„Pasidaryk pats“elektromagnetinis levitacija!: 6 žingsniai (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:49

Tai projektas, kuris nustebins ir įkvėps! Kam naudinga visa ta mokslo patirtis, jei negalime su ja padaryti nuostabaus, tiesa?

Vykdydami šį projektą, ketiname naudoti keletą lengvai pagaminamų komponentų, kad sukurtume žandikaulio nuleidimą, protą sulenkiantį elektromagnetinį levitatorių arba EMLEV, kaip aš tai vadinu.

Naudodamiesi paprasta schema, magnetu, „Hall Effect“jutikliu ir dar keliais komponentais galėsite skleisti objektus ore!

Pradėkime!

1 žingsnis: ko jums reikės

Šiam projektui mums reikės valdiklio grandinės, maitinimo šaltinio, EM ritės ir magneto, kartu su aparatūra ir įrankiais, kad visa tai sujungtų.

Dalių sąrašas yra toks:

Grandinės plokštėATSISIŲSTI SCHEMATIKĄ ČIA

Gaukite dalių rinkinį ČIA

(1) Maža grandinės plokštė (1) LM7805 įtampos reguliatorius (1) MIC502 IC (1) LMD18201 IC (1) SS495 A salės efekto jutiklis (1) 470uF kondensatorius (elektrolitinis) (1) 1uF kondensatorius (keraminis) (1) 0,1 uF kondensatorius (keraminis) (1) 0,01 uF kondensatorius (keraminis) (1) 2 lizdo įvesties lizdas (+/-) (2) 2 laidų jungtys

(1) 12v/1a maitinimo šaltinis

(1) LCD įtampos ekranas (pasirinktinai) (1) Žalias šviesos diodas (pasirinktinai) (1) 10K rezistorius

Solenoidas (20 g 150–300 apsisukimų) (1) Plieninis varžtas

Įvairios spalvos viela (18-24g) (2-3) Neodimio disko magnetai (3) 8 "x10" organinio stiklo lakštai (4) 12 "x 5/15" srieginis strypas (24) 5/16 "veržlės (24) 5/ 16 "poveržlės (8) 5/16" guminiai dangteliai (neprivaloma)

Pateikti įrankiai apima lituoklį ir lituoklį, grąžtą ir antgalius iki 5/16 colių, taip pat norėsite turėti po ranka elektros juostą arba susitraukiančią plėvelę, klijus ir 5/16 raktą.

Visas dalis rasite ČIA:

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

2 žingsnis: teorija ir pagrindiniai komponentai

Kodėl negalime tiesiog levituoti metalinių daiktų magnetu reikiamu atstumu? Kadangi juodajai medžiagai priartėjus prie magnetinio lauko, jėga didėja eksponentiškai. Tai apibūdina vadinamasis magnetinio atvirkštinio kvadrato įstatymas, kuriame teigiama:

Intensity1 / Intensity2 = Distance1 / Distance2

Taigi erdvėje nėra taško, kur magnetas ar elektromagnetas natūraliai sustabdys objektą nesiliesdamas. Patekus į lauką, kelio atgal nebėra!… Nebent…

Sklindantis magnetinis laukas gali būti parodytas 2D diagramose arba ant magnetinės žiūrėjimo plėvelės kaip jėgos linijos, sklindančios iš polių. Net naudojant osciloskopą neįmanoma daug pasakyti apie lauko judėjimą ir kryptį, naudojant tik dviejų matmenų momentines nuotraukas (kaip ši liūdnai pagarsėjusi iliuzija). Stebint 3D, šis laukas gali būti matomas ir jaučiamas kaip toroidinis, o laiko atžvilgiu mes pradedame matyti, kad atsiranda dauginantis sraigtinis laukas. Taip yra ir elektromagneto atveju, o kai laukas sugriūna, jis tai daro priešinga kryptimi. Tai apibūdina tai, kas paprastai vadinama Flemingo dešinės ir kairės rankos taisyklėmis.

Taigi teoriškai būtų galima sukurti besikeičiančius sūkurius/sraigtus, kad objektas būtų sureguliuotas į norimą padėtį. Atlikę kai kuriuos skaičiavimus pagal aukščiau pateiktą formulę, pamatysime, kad tai įmanoma tik tiksliai ir greitai (50 000 kartų per sekundę ar daugiau!) Keičiant šiuos laukus. Problema? Visai ne. Naudodami keletą komponentų, galime sukurti sklindantį ir žlungantį elektromagnetinį lauką, valdomą jutiklio, kuris aptinka lauko stiprumą, ir grandinę, kuri elektromagnetui pritaiko atitinkamą lauką. Visus komponentus galite rasti čia atskirai arba kaip rinkinį, kad šis projektas būtų greitas ir lengvas. Dabar, kai visi komponentai yra paruošti, pradėkime!

