Nyttårsferien nærmer seg. Og hvordan komme til det nye året uten en gave, til slektninger, slektninger og venner. Og samtidig har det gamle ordtaket om at den beste nåtiden er en gave som er laget ikke ennå mistet sin relevans gjør det selv. Og hvorfor ikke, la oss prøve å lage noen til en original nyttårsgave.
Det foreslås å lage den enkleste Levitron til en slik gave. Magnetisk levitasjon ser alltid imponerende og fortryllende ut. Ved å bruke en usynlig elektromagnetisk kraft løfter og holder vi en liten neodymmagnet i lufta. Den skyhøye effekten skapes ved å heve og senke magneten i et veldig lite høydeområde, men med en høy frekvens. I dag kan du lage et slikt apparat selv. Og for dette er det ikke nødvendig å bruke mye penger og tid.
I denne artikkelen vurderer vi ordningen og teknologien for å produsere magnetisk levitron fra enkle og billige komponenter.
Opplegget for enheten for magnetisk levitasjon presentert nedenfor.
Prinsippet for drift av enheten
Ved hjelp av denne kretsen skaper spolen L1 et spesifikt elektromagnetisk felt som holder permanentmagneten på vekten. Siden likevektsposisjonen er ekstremt ustabil, brukes et automatisk kontroll- og styringssystem for å holde magneten i kretsen. Posisjonsovervåkingssensoren er en magnetisk kontrollert sensor MD1, basert på Hall-effekten. Den er plassert og festet i midten av spolen, fra siden av arbeidsenden.
Driften av Hall-sensoren (MD1) består i å senke utgangssignalet (pinne 3), opp til avstengning, med en økning i det statiske eller dynamiske magnetfeltet. Med en nedgang i magnetfeltet er det motsatte. Hall-sensoren arbeider med en liten forsyningsspenning (4 ... 20 V) og lav strøm (3 ... 20 mA), mens den styrer krafttransistoren VT1.
LED1 brukes til visuell kontroll over driften av enheten.
VD2-dioden gir høyhastighetsdrift av spolen.
Ordningen fungerer som følger.
Når du slår på enheten, går strømmen gjennom spolen L1 og den åpne transistoren VT1.
I dette tilfellet skaper spolen et magnetfelt og begynner å tiltrekke seg en permanent magnet. Magneten tiltrekkes av elektromagneten, men stiger, faller den inn i området til posisjonssensoren (MD1) og bytter den med sitt magnetiske felt. I dette tilfellet tilføres et signal til transistor VT1, som slår av elektromagneten. Da begynner permanentmagneten å falle, men etter å ha forlatt sensorsensitivitetssonen slår den igjen på elektromagneten. I dette tilfellet blir magneten igjen tvunget til å flytte til elektromagneten. Dermed svinger permanentmagneten kontinuerlