoista lähtevinä voimalinjoina. Jopa oskilloskoopilla on mahdotonta kertoa paljon kentän liikkeestä ja suunnasta vain tilannekuvilla kahdessa ulottuvuudessa (kuten tämä pahamaineinen illuusio). Kun 3D -alue havaitaan, tämä kenttä voidaan nähdä ja tuntea olevan toroidinen, ja ajan suhteen alamme nähdä, että lisääntyvä kierteinen kenttä syntyy. Tämä on sama sähkömagneetin tapauksessa, ja kun kenttä romahtaa, se tekee sen vastakkaiseen suuntaan. Tätä kuvataan yleensä Flemingsin oikean ja vasemman käden säännöillä.

Joten teoriassa olisi mahdollista luoda vuorottelevia pyörreitä/kierrejä objektin säätämiseksi haluttuun paikkaan. Kun olemme tehneet joitakin laskelmia yllä olevan kaavan perusteella, havaitsemme, että se on mahdollista vain vaihtamalla nämä kentät tarkasti ja nopeasti (50 000 kertaa sekunnissa tai enemmän!) Ongelma? Ei lainkaan. Muutamalla komponentilla voimme luoda etenevän ja romahtavan sähkömagneettisen kentän, jota ohjaa anturi, joka havaitsee kentänvoimakkuuden ja piirin, joka soveltaa asianmukaista kenttää sähkömagneetille. Kaikki komponentit löytyvät täältä yksitellen tai pakkauksena, jotta tämä projekti on nopea ja helppo. Nyt kun meillä on kaikki komponentit valmiina, aloitetaan!

Vaihe 3: Rakenna kotelo

Kotelomme rakentaminen on melko suoraviivaista suositelluilla materiaaleilla, mutta voit vapaasti käyttää kaikkea, mitä sinulla on. Tämä erittäin yksinkertainen kotelo inspiroi tätä mahtavaa robottia esittelemään kaikki sisäiset komponentit. Kun kotelo on valmis, sen tulee olla 8 "Wx10" Dx12 "H.

Ensin pinoamme ja kiinnitämme pleksilasimme ja mittaamme ja poraamme neljä reikää kulmien lähelle varmistaen, että reunoista jää tilaa, ja poraamme asteittain suuremmilla terillä halkeamien välttämiseksi. Kun se on valmis, meillä on neljä 5/16 tuuman reikää kaikkien kolmen pleksilasilevyn kulmissa. *Muista huomioida symmetrisen istuvuuden suunta. Seuraavaksi poraamme reiän tai reiät tuloliitännälle yhdelle levylle. Tämä voi vaihdella tunkistasi riippuen, mutta sen pitäisi olla lähellä kotelon takaosaa. Aloita asettamalla neljä 5/16 kierretankoa yhden arkin reikiin. Kiinnitä arkki noin 1,5-2 tuuman päästä tankojen pohjasta yhdellä aluslevyllä ja mutterilla pleksilasin kummallekin puolelle ja lisää kumijalka varmista, että kaikki on vaakasuorassa ennen kuin jatkat.

Seuraavaksi lisäämme mutterin ja aluslevyn noin 3-4 tuuman päästä sauvojen yläosasta ja asetamme arkin, jossa on reikä tunkille päälle.

Kotelomme viimeinen vaihe on viimeisen pleksilasilevyn kiinnittäminen yläosaan, kun lisäämme komponentit seuraavassa vaiheessa.

Vaihe 4: Asenna ja kiinnitä komponentit

Nyt kun meillä on alusta, voimme rakentaa ja asentaa komponentteja.

Tämä suhteellisen yksinkertainen piiri ja solenoidipari voidaan rakentaa oheisen kaavion mukaisesti tai voit hankkia esivalmistetun täältä. Huomaa, että SS495 asennetaan kelan pohjaan. Kun lisäät LED-valon, voit tarkistaa tehon ja digitaalisen voltimetrin avulla voit havaita kuormituksen viritystarkoituksia varten, molemmat valinnaisia, ne voidaan kytkeä suoraan 12v-piirituloon, jossa on 10k: n sisäänrakennettu vastus kuumassa johtimessa (+). On hauskaa tietää, että yksi piirin IC -laitteista on suunniteltu moottorin ohjaimelle ja toinen on tarkoitettu tuulettimelle, mutta yhdistä ne muutamaan muuhun komponenttiin ja voimme käyttää sitä levittämään esineitä ilmassa!

Voimme sitten kytkeä liittimen piirin tuloon huomioiden piirikaavion ja muistaa, että liittimen kotelo on maa (-).

Seuraavaksi liitämme LMD18201 IC: n lähdöt 1 ja 2 solenoidikäämiin. Aseta teräspultti kelan keskelle ja pultin päähän kiinnitä SS495 A Hall Effect -anturi, johon liitämme johtimet kaavion mukaisesti. Esivalmistetut komponentit sisältävät liittimet, jotka voidaan vain napsauttaa yhteen.

