Наближават новогодишните празници. И как да дойдете на Нова година без подарък, на роднини, роднини и приятели. И в същото време старата поговорка, че най-добрият подарък е подарък, все още не е загубила своята актуалност направете го сами, И защо не, нека се опитаме да направим някой оригинален подарък за Нова година.
Предлага се да се направи най-простият Левитрон като такъв подарък. Магнитната левитация винаги изглежда впечатляваща и омайваща. Използвайки невидима електромагнитна сила, ние повдигаме и задържаме малък неодимов магнит във въздуха. Създаване на възходящ ефект чрез повдигане и спускане на магнита в много малък диапазон на височина, но с висока честота. Днес можете сами да направите такова устройство. И за това не е необходимо да харчите много пари и време.
В тази статия разглеждаме схемата и технологията за производство на магнитен левитрон от прости и евтини компоненти.
Схемата на устройството за магнитна левитация представени по-долу.
Принципът на работа на устройството
Използвайки тази схема, намотката L1 създава специфично електромагнитно поле, което държи постоянния магнит върху теглото си. Тъй като положението на равновесие е изключително нестабилно, за задържане на магнита във веригата се използва система за автоматично управление и управление. Сензорът за наблюдение на позицията е магнитно контролиран сензор MD1, базиран на ефекта на Хол. Той е разположен и фиксиран в центъра на бобината, от страната на работния край.
Работата на сензора на Хол (MD1) се състои в понижаване на изходния сигнал (щифт 3), до изключване, с увеличаване на статично или динамично магнитно поле. При намаляване на магнитното поле е вярно точно обратното. Датчикът на Хола работи с малко захранващо напрежение (4 ... 20 V) и нисък ток (3 ... 20 mA), като същевременно контролира силовия транзистор VT1.
LED1 се използва за визуален контрол върху работата на устройството.
Диодът VD2 осигурява високоскоростна работа на намотката.
Схемата работи както следва.
Когато включите устройството, токът преминава през бобината L1 и отворения транзистор VT1.
В този случай намотката създава магнитно поле и започва да привлича постоянен магнит. Магнитът е привлечен от електромагнита, но нараства, той попада в обхвата на датчика за позиция (MD1) и го превключва с магнитното си поле. В този случай към транзистор VT1 се подава сигнал, който изключва електромагнита. Тогава постоянният магнит започва да пада, но след като излезе от зоната на чувствителност на сензора, той отново се включва на електромагнита. В този случай магнитът отново е принуден да се придвижи към електромагнита. По този начин постоянният магнит непрекъснато се колебае около точка, определена от системата.
За да се предотврати превръщането на постоянния магнит по време на трептения, неговото положение се стабилизира, например, като се закрепи нещо отдолу. Когато магнитът се обърне, полюсът му се променя, изправен пред сензора за положение MD1 и веригата спира да работи, тъй като сензорът се управлява само от южния полюс на магнита.
Производство на устройства
1. Основата на устройството Levitron се определя от намотка на електромагнит. Изборът й до голяма степен ще определи дизайна на устройството.
Бобината може да бъде направена независимо. Достатъчно е да навиете 500 ... 600 оборота на емайлирана тел с диаметър 0,3 ... 0,4 мм върху тръбата (ще са необходими около 20 метра жица). За да захранвате такова устройство, можете да използвате захранване или зарядно устройство с напрежение 5 - 9 волта.
Възможно е да се използва съществуваща индустриална намотка. В същото време е желателно да се знае нейното номинално захранващо напрежение и да се избере подходящ източник на енергия в бъдеще.
В нашия случай за оригинален подарък е необходим компактен дизайн на устройството, така че е избрана реле с бобина с малък размер.
2. В допълнение към бобината ще ни е необходим транзистор с полев ефект, например IRFZ44N или друг подобен MOSFET, отново в зависимост от параметрите на използваната намотка. В нашия случай се използва транзисторът IRF630, който остана на парче платка след изхвърлянето на видео оборудване.
Имате нужда и от сензор на Хол, например тип A3144, AH443 или друг, работещ в подобни режими. В случая беше използван евтиният сензор, намерен в магазина, модел HAL 508 UA-A-2-B-1-00.
Ние ще ограничим устройството с останалите закупени радио компоненти според горната диаграма.
3. За да проверим и коригираме работата на Levitron, сглобяваме лявата част на горната верига, с изключение на резистора R2 и с промяна на номиналната стойност от R3 на 330 Ohms. Дясната страна на веригата е източникът на захранване на устройството и в тази версия тя не е необходима. По-удобно е да се сглоби и тества веригата на универсална платка, но тъй като съществуващият транзистор вече беше споено заедно с радиатора върху парче от платката с подходящ размер, аз запоях веригата до него.
4. Сглобете бобината. Поставяме сензора на Хол и временно го фиксираме в центъра на отвора, в самата дъна на бобината.
5. Тестване на устройството. Ние фиксираме бобината на определено разстояние от повърхността на масата. След това устройството за магнитна левитация може да се захранва. Тъй като бобината на гореспоменатото реле има съпротивление на намотката 210 Ома и е проектирана за постояннотоково напрежение от 12 V, ние го свързваме към съответния източник на енергия.
Тогава е необходимо да се определи коя страна да се ориентира постоянният неодимов магнит към електромагнита. Включваме левитрон (светодиодът трябва да свети) и подаваме магнита до дъното на бобината, от страната на сензора на Хол. Ако магнитът е привлечен към бобината и светодиодът изгасне, магнитът е ориентиран правилно, но ако магнитното поле на бобината я изтласка навън, тогава магнитът трябва да бъде обърнат. Ако светодиодът не изгасне, когато свързвате магнита към двете страни, е необходимо да смените краищата на бобината, т.е. смени си полюсите. Когато се извърши правилно, електромагнитната сила ще вземе магнита и ще го задържи във въздуха. Не забравяйте да стабилизирате положението на магнита, така че да не се преобръща по време на трептения. В този случай беше използван неодимов пръстен магнит с диаметър 7 mm и дебелина 1 mm, взет от микро слушалки. За да го стабилизирате е достатъчно парче изолационна лента, залепена от едната страна на магнита.
Забележка. Първите тестове с тази бобина не бяха успешни. Ядрото на релейната бобина усилва магнитното поле, но също така упражнява влиянието си при изключване на бобината. По време на настройката положението на магнита не е стабилно или магнитът е привлечен към сърцевината с изключена бобина. Когато сърцевината беше отстранена от намотката, процесът се стабилизира, както се вижда на снимката.
6. Надстройте устройството. Допълнителни тестове разкриха някои недостатъци. Първо, необходимостта от допълнителен източник на захранване, което увеличава сложността и размера и не добавя оригиналност на подаръка. На второ място, с увеличаване на обхвата на полет (разстояние от бобината), трябва да увеличите захранващото напрежение и това води до нежелателно нагряване на бобината.
Възможно е, разбира се, да се спрем на този вариант, използвайки получените възможности. Остава само да "опаковате" устройството в приличен калъф.
7. Можете да направите втората версия на устройството, като замените намотката с по-високо напрежение (но с по-ниска консумация на ток) и направите допълнително вградено без трансформаторно захранване. Пълна схема на това устройство е дадена в началото на статията.
Втората версия на бобината от внесено реле е проектирана за напрежение 110 волта и има съпротивление на намотката от 4700 ома. Завършваме устройството с части според схемата.
8. Ние произвеждаме без трансформаторно захранване (дясна страна на веригата). Той преобразува променлив ток от 220 волта към напрежението, от което се нуждаем - около 100 волта (определено от диода на Зенер VD3) на малък постоянен ток (определен от капацитета на кондензатор C3 от тип K73-17). Такъв PSU има предимства - проста схема и малки размери. Но той има и недостатък - съществува опасност от токов удар, когато влезе в контакт с части от включеното устройство. Въпреки това, при спазване на правилата за безопасност, отсъствието на галванична изолация в напълно изолирано устройство ще бъде безопасно.
9. Както в случая с Levitron, ние използваме чифтосване по размер, патрон от изгоряла флуоресцентна енергоспестяваща лампа и светлоразсейващ капак от LED лампа. Поставяме и оформяме схема на платката според вътрешните размери на патрона, спояваме дъската към клемите на патрона.
Тъй като изглаждащият кондензатор C2 не е включен в патрона, инсталирайте го на платката Levitron. Отстраняваме и радиатора на транзистора, тъй като с ниска мощност на натоварване е по желание.
10. Сглобете устройството на стойката и тествайте.
В този случай се използва пръстен неодимов магнит с диаметър 10 мм и дебелина 3 мм. Поставете сензора MD1 в центъра на бобината и я фиксирайте с парче пяна. Премествайки сензора на Хол, постигаме стабилно завиване на магнита на максимално разстояние от бобината. Фиксираме положението на сензора спрямо намотката.
11. След като настроихме Levitron, сглобяваме и лепим устройството. За да осигурите на устройството по-голям ефект от LED лампа, можете да добавите 2-3 постоянно на светодиоди с ограничаващи резистори вътре в абажура. За да осигурите разсейване на топлината, осигурете вентилационни отвори в патрона, ако те не са предвидени от дизайна на бившата лампа.
За да създадете ефект на увиване, магнитът може да бъде забулен с някаква лека фигура, например с очертанията на молец.
