Zbliżają się święta Nowego Roku. I jak przybyć na Nowy Rok bez prezentu, dla krewnych, krewnych i przyjaciół. Jednocześnie stare powiedzenie, że najlepszy prezent jest prezentem, nie straciło na aktualności zrób to sam. A dlaczego nie, spróbujmy zrobić z kogoś oryginalny prezent noworoczny.
Proponuje się zrobić najprostszy Levitron jako taki prezent. Lewitacja magnetyczna zawsze wygląda imponująco i urzekająco. Za pomocą niewidzialnej siły elektromagnetycznej podnosimy i utrzymujemy mały magnes neodymowy w powietrzu. Efekt szybowania powstaje poprzez podnoszenie i opuszczanie magnesu na bardzo małym zakresie wysokości, ale z wysoką częstotliwością. Dzisiaj możesz samodzielnie zbudować takie urządzenie. I do tego nie trzeba wydawać dużo pieniędzy i czasu.
W tym artykule rozważamy schemat i technologię wytwarzania magnetycznego lewitronu z prostych i tanich komponentów.
Schemat urządzenia do lewitacji magnetycznej przedstawione poniżej.
Zasada działania urządzenia
Korzystając z tego obwodu, cewka L1 wytwarza specyficzne pole elektromagnetyczne, które utrzymuje magnes stały na jego wadze. Ponieważ pozycja równowagi jest wyjątkowo niestabilna, do utrzymywania magnesu w obwodzie wykorzystywany jest automatyczny system kontroli i zarządzania. Czujnik monitorowania pozycji jest czujnikiem MD1 sterowanym magnetycznie, opartym na efekcie Halla. Jest on umieszczony i zamocowany w środku cewki, od strony końca roboczego.
Działanie czujnika Halla (MD1) polega na obniżeniu sygnału wyjściowego (pin 3) aż do wyłączenia, wraz ze wzrostem statycznego lub dynamicznego pola magnetycznego. W przypadku zmniejszenia pola magnetycznego sytuacja jest odwrotna. Czujnik Halla działa przy niskim napięciu zasilania (4 ... 20 V) i niskim prądzie (3 ... 20 mA), kontrolując jednocześnie tranzystor mocy VT1.
LED1 służy do wizualnej kontroli działania urządzenia.
Dioda VD2 zapewnia szybkie działanie cewki.
Schemat działa w następujący sposób.
Po włączeniu urządzenia prąd przepływa przez cewkę L1 i otwarty tranzystor VT1.
W tym przypadku cewka wytwarza pole magnetyczne i zaczyna przyciągać magnes stały. Magnes jest przyciągany do elektromagnesu, ale wznosząc się, wpada w zakres czujnika położenia (MD1) i przełącza go swoim polem magnetycznym. W takim przypadku do tranzystora VT1 podawany jest sygnał, który wyłącza elektromagnes. Następnie magnes stały zaczyna spadać, ale po opuszczeniu strefy czułości czujnika ponownie włącza elektromagnes. W takim przypadku magnes jest ponownie zmuszony do przejścia do elektromagnesu. W ten sposób magnes stały nieustannie oscyluje wokół punktu określonego przez system.
Aby zapobiec przewróceniu się magnesu stałego podczas oscylacji, jego pozycja jest stabilizowana, na przykład poprzez zabezpieczenie czegoś od dołu. Kiedy magnes się odwraca, jego biegun zmienia się, naprzeciwko czujnika położenia MD1, a obwód przestaje działać, ponieważ czujnik jest kontrolowany tylko przez biegun południowy magnesu.
Produkcja urządzeń
1. Podstawa urządzenia Levitron jest określona przez cewkę elektromagnesu. Jej wybór w dużej mierze determinuje konstrukcję urządzenia.
Cewkę można wykonać niezależnie. Wystarczy nawijać na rurę 500 ... 600 zwojów drutu emaliowanego o średnicy 0,3 ... 0,4 mm (wymagane będzie około 20 metrów drutu). Do zasilania takiego urządzenia można użyć zasilacza lub ładowarki o napięciu 5-9 woltów.
Możliwe jest zastosowanie istniejącej cewki przemysłowej. Jednocześnie pożądane jest poznanie jego znamionowego napięcia zasilania i wybranie odpowiedniego źródła zasilania w przyszłości.
W naszym przypadku, aby uzyskać oryginalny prezent, wymagana jest kompaktowa konstrukcja urządzenia, dlatego wybrano małą cewkę przekaźnikową.
2. Oprócz cewki potrzebujemy tranzystora polowego, na przykład IRFZ44N lub innego podobnego MOSFETU, ponownie, zależnie od parametrów zastosowanej cewki. W naszym przypadku stosuje się tranzystor IRF630, który pozostał na kawałku płyty po usunięciu sprzętu wideo.
Potrzebujesz również czujnika Halla, na przykład typu A3144, AH443 lub innego, działającego w podobnych trybach. W tym przypadku zastosowano tani czujnik znaleziony w sklepie, model HAL 508 UA-A-2-B-1-00.
Zaaferujemy urządzenie resztą zakupionych komponentów radiowych zgodnie z powyższym schematem.
3. Aby sprawdzić i wyregulować działanie Levitrona, montujemy lewą część powyższego obwodu, z wyjątkiem rezystora R2 i ze zmianą wartości nominalnej R3 na 330 Ohm. Prawa strona obwodu jest źródłem zasilania urządzenia, aw tej wersji nie jest potrzebna. Bardziej wygodne jest złożenie i przetestowanie obwodu na uniwersalnej płytce drukowanej, ale ponieważ istniejący tranzystor został już przylutowany razem z chłodnicą na kawałku płytki o odpowiednim rozmiarze, lutowałem obwód obok niego.