Tässä vaiheessa voi olla hyödyllistä turvata kaikki väliaikaisesti, kytkeä varovasti virta ja testata magneettikenttä magneetilla.

Kun olet tyytyväinen, voit kiinnittää komponentit alustalle. Piirin tulisi olla pystysuorassa, jotta ilmavirta pääsee, ja lähellä tunkkia, magneettiventtiilin tulee olla puoli, jossa anturi on alaspäin, ja valinnainen LED ja LCD voidaan sijoittaa mihin tahansa sopivaan paikkaan. Kutistekalvon ja langasuojien lisääminen tässä vaiheessa tekee kaiken siistiksi ja auttaa välttämään oikosulkuja ja vetämiä johtoja. Lisää ensin mutteri ja aluslevy kuhunkin tankoon, sitten viimeinen pleksilasi ja säädä se alas niin, että ylälevy koskettaa solenoidiasi pitäen sitä tiukasti paikallaan. Kun olet paikallaan ja vaakasuorassa, lisää vielä neljä aluslevyä ja mutteria ja korkki kumipäätykappeleineen.

Vaihe 5: EMLEV on valmis! Aika virittää ja testata

Olemme melkein valmiita; mutta meidän on tehtävä muutamia laskelmia ja hieman viritystä, ennen kuin voimme aloittaa ystävien ja työtovereiden herättämisen.

Kun asennamme solenoidiamme, suuntaamme ei ottanut huomioon napaisuutta. Siksi meidän on valittava magneetin oikea napa käämiämme kohti. Tätä varten kytke virta ja aloita magneetin tuominen solenoidikenttään. Magneetin toinen puoli vetää puoleensa jatkuvasti, toisella on taipumus lukittua paikalleen usean tuuman päästä käämistämme, merkitse muistiin magneetin tämä puoli. Varo menemästä liian lähelle; molemmat sauvat vetävät voimakkaasti puoleensa, jos ne tuodaan liian lähelle jännitteistä kelaa.

Nyt kun tiedämme, mitä magneetin napaa käytämme, määritämme nyt sen painon. Liian pieni paino ja kuorma houkuttelevat ilman levitaatiota, liikaa painoa ja magneettikenttä ei pysty voittamaan painovoimaa ja esine putoaa. Voit käyttää satunnaisia kokeita ja virheitä löytääksesi optimaalisen painon liittämällä satunnaisia esineitä magneettisi, mutta ehdotan lähestymistapaa, joka johtaa enemmän määrällisiin tuloksiin. Käytä pieniä muttereita ja ruuveja lisäämällä ne vähitellen magneettiin ja testaa. Kun olet löytänyt tasapainopisteen (tunnet pienen napsahduksen, kun se lukittuu paikalleen), huomioi kuorman paino pienellä asteikolla. Lisää tai poista pieniä määriä löytääksesi alueesi ja optimoidaksesi vakauden. Voit sitten käyttää tätä viitteenä ja alkaa levitellä mitä tahansa tällä painoalueella, joka on yleensä 45–55 grammaa ilman magneettia.

Kun laite toimii oikein, liitä oskilloskooppi nähdäksesi kentät toiminnassa! DSO nanon lukemien ansiosta näemme tarkasti, milloin muuttuva kenttä tapahtuu ja miksi.

Vaihe 6: Valmistaudu inspiroimaan ja hämmästyttämään

Onnittelut! Olet tehnyt mahdottomasta mahdollista!

EMLEV -laitteesi pitäisi nyt olla valmis, toimiva ja levittää mitä tahansa määritetyn painoalueen kohdetta. Nyt voimme valita levitettävän kohteen. Kokeile kiinnittää magneetti kiveen tai kiinnittää nauloja tai muttereita, kiinnitä muistoesine, mahdollisuuksia on rajattomasti, nämä kaverit jopa levittivät elävän sammakon!

Valitsin suuren ruokalusikallisen vaikutuksen vuoksi.

"Älä levitä lusikkaa; se on mahdotonta. Sen sijaan yritä vain ymmärtää totuus. Lusikkaa ei ole."- kohta. Matriisi (1999)

Tämä laite räjäyttää mielen; silmät pullistuvat, leuat putoavat ja päät räjähtävät! Onko se taikuutta? Onko se tiedettä? Ainoa ero taikurin ja tiedemiehen välillä on tiedemies kertoo, miten se tehdään. Kiitos, että käyt tutustumassa Instructable -ohjelmaanni, enkä malta odottaa, mitä voit levitellä, jätä kuvia kommentteihin. Onko tämä Instructable mielestäsi siisti? Kerro minulle napsauttamalla sivun ylälaidassa olevaa äänestä!

Toinen palkinto anturikilpailussa 2016

Toinen palkinto Make It Fly -kilpailussa 2016