Tuvojas Jaungada brīvdienas. Un kā atnākt uz Jauno gadu bez dāvanas, radiem, radiem un draugiem. Un tajā pašā laikā vecais teiciens, ka labākā dāvana ir radītā dāvana, vēl nav zaudējis savu aktualitāti dari pats. Un kāpēc gan ne, mēģināsim kādam uztaisīt oriģinālu Jaunā gada dāvanu.
Kā šādu dāvanu tiek piedāvāts izgatavot vienkāršāko Levitronu. Magnētiskā levitācija vienmēr izskatās iespaidīga un valdzinoša. Izmantojot neredzamu elektromagnētisko spēku, mēs paceļam un gaisā turējam nelielu neodīma magnētu. Planējošs efekts tiek radīts, paaugstinot un nolaižot magnētu ļoti mazā augstuma diapazonā, bet ar augstu frekvenci. Šodien jūs pats varat izgatavot šādu ierīci. Un tam nav nepieciešams tērēt daudz naudas un laika.
Šajā rakstā mēs apsveram shēmu un tehnoloģiju magnētiskā levitra ražošanai no vienkāršiem un lētiem komponentiem.
Ierīces shēma magnētiskajai levitācijai sniegts zemāk.
Ierīces darbības princips
Izmantojot šo shēmu, spole L1 rada īpašu elektromagnētisko lauku, kas notur pastāvīgo magnētu uz tā svara. Tā kā līdzsvara stāvoklis ir ārkārtīgi nestabils, magnēta noturēšanai ķēdē tiek izmantota automātiska vadības un vadības sistēma. Pozīcijas uzraudzības sensors ir magnētiski kontrolēts sensors MD1, kura pamatā ir Halles efekts. Tas atrodas un tiek fiksēts spoles centrā no darba gala puses.
Hall sensora (MD1) darbība sastāv no izejas signāla pazemināšanas (3. tapa) līdz izslēgšanai, palielinot statisko vai dinamisko magnētisko lauku. Pazeminot magnētisko lauku, ir taisnība. Halles sensors darbojas ar nelielu barošanas spriegumu (4 ... 20 V) un mazu strāvu (3 ... 20 mA), vienlaikus kontrolējot strāvas tranzistoru VT1.
LED1 tiek izmantots ierīces darbības vizuālai kontrolei.
VD2 diode nodrošina spoles ātru darbību.
Shēma darbojas šādi.
Ieslēdzot ierīci, strāva iet caur spoli L1 un atvērto tranzistoru VT1.
Šajā gadījumā spole rada magnētisko lauku un sāk piesaistīt pastāvīgo magnētu. Magnētu piesaista elektromagnēts, bet, paceļoties, tas nonāk pozīcijas sensora diapazonā (MD1) un pārslēdz to ar savu magnētisko lauku. Šajā gadījumā tranzistoram VT1 tiek pievienots signāls, kas izslēdz elektromagnētu. Tad pastāvīgais magnēts sāk krist, bet, atstājis sensora jutības zonu, tas atkal ieslēdz elektromagnētu. Šajā gadījumā magnēts atkal ir spiests pāriet uz elektromagnētu. Tādējādi pastāvīgais magnēts nepārtraukti svārstās ap punktu, ko nosaka sistēma.
Lai novērstu pastāvīgā magnēta apgāšanos svārstību laikā, tā pozīcija tiek stabilizēta, piemēram, kaut ko nostiprinot tam no apakšas. Kad magnēts apgāžas, tā pols mainās, pretī MD1 stāvokļa sensoram, un ķēde pārstāj darboties, jo sensoru kontrolē tikai magnēta dienvidu pole.