4. Zamontuj cewkę. Umieszczamy czujnik Halla i tymczasowo mocujemy go w środku otworu, na samym dole cewki.
5. Testowanie urządzenia. Naprawiamy cewkę w pewnej odległości od powierzchni stołu. Następnie lewitacja magnetyczna może być zasilana. Ponieważ cewka wspomnianego wcześniej przekaźnika ma rezystancję uzwojenia 210 Ohm i jest przystosowana do napięcia stałego o wartości 12V, podłączamy ją do odpowiedniego źródła zasilania.
Następnie należy ustalić, po której stronie ma zostać ustawiony magnes neodymowy stały na elektromagnesie. Włączamy lewitron (dioda LED powinna się zaświecić) i przenosimy magnes na spód cewki, z boku czujnika Halla. Jeśli magnes zostanie przyciągnięty do cewki, a dioda LED zgaśnie, magnes jest prawidłowo zorientowany, ale jeśli pole magnetyczne cewki wypycha go, magnes musi zostać obrócony. Jeśli dioda LED nie gaśnie, po podłączeniu magnesu z dowolnej strony należy wymienić końcówki cewki, tj. zmień jej bieguny. Po prawidłowym wykonaniu siła elektromagnetyczna podnosi magnes i utrzymuje go w powietrzu. Nie zapomnij ustabilizować położenia magnesu, aby nie toczył się podczas oscylacji. W tym przypadku zastosowano neodymowy magnes pierścieniowy o średnicy 7 mm i grubości 1 mm, pobrany z mikrozestawu słuchawkowego. Aby go ustabilizować, wystarczy kawałek taśmy izolacyjnej przyklejonej z jednej strony magnesu.
Uwaga Pierwsze testy z tą cewką zakończyły się niepowodzeniem. Rdzeń cewki przekaźnikowej wzmacniał pole magnetyczne, ale wywierał również swój wpływ, gdy cewka była wyłączona. Podczas ustawiania pozycja magnesu nie była stabilna lub magnes był przyciągany do rdzenia z wyłączoną cewką. Po usunięciu rdzenia z cewki proces ustabilizował się, jak widać na zdjęciu.
6. Zaktualizuj urządzenie. Dalsze testy ujawniły pewne wady. Po pierwsze, potrzeba dodatkowego źródła zasilania, które zwiększa złożoność i rozmiar oraz nie dodaje oryginalności prezentowi. Po drugie, wraz ze wzrostem zasięgu lotu (odległość od cewki) należy zwiększyć napięcie zasilania, co prowadzi do niepożądanego nagrzewania cewki.
Oczywiście można zastanowić się nad tą opcją, wykorzystując uzyskane możliwości. Pozostaje tylko „spakować” urządzenie w porządnej walizce.
7. Drugą wersję urządzenia można wykonać, zastępując cewkę wyższym napięciem (ale o niższym poborze prądu) i wykonując dodatkowy wbudowany zasilacz beztransformatorowy. Pełny schemat tego urządzenia podano na początku artykułu.
Druga wersja cewki z importowanego przekaźnika jest zaprojektowana na napięcie 110 woltów i ma rezystancję uzwojenia 4700 omów. Uzupełniamy urządzenie o części zgodnie ze schematem.
8. Produkujemy beztransformatorowy zasilacz (prawa strona obwodu). Przetwarza prąd przemienny o napięciu 220 woltów na potrzebne nam napięcie - około 100 woltów (określonych przez diodę Zenera VD3) małego prądu stałego (określonego przez pojemność kondensatora C3 typu K73-17). Taki zasilacz ma zalety - prosty obwód i małe wymiary. Ale ma też wadę - istnieje ryzyko porażenia prądem, gdy wejdzie w kontakt z częściami włączonego urządzenia. Jednak z zastrzeżeniem przepisów bezpieczeństwa brak izolacji galwanicznej w całkowicie izolowanym urządzeniu będzie bezpieczny.
9. Podobnie jak w przypadku Levitronu, stosujemy wielkość krycia, wkład z wypalonej świetlówki energooszczędnej i rozpraszającą światło osłonę z lampy LED. Umieszczamy i tworzymy obwód na płycie zgodnie z wewnętrznymi wymiarami wkładu, lutujemy płytkę do zacisków wkładu.
Ponieważ kondensator wygładzający C2 nie jest zawarty we wkładzie, zainstaluj go na płycie Levitron. Usuwamy również chłodnicę tranzystora, ponieważ przy niskiej mocy obciążenia jest opcjonalny.
10. Zamontuj urządzenie na stojaku i przetestuj.
W tym przypadku zastosowano pierścieniowy magnes neodymowy o średnicy 10 mm i grubości 3 mm. Ustaw czujnik MD1 na środku cewki i przymocuj go pianką. Przesuwając czujnik Halla, osiągamy stabilne zawisanie magnesu w maksymalnej odległości od cewki. Naprawiamy pozycję czujnika względem cewki.
11. Po skonfigurowaniu Levitron montujemy i przyklejamy urządzenie. Aby nadać urządzeniu większy efekt lampy LED, możesz dodać 2-3 na stałe do diod LED z rezystorami ograniczającymi wewnątrz klosza. Aby zapewnić rozpraszanie ciepła, należy zapewnić otwory wentylacyjne we wkładzie, jeśli nie były one przewidziane w projekcie poprzedniej lampy.
Aby stworzyć efekt szybującego zawijania, magnes można zasłonić jakąś lekką postacią, na przykład konturem ćmy.
