Levituojantis šviesos diodas: 6 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:45

Aš ir mano komanda užsimojome padaryti apšviestą šviesos diodą. Po neilgo laiko googlindamas radau vaizdo įrašą iš „SparkFun Electronics“, kurį galima rasti čia ir kuriame mes sukūrėme savo dizainą. Mūsų šviesa sklinda vienu elektromagnetu virš šviesos. Mes pasirinkome šį dizainą, nes jam reikia tik vieno elektromagneto šviesos diodui skleisti. Norėdami pasiekti belaidį energijos perdavimą, mes panaudojome pirminę ritę, pritvirtintą prie levitacinio elektromagneto apačios, ir antrinę ritę, lituojamą prie šviesos diodo. LED modulis turi baltą šviesos diodą, antrinę ritę ir stiprų nuolatinį magnetą. Aš sukūriau struktūrą ir 3D spausdinau visas dalis.

1 žingsnis: konstrukcijos projektavimas

Struktūrai kurti naudojau „Solidworks“. Pagrindas skirtas spausdintinei plokštei laikyti. Per pagrindą, kojas ir viršutines dalis yra tuneliai laidams nutiesti. Mes neturėjome laiko spausdinti plokštės, todėl plokštės išjungimas liko nepanaudotas.

2 žingsnis: apvyniokite elektromagnetą

Norėdami suvynioti elektromagnetą, mes panaudojome elektrinį grąžtą, kad pasuktume varžtą su poveržlėmis kaip kliūtimis. Važiavome labai lėtai, kad įsitikintume, jog viela nesutampa. Taip elgtis užtruko ilgai. Manau, kad būtų gerai sutaupyti daug laiko ir būti mažiau atsargiems, kai vyniojant sutampa. Mes apskaičiavome, kad elektromagnetas turi 1500 apsisukimų.

3 žingsnis: maitinimo šaltiniai

Bandymams naudojome kintamą nuolatinės srovės maitinimo šaltinį. Kai viskas veikė, aš naudoju seną 19 V nešiojamojo kompiuterio įkroviklį ir 12 V įtampos reguliatorių, kad galėčiau tiekti energiją 12 V bėgeliui. Aš naudoju 5V reguliatorių iš 12V reguliatoriaus išėjimo, kad galėčiau tiekti energiją 5V bėgeliui. Labai svarbu sujungti visas savo teritorijas. Prieš tai darydami turėjome problemų su grandinėmis. Mes naudojome kondensatorius 12V ir 5V maitinimo šaltiniuose, kad sumažintume triukšmą plokštės maitinimo bėgiuose.

4 žingsnis: Levitacijos grandinė

Levitacijos grandinė yra sunkiausia šio projekto dalis. Magnetinė levitacija atliekama naudojant salės efekto jutiklį, kuris nustato atstumą nuo nuolatinio magneto iki elektromagneto, ir lyginamąją grandinę, kad įjungtų arba išjungtų elektromagnetą. Kai jutiklis gauna stipresnį magnetinį lauką, jis išleidžia žemesnę įtampą. Ši įtampa lyginama su reguliuojama įtampa, gaunama iš potenciometro. Mes naudojome op-amp, kad palygintume dvi įtampas. Operacinio stiprintuvo išėjimas įjungia arba išjungia N kanalo „MOSFET“, kad srovė tekėtų per elektromagnetą. Kai nuolatinis magnetas (pritvirtintas prie šviesos diodo) yra per arti elektromagneto, kur jis bus įsiurbtas iki elektromagneto, elektromagnetas išsijungia, o kai jis yra per toli, kur iškris iš levitacijos, elektromagnetas įsijungia. Radus pusiausvyrą, elektromagnetas labai greitai įsijungia ir išsijungia, sugaudamas ir atleisdamas magnetą, leisdamas jam sklisti. Potenciometru galima reguliuoti magneto skriejimo atstumą.

Osciloskopo ekrano vaizde galite pamatyti signalą iš salės efekto jutiklio išvesties ir įjungti bei išjungti magnetą. Kai šviesos diodas priartėja prie jutiklio, geltona linija didėja. Kai magnetas yra žalioje linijoje, jis yra žemas. Kai jis yra išjungtas, žalia linija yra aukšta.

Priklausomai nuo aplinkos ir to, ką naudojate kaip bangų formos generatorių, gali reikėti pridėti nedidelį kondensatorių iš jutiklio išvesties į žemę. Tai leis didžiąją triukšmo dalį nukreipti tiesiai į žemę, o švarų jutiklio signalą galės naudoti „op-amp“.

5 žingsnis: belaidė maitinimo grandinė

Norėdami valdyti belaidį energijos perdavimą, aplink jutiklio laikiklį apvyniojome 25 apsisukimų pirminę ritę su 24 gabaritų magnetine viela. Tada mes pagaminome antrinę ritę, apvyniodami 32 matuoklio magneto vielą aplink popieriaus vamzdelį 25 apsisukimams. Kai jis buvo suvyniotas, mes nuleidome ritę nuo popieriaus ir litavome prie šviesos diodo. Būtinai nuimkite magneto vielos emalio dangą, kurioje lituojate.

Mes panaudojome kvadratinių bangų generatorių 1 MHz dažniu, kad įjungtume ir išjungtume MOSFET, kuris leidžia srovei tekėti per pirminę ritę nuo 0 iki 12 V esant 1 MHz dažniui. Bandymams funkcijų generatoriui naudojome analoginį atradimą. Galutinė versija naudoja 555 laikmačio kvadratinių bangų generatoriaus grandinę MOSFET perjungimui. Tačiau ši grandinė sukėlė krūvą triukšmo, kuris trukdė maitinimo bėgiams. Aš padariau aliuminio folija išklotą dėžutę, kurioje yra daliklis, skirtas atskirti bangų generatorių ir levitacijos grandinę. Tai žymiai sumažino triukšmą.

6 žingsnis: Surinkimas

Aš naudoju „Chroma Strand Labs ABS“, kad galėčiau 3D spausdinti pagrindą ir kojas. Spausdinant kojos per daug deformavosi, todėl perspausdinau iš naujo su „Chroma Strand Labs PETg“. PETg deformavosi labai mažai. Visos dalys dera tarpusavyje, nenaudojant klijų. Turėjome iškirpti keletą įpjovų, kad pridėtume papildomą atstumą laidams. Jums gali tekti nušlifuoti vietas, kurios liečiasi su kitomis detalėmis, kad jos būtų laisvesnės.

Mes planuojame atspausdinti plokštę ir prilituoti prie jos komponentus, kad visa tai tilptų į plokštės iškirptę.