Ierīču izgatavošana
1. Levitrona ierīces pamatu nosaka ar elektromagnēta spoli. Viņas izvēle lielā mērā noteiks ierīces dizainu.
Spoles var izgatavot neatkarīgi. Pietiek, lai uz caurules vītu 500 ... 600 emaljētas stieples ar diametru 0,3 ... 0,4 mm (būs nepieciešami apmēram 20 metru stieples). Lai barotu šādu ierīci, varat izmantot barošanas avotu vai lādētāju ar spriegumu 5 - 9 volti.
Ir iespējams izmantot esošo rūpniecisko spoli. Tajā pašā laikā ir vēlams zināt tā nominālo barošanas spriegumu un nākotnē izvēlēties piemērotu enerģijas avotu.
Mūsu gadījumā oriģinālai dāvanai ir nepieciešams kompakts ierīces dizains, tāpēc tika izvēlēta maza izmēra releja spole.
2. Papildus spolei mums atkal būs nepieciešams lauka efekta tranzistors, piemēram, IRFZ44N vai cits līdzīgs MOSFET, atkarībā no izmantotās spoles parametriem. Mūsu gadījumā tiek izmantots tranzistors IRF630, kas pēc videoiekārtas iznīcināšanas palika uz tāfeles gabala.
Jums nepieciešams arī Hall sensors, piemēram, tipa A3144, AH443 vai cits, kas darbojas līdzīgos režīmos. Šajā gadījumā tika izmantots veikalā atrastais lētais sensors, modelis HAL 508 UA-A-2-B-1-00.
Mēs nepietiksim ierīces ar pārējiem iegādātajiem radio komponentiem saskaņā ar iepriekš minēto diagrammu.
3. Lai pārbaudītu un pielāgotu Levitrona darbību, mēs saliekam iepriekšminētās shēmas kreiso daļu, izņemot rezistoru R2 un ar nominālās vērtības maiņu R3 līdz 330 omi. Ķēdes labajā pusē ir ierīces enerģijas avots, un šajā versijā tas nav vajadzīgs. Ērtāk ir montēt un pārbaudīt ķēdi uz universālās shēmas plates, bet, tā kā esošais tranzistors jau bija pielodēts kopā ar radiatoru uz piemērota izmēra shēmas plates gabala, es pielodēju shēmu blakus tai.
4. Salieciet spoli. Mēs novietojam Hall sensoru un īslaicīgi nofiksējam to cauruma centrā, spoles pašā apakšā.
5. Ierīces pārbaude. Mēs piestiprinām spoli noteiktā attālumā no galda virsmas. Pēc tam magnētiskās levitācijas ierīce var darboties. Tā kā iepriekšminētā releja spoles tinuma pretestība ir 210 omi un tā ir paredzēta 12 V līdzstrāvas spriegumam, mēs to savienojam ar atbilstošu barošanas avotu.
Tad ir jānosaka, kurā pusē pastāvīgo neodīma magnētu orientēt uz elektromagnētu. Mēs ieslēdzam levitronu (gaismas diodei vajadzētu iedegties) un nogādājam magnētu spoles apakšā, no Halles sensora puses. Ja magnēts tiek piesaistīts spolei un gaismas diode nodziest, magnēts ir pareizi orientēts, bet, ja spoles magnētiskais lauks to izspiež, tad magnēts ir jāpārvērš. Ja gaismas diode neizdziest, savienojot magnētu uz katru pusi, ir nepieciešams apmainīt spoles galus, t.i. mainīt viņas stabi. Pareizi izdarīts, elektromagnētiskais spēks uzņems magnētu un uzturēs to gaisā. Neaizmirstiet stabilizēt magnēta stāvokli tā, lai svārstību laikā tas neplīst. Šajā gadījumā tika izmantots neodīma gredzena magnēts ar diametru 7 mm un biezumu 1 mm, kas ņemts no mikrofonaustiņas. Lai to stabilizētu, pietiek ar izolācijas lentes gabalu, kas līmēts vienā magnēta pusē.
Piezīme Pirmie testi ar šo spoli nebija sekmīgi. Releja spoles kodols pastiprināja magnētisko lauku, bet arī ietekmēja, kad spole tika izslēgta. Iestatīšanas laikā magnēta pozīcija nebija stabila vai magnēts tika piesaistīts serdei ar izslēgtu spoli. Kad serde tika izņemta no spoles, process stabilizējās, kā redzams fotoattēlā.
6. Jauniniet ierīci. Turpmākie testi atklāja dažas nepilnības. Pirmkārt, vajadzība pēc papildu enerģijas avota, kas palielina sarežģītību un izmēru un nepievieno dāvanai oriģinalitāti. Otrkārt, palielinoties lidojuma diapazonam (attālumam no spoles), jums jāpalielina barošanas spriegums, un tas noved pie spoles nevēlamas sildīšanas.
Protams, ir iespējams pakavēties pie šīs iespējas, izmantojot iegūtās iespējas. Atliek tikai "iesaiņot" ierīci pienācīgā gadījumā.
7. Jūs varat izgatavot otro ierīces versiju, aizstājot spoli ar lielāku spriegumu (bet ar mazāku strāvas patēriņu) un veikt papildu iebūvētu strāvas padevi bez transformatoriem. Pilnīga šīs ierīces shēma ir sniegta raksta sākumā.
Otrā spoles versija no importēta releja ir paredzēta 110 voltu spriegumam, un tās tinuma pretestība ir 4700 omi. Mēs komplektējam ierīci ar detaļām atbilstoši shēmai.
8. Mēs ražojam barošanas avotu bez transformatoriem (ķēdes labajā pusē). Tas pārveido maiņstrāvu 220 voltu apjomā, kas mums vajadzīgs, - apmēram 100 voltu (nosaka Zenera diode VD3) neliela līdzstrāva (ko nosaka K73-17 tipa kondensatora C3 kapacitāte). Šādam PSU ir priekšrocības - vienkārša shēma un mazi izmēri. Bet tam ir arī trūkums - ja tas nonāk saskarē ar ieslēgtas ierīces detaļām, pastāv elektriskās strāvas trieciena briesmas. Tomēr saskaņā ar drošības noteikumiem galvaniskās izolācijas neesamība pilnībā izolētā ierīcē būs droša.
9. Kā Levitron gadījumā mēs izmantojam pārošanās izmēru, kārtridžu no izdegušas dienasgaismas enerģijas taupīšanas lampas un gaismas izkliedējošu apvalku no LED lampas. Mēs novietojam un izveidojam shēmu uz tāfeles atbilstoši kārtridža iekšējiem izmēriem, pielodējam dēli pie kārtridža spailēm.
Tā kā izlīdzināšanas kondensators C2 nav iekļauts kārtridžā, uzstādiet to uz Levitron plates. Mēs noņemam arī tranzistora radiatoru, jo ar mazu slodzi tas nav obligāts.
10. Salieciet ierīci uz statīva un pārbaudiet.
Šajā gadījumā tika izmantots gredzena neodīma magnēts ar diametru 10 mm un biezumu 3 mm. Iestatiet MD1 sensoru spoles centrā un piestipriniet to ar putu gabalu. Pārvietojot Halles sensoru, mēs panākam stabilu magnēta novietošanu maksimālā attālumā no spoles. Mēs fiksējam sensora stāvokli attiecībā pret spoli.
11. Pēc Levitron iestatīšanas mēs saliekam un līmējam ierīci. Lai ierīcei piešķirtu lielāku LED lampas efektu, varat pastāvīgi pievienot 2-3 gaismas diodēm ar ierobežojošiem rezistoriem abažūres iekšpusē. Lai nodrošinātu siltuma izkliedi, kārtridžā nodrošiniet ventilācijas atveres, ja tās nebija paredzētas bijušā luktura konstrukcijā.
Lai radītu ietīšanas planējošo efektu, magnētu var apvilkt ar kādu gaismas figūru, piemēram, kodes kontūru.