3 žingsnis: sukurkite gaubtą

Mūsų korpuso statyba yra gana paprasta naudojant rekomenduojamas medžiagas, tačiau nedvejodami naudokite viską, ką turite. Šį itin paprastą korpusą įkvėpė šis nuostabus robotas, norėdamas parodyti visus vidinius komponentus. Užbaigtas gaubtas turėtų būti 8 "Wx10" Dx12 "H.

Pirma, mes sukrausime ir pritvirtinsime savo organinį stiklą, išmatuosime ir išgręšime keturias skylutes šalia kampų, kad būtinai paliktų erdvės nuo kraštų, ir gręžkite palaipsniui didesnius gabalus, kad išvengtumėte įtrūkimų. Kai baigsime, visų trijų organinio stiklo lakštų kampuose turėsime keturias 5/16 colio skyles. *Būtinai atkreipkite dėmesį į simetriško pritaikymo orientaciją. Toliau viename iš lakštų išgręšime skylę ar skyles mūsų įvesties lizdui. Tai gali skirtis priklausomai nuo jūsų lizdo, bet turėtų būti šalia korpuso galinės dalies. Dabar pradėsime statyti korpusą. Pradėkite įkišdami keturis 5/16 colių sriegiuotus strypus į vieno iš lakštų skyles. Pritvirtinkite lakštą maždaug 1,5–2 colių atstumu nuo strypų apačios su viena poveržle ir veržle kiekvienoje organinio stiklo pusėje ir pridėkite guminę kojelę ant kiekvieno strypo apačios. Prieš tęsdami įsitikinkite, kad viskas yra lygi.

Toliau mes pridėsime veržlę ir poveržlę maždaug 3-4 colių atstumu nuo mūsų strypų viršaus ir uždėsime lakštą su kištuko anga viršuje.

Paskutinis mūsų korpuso žingsnis bus paskutinio organinio stiklo lakšto pritvirtinimas prie viršaus, kai kitame etape pridėsime komponentus.

4 žingsnis: Sumontuokite ir pritvirtinkite komponentus

Dabar, kai turime platformą, galime kurti ir įdiegti savo komponentus.

Šią gana paprastą grandinę ir solenoidinę porą galima sukurti pagal pridedamą schemą arba čia galite gauti iš anksto sukurtą. Atkreipkite dėmesį, kad SS495 pritvirtinamas prie ritės apačios. Pridėjus šviesos diodą, galima patikrinti maitinimą, o skaitmeninis voltmetras leidžia aptikti apkrovą derinimo tikslais, abu pasirenkami, jie gali būti tiesiogiai prijungti prie 12v įvesties grandinių su 10k rezistoriumi ant karšto laido (+). Smagu žinoti, kad vienas iš grandinės IC yra skirtas variklio valdikliui, o kitas skirtas ventiliatoriui, tačiau sudėkite juos kartu su keliais kitais komponentais ir mes galime jį panaudoti, kad levituotų ore!

Tada galime prijungti lizdą prie grandinės įvesties, pažymėdami grandinės schemą, ir prisiminti, kad lizdo korpusas yra žemė (-).

Tada mes prijungsime 1 ir 2 išėjimus iš mūsų LMD18201 IC prie mūsų solenoidinės ritės. Įkiškite plieninį varžtą į ritės centrą ir prie varžto galvutės pritvirtinkite SS495 A salės efekto jutiklį, prie kurio prijungsime laidus pagal schemą. Iš anksto sumontuoti komponentai apims jungtis, kurias galima tiesiog užfiksuoti.

Šiuo metu gali būti naudinga laikinai viską apsaugoti, atsargiai prijungti maitinimą ir magnetu išbandyti solenoido lauką.

