Šajā rakstā tiks runāts par to, kā dari pats Jūs varat izgatavot tik interesantu ierīci kā Levitron. Faktiski levitrons ir vērpjoša virsotne vai cits priekšmets, kas planē kosmosā magnētiskā lauka darbības dēļ. Levitroni ir daudzveidīgi. Klasiskajā modelī tiek izmantota pastāvīgo magnētu sistēma un vērpšanas virsma. Rotācijas laikā tas pārvietojas virs magnētiem, jo zem tā izveidojas magnētiskais spilvens.
Autore nolēma mazliet uzlabot sistēmu, izveidojot levitronu, pamatojoties uz Arduino izmantojot elektromagnētus. Izmantojot šīs metodes, augšdaļai nav jāgriežas, lai planētu gaisā.
Šādu ierīci var izmantot dažādiem citiem mājās gatavots. Piemēram, tas var būt lielisks gultnis, jo tajā praktiski nav berzes spēku. Ar šādu mājās gatavotu produktu jūs varat arī veikt dažādus eksperimentus, kā arī spēlēt draugus.
Materiāli un instrumenti ražošanai:
- mikrokontrolieris Arduino UNO;
- lineārais zāles sensors (modeli UGN3503UA);
- veci transformatori (tinumu tinumiem);
- lauka efekta tranzistors, rezistori, kondensatori un citi elementi (parametri un zīmoli ir parādīti diagrammā);
- vadi;
- lodāmurs ar lodēšanu;
- 12 V barošanas avots;
- korķis;
- mazs neodīma magnēts;
- karstā līme;
- Pamats tinumu tinumiem un materiāliem pašdarināta ķermeņa izveidošanai.
Levitrona ražošanas process:
Pirmais solis. Izgatavojiet spoli
Spole būs elektromagnēts, tā radīs magnētisko lauku, kas piesaistīs augšpusi. Kā augšdaļa būs korķis, uz kura ir piestiprināts neodīma magnēts. Korķa vietā jūs varat izmantot citus materiālus, bet ne pārāk smagus.
Kas attiecas uz pagriezienu skaitu spolē, tad šeit autors šādu skaitli neminēja, spole gāja uz aci. Rezultātā tā pretestība bija aptuveni 12 omi, augstums 10 mm, diametrs 30 mm, un izmantotā stieples biezumam jābūt 0,3 mm. Spole nav serdeņa, ja jums ir nepieciešams izgatavot smagāku augšdaļu, tad spoli var aprīkot ar serdi.
Otrais solis Halles sensora loma
Lai augšdaļa varētu planēt gaisā, nevis cieši pieliptu pie solenoīda, sistēmai ir nepieciešams sensors, kas var izmērīt attālumu līdz augšai. Kā šāds elements tiek izmantots zāles sensors. Šis sensors spēj noteikt ne tikai pastāvīgā magnēta magnētisko lauku, bet arī var noteikt attālumu līdz jebkuriem metāla priekšmetiem, jo šādi sensori paši rada elektrisko magnētisko lauku.
Pateicoties šim sensoram, augšdaļa vienmēr atrodas pareizajā attālumā no solenoīda.
Kad augšdaļa sāk attālināties no spoles, sistēma paaugstina spriegumu. Un otrādi, kad augšdaļa tuvojas solenoidam, sistēma pazemina spriegumu spolē un magnētiskais lauks vājina.
Sensoram ir trīs izejas, šī ir 5 V jauda, kā arī analogā izeja. Pēdējais ir savienots ar Arduino ADC.
Trešais solis Mēs saliekam ķēdi un uzstādām visus elementus
Kā ķermeni mājas darbiem varat izmantot kokmateriāla gabalu, pie kura jums jāizveido vienkāršs stiprinājums spoles piestiprināšanai. Elektroniska shēma ir diezgan vienkārša, visu var saprast no attēla. Elektronika darbojas no 12 V avota, un, tā kā sensoram ir nepieciešama 5 V, tā ir savienota caur īpašu stabilizatoru, kas jau ir iebūvēts Arduino kontrollerī. Maksimālā ierīce patērē apmēram vienu ampēru. Kad augšdaļa paceļas, pašreizējais patēriņš ir 0,3–0,4 A diapazonā.
Lauka efekta tranzistors tiek izmantots, lai kontrolētu solenoīdu. Pats solenoīds ir savienots ar J1 izejām, un J2 savienotāja pirmajam kontaktam jābūt savienotam ar PWM Arduino. Diagrammā nav parādīts, kā savienot Hall sensoru ar ADC, taču ar to nevajadzētu būt nekādām problēmām.
Ceturtais solis Kontroliera programmaparatūra
Lai programmētu kontrolieri nepieciešamajām darbībām, ir nepieciešama programmaparatūra. Programma darbojas ļoti vienkārši. Kad vērtības sāk atpalikt no pieļaujamā diapazona, sistēma vai nu palielina strāvu līdz maksimālajai, vai arī pilnībā izslēdzas. Jaunākajās programmaparatūras versijās kļuva iespējams netraucēti pielāgot spoles spriegumu, tāpēc augšējās daļas straujās svārstības apstājās.
Tas ir viss, mājas izstrādājums ir gatavs. Pirmajā iesākumā ierīce darbojās, taču tika atklāti daži trūkumi. Tā, piemēram, strādājot vairāk nekā 1 minūti, spole un tranzistors sāka ļoti sakarst. Šajā sakarā nākotnē jums tranzistorā jāuzstāda radiators vai jāuzliek jaudīgāks. Spole arī būs jāpārstrādā, nācot klajā ar uzticamāku dizainu, nevis tikai stieples tinumiem ar karstu līmi.
Lai aizsargātu enerģijas avotu, ievades ķēdēm jāpiegādā lieli kondensatori. Autora pirmais 1,5 A barošanas avots izdega pēc 10 sekundēm spēcīga enerģijas pārsprieguma dēļ.
Nākotnē visu sistēmu plānots nodot 5 V barošanas avotam.