DIY elektromagnetisch levitatie-apparaat

Dit elektromagnetische levitatie-apparaat is een gaaf om een anti-zwaartekrachtproject te bouwen dat opwindend en interessant is om te zien. Het apparaat kan iets laten drijven zonder enige zichtbare ondersteuning, het is als een object dat in de vrije ruimte of lucht zwemt. Om dit apparaat te laten werken, moet u een voorwerp aantrekken met behulp van de elektromagneet, maar wanneer het zich heel dicht bij de elektromagneet bevindt, moet de elektromagneet worden gedeactiveerd en moet het aangetrokken voorwerp door de zwaartekracht naar beneden vallen en het vallende voorwerp opnieuw aantrekken voordat het naar beneden valt volledig door de zwaartekracht en dit proces gaat door. Het project is vergelijkbaar met onze Ultrasonic Acoustic Levitation, maar hier gebruiken we in plaats van ultrasone golven, elektromagnetische golven.

Nu we terugkomen op het concept: het is voor een mens niet mogelijk om de elektromagneet aan en uit te zetten, omdat dit schakelproces heel snel en met een gespecificeerd interval moet plaatsvinden. Daarom hebben we een schakelcircuit gebouwd dat de elektromagneet bestuurt om elektromagnetisch zweven te bereiken.

Component vereist

S.No	Naam onderdelen / component	Type / model / waarde	Aantal stuks
1	Hall-effect-sensor	A3144	1
2	Mosfet-transistor	Irfz44N	1
3	Weerstand	330ohm	1
4	Weerstand	1k	1
5	Indicatie-LED	5 mm elke kleur	1
6	Diode	IN4007	1
7	26 of 27 gauge magneetdraad	0,41 tot 0,46 mm	1 kg of meer
8	Gestippeld Vero-bord	Klein	1

Schakelschema voor magnetische levitatie

Het volledige magnetische levitatieschema vindt u hieronder. Zoals u kunt zien, bestaat het slechts uit enkele normaal beschikbare componenten.

De belangrijkste componenten van dit DIY magnetische levitatie- circuit zijn de Hall-effectsensor en MOSFET-transistor en een elektromagnetische spoel. We hebben eerder elektromagnetische spoelen gebruikt om andere interessante projecten te bouwen, zoals een Mini Tesla-spoel, een elektromagnetisch spoelpistool, enz.

We gebruiken Irfz44N N-kanaal Mosfet voor het allereerste schakelen en het in- en uitschakelen van de elektromagneten. Irfz44n / elke N-kanaal MOSFET of vergelijkbare (NPN) krachtige transistor kan voor dit doel worden gebruikt, die een hoge stroomverwerkingscapaciteit heeft zoals TIP122 / 2N3055, enz. De Irfz44N-transistor is gekozen omdat deze vaak wordt gebruikt bij 5V-gestuurde microcontrollerprojecten en gemakkelijk verkrijgbaar op de lokale markten. Aan de andere kant heeft het 49A afvoerstroomverwerkingsvermogen bij een temperatuur van 25 graden. Het kan worden gebruikt met een breed scala aan spanningen.

Eerst heb ik het circuit en het hele project geëxperimenteerd en getest op een 12 Volt-configuratie, maar ik ontdekte dat mijn elektromagnetische spoel en MOSFET beide extreem heet werden, dus ik moest terugschakelen naar 5v. Ik merkte geen verschil of problemen, en de MOSFET en de spoel hadden een normale temperatuur. Ook was er geen koellichaam nodig voor de Mosfet.

De resistorR1 wordt gebruikt om de MOSFET-poortpinspanning hoog te houden (zoals een pull-up-weerstand) om de juiste drempelspanning of triggerspanning te krijgen. Maar wanneer de neodymiummagneten zich in de buurt van de in het midden gemonteerde hall-effectsensor bevinden (in het midden van elektromagneten) of de neodymiummagneten zich binnen het bereik van de hall-effectsensor bevinden, moet ons circuit een negatieve output leveren aan de MOSFET-poortpin. Als gevolg hiervan daalt de spanning van de pen / controlepen, daalt de MOSFET-afvoerpenuitgang voor de indicator-LED en de elektromagneet ook, en wordt deze uitgeschakeld. Wanneer de objecten die met neodymium-magneten zijn bevestigd, vallen of vallen vanwege de zwaartekracht, komen de neodymium-magneten uit het bereik van de hall-effectsensor en levert de hall-effectsensor nu geen output.De poortpin van MOSFET wordt hoog en wordt snel geactiveerd (voor R1 weerstand controlepen / poortpin al hoog) bekrachtigt de elektromagnetische spoel snel en trekt het object aan dat is bevestigd met neodymiummagneten. Deze cyclus gaat door en er blijven voorwerpen hangen.

De R2 330ohm-weerstand wordt gebruikt voor het gloeien van LED op 5V (indicator-LED) en beperkt de spanning en stroom voor LED-bescherming. De D1-diode is niets anders dan een feedback-blokkeerdiode die in elk spoelapparaat wordt gebruikt, zoals een relais voor het blokkeren van omgekeerde feedback-spanning.

Het bouwen van het magnetische levitatiecircuit

Begin met het bouwen van de spoel voor elektromagneet. Voor het maken van een luchtgat-elektromagneet, moet u eerst een frame of lichaam voor de elektromagneten maken. Neem daarvoor een oude pen met een diameter van ongeveer 8 mm die al een gat in het midden heeft (in mijn geval heb ik de diameter gemeten in Vernier-schaal). Markeer de vereiste lengte met een permanente stift en knip in ongeveer 25 mm lengte.

Neem vervolgens een klein stukje karton / papier van een harde kwaliteit, of u kunt plexiglas gebruiken en twee stukken met een wikkeldiameter van ongeveer 25 mm lang met een gat in het midden snijden, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding.

Bevestig alles met behulp van "feviquick" of met behulp van een sterke lijm. Ten slotte zou het frame er zo uit moeten zien.

Als je te lui bent om dit te bouwen, kun je een oude soldeerdraadhouder nemen.

Het elektromagneetframe is klaar. Ga nu verder met het maken van een elektromagnetische spoel. Maak eerst een klein gaatje aan één kant van de wikkeldiameter en maak de draad vast. Begin de elektromagneet op te winden en zorg ervoor dat hij ongeveer 550 slagen maakt. Elke laag wordt gescheiden door celloband of andere soorten tape. Als je zo lui bent om je elektromagneten te maken (in mijn geval heb ik mijn elektromagneten gemaakt die ook het voordeel hebben dat ze met 5v werken), kun je het uit een 6 v of 12 v relais halen, maar je moet voorzichtig zijn dat je Hall-effectsensor A3144 accepteert alleen het maximum van 5V. U hebt dus een LM7805-spanningsregelaar-IC nodig om uw hall-effectsensor van stroom te voorzien.

Wanneer uw centrale elektromagneetspoel met luchtkern gereed is, houdt u deze opzij en gaat u verder met stap 2. Schik alle componenten en soldeer deze op het Vero-bord, zoals u op de afbeeldingen hier kunt zien.

Voor het bevestigen van de elektromagnetische spoel en de hall-effect sensoropstelling is een standaard nodig vanwege de uitlijning van de toestand van de spoel en de sensoropstelling is belangrijk voor het stabiel hangen van het object ten opzichte van de zwaartekracht. Ik heb twee stukken buis, karton en een klein stukje PVC-bedradingsmantel gerangschikt. Voor het markeren van de vereiste lengte heb ik een permanent marker gebruikt en voor het snijden een handzaag en een mes. En alles opgelost met behulp van lijm en lijmpistool.

Maak een gat in het midden van de PVC-bedradingsmantel en bevestig de spoel met behulp van lijm. Klap daarna de sensor in. Zet in het gat van de elektromagnetische spoel. Houd er rekening mee dat de afstand van het hangende object (bevestigd met neodymiummagneten) tot de elektromagnetische spoel afhangt van de mate waarin de sensor in het middengat van de elektromagneet wordt gedrukt. De hall-effectsensor heeft een specifieke detectieafstand, die binnen het elektromagnetische aantrekkingsbereik moet zijn om de objecten perfect op te hangen. Ons zelfgemaakte elektromagnetische levitatie-apparaat is nu klaar voor actie.

Werken en testen van het magnetische levitatiecircuit

Bevestig de besturingskaart met karton met tape aan beide zijden. Met behulp van een kabelbinder mooi bedraad met standaardframe. Maak alle verbindingen met het stuurcircuit. Zet de sensor in het middelste gat van de elektromagneet. Stem de perfecte positie van de Hall-effectsensor in de elektromagneet af en stel de maximale afstand tussen de elektromagneet en neodymiummagneten in. De afstand kan variëren afhankelijk van de aantrekkingskracht van uw elektromagneet. Voorzie hem van een 5V 1Amp of 2Amp mobiele oplader en doe de eerste test van hoe het project werkt.

Noteer enkele belangrijke punten zorgvuldig over dit elektromagnetische levitatieproject. De uitlijning van de spoel- en sensoropstelling is essentieel. Het is dus noodzakelijk om de objecten stabiel en recht op de zwaartekracht op te hangen. Een stabiel systeem betekent dat er iets in balans is. Beschouw als voorbeeld een lange stok die van bovenaf wordt vastgehouden. Het is stabiel en hangt recht naar beneden in de richting van de zwaartekracht. Als je de bodem wegduwt vanuit de recht-neerwaartse positie, zal de zwaartekracht hem terugtrekken naar de stabiele positie. Uit dit voorbeeld begrijpt u dus duidelijk hoe belangrijk de rechte uitlijning van de spoel en de sensor is. Het is belangrijk om het object lange tijd recht op te hangen zonder te vallen, en daarom staan ​​wij voor dit project op. Voor een beter begrip,Ik heb een blokschema gemaakt om het belang van stabiel ophangen te laten zien en hoe de sensor en spoel moeten worden gemonteerd om uitstekende prestaties te bereiken.

• Als u de afstand van hangende objecten tot de elektromagneet wilt vergroten, moet u het kracht- en aantrekkingskrachtbereik van de elektromagneet vergroten en de sensoropstelling / -positie wijzigen.
• Als je grotere objecten wilt ophangen, moet je het elektromagnetische vermogen vergroten. Daarvoor moet u de MAAT van de magneetdraad en het aantal windingen vergroten en is ook een groter aantal neodymiummagneten die met hangende voorwerpen zijn bevestigd, vereist.
• De grotere elektromagneet verbruikt meer stroom en mijn circuit werkt momenteel alleen op 5V, maar in sommige gevallen kan het nodig zijn om de spanning te verhogen, afhankelijk van de spoelparameter.
• Als u een 12V relaisspoel of een krachtige elektromagnetische spoel met hoog voltage gebruikt, vergeet dan niet om een ​​LM7805 spanningsregelaar te gebruiken voor de A3144 hall-effectsensor.

De onderstaande afbeelding laat zien hoe ons project na voltooiing werkt. Ik hoop dat je de tutorial hebt begrepen en iets nuttigs hebt geleerd.

Je kunt ook de volledige werking van dit project bekijken in de onderstaande video. Als u vragen heeft, kunt u deze achterlaten in het commentaargedeelte hieronder of u kunt onze forums gebruiken voor andere technische vragen.