Kai būsite patenkinti, galėsite pritvirtinti komponentus prie platformos. Grandinė turi būti vertikali, kad būtų galima tekėti orui, ir šalia kėliklio, solenoido pusė turi būti nukreipta žemyn, o papildomas šviesos diodas ir skystųjų kristalų ekranas gali būti dedami ten, kur patogu. Pridėjus tam tikrą susitraukiančią plėvelę ir vielos dangtelius, viskas tampa tvarkinga ir išvengiama trumpojo jungimo bei tempiamų laidų. Galiausiai, norėdami dar labiau apsaugoti ir uždengti viską, pridėsime galutinį organinio stiklo lakštą. Pirmiausia prie kiekvieno strypo pridėkite veržlę ir poveržlę, tada paskutinį organinio stiklo lakštą ir sureguliuokite žemyn taip, kad viršutinis lapas liestųsi su jūsų solenoidu, tvirtai laikydamas jį vietoje. Kai vietoje ir lygyje, pridėkite dar keturias poveržles, veržles ir dangtelį su guminiais galiniais dangteliais.

5 veiksmas: jūsų EMLEV yra baigtas! Laikas derintis ir išbandyti

Mes beveik baigėme; bet prieš pradėdami žavėti draugus ir kolegas, turėsime atlikti keletą skaičiavimų ir šiek tiek sureguliuoti.

Montuojant solenoidą, mūsų orientacija neatsižvelgė į poliškumą. Todėl turėsime pasirinkti tinkamą magneto polių, kad susidurtume su mūsų ritė. Norėdami tai padaryti, prijunkite maitinimą ir pradėkite nešti magnetą į solenoido lauką. Viena magneto pusė nuolat traukia, kita - linkusi užsifiksuoti kelis colius nuo mūsų ritės, užrašykite šią magneto pusę. Būkite atsargūs, kad nepriartėtumėte per arti; abu poliai smarkiai pritrauks, jei bus priartinti prie įtampos ritės.

Dabar, kai žinome, kokį magneto polių naudojame, dabar nustatysime, kokį svorį jis gali išlaikyti. Per mažas svoris ir apkrova pritrauks be levitacijos, per didelis svoris ir magnetinis laukas negalės įveikti gravitacijos ir jūsų objektas nukris. Galite naudoti atsitiktinius bandymus ir klaidas, kad surastumėte optimalų svorį, pritvirtindami prie magneto atsitiktinius objektus, tačiau siūlau metodą, kuris leistų gauti kiekybiškesnius rezultatus. Naudodami mažas veržles ir varžtus, palaipsniui pridėkite juos prie magneto ir išbandykite. Suradę balanso tašką (užfiksuodami jį pajusite lengvą spragtelėjimą), atkreipkite dėmesį į krovinio svorį naudodami nedidelę skalę. Tada pridėkite arba pašalinkite nedidelius svorio kiekius, kad surastumėte savo diapazoną ir optimizuotumėte stabilumą. Tada galite tai naudoti kaip nuorodą ir pradėti levituoti bet ką, esantį šiame svorio diapazone, kuris paprastai yra nuo 45 iki 55 gramų, neįskaitant magneto.

Tinkamai veikdami, prijunkite osciloskopą, kad pamatytumėte veikiančius laukus! „DSO nano“rodmenų dėka galime tiksliai matyti, kada ir kodėl vyksta besikeičiantis laukas.

6 žingsnis: pasiruoškite įkvėpti ir nustebinti

Sveikinu! Jūs padarėte neįmanomą įmanoma!

Jūsų EMLEV dabar turėtų būti baigtas, veikiantis ir levituos bet kurį nustatyto svorio diapazono elementą. Dabar mes galime pasirinkti objektą levituoti. Pabandykite pritvirtinti magnetą prie akmens arba pritvirtinti vinis ar veržles, prisegti atminimo dovaną, galimybės neribotos, šie vaikinai netgi levitavo gyvą varlę!

Dėl efekto pasirinkau didelį šaukštą.

"Negalima levituoti šaukšto; tai neįmanoma. Vietoj to, pabandykite suvokti tiesą. Nėra šaukšto". Matrica (1999)

Šis prietaisas sujaudins protus; akys išsipūs, žandikauliai nukris ir galvos sprogs! Ar tai magija? Ar tai mokslas? Na, vienintelis skirtumas tarp magas ir mokslininko yra tai, kad mokslininkas pasako, kaip tai daroma. Dėkojame, kad peržiūrėjote mano „Instructable“ir nekantrauju pamatyti, ką levituojate, palikite nuotraukas komentaruose. Manote, kad šis „Instructable“yra puikus? Praneškite man spustelėję balsavimą puslapio viršuje!

Antrasis prizas jutiklių konkurse 2016 m

Antrasis prizas „Make It Fly“konkurse 2016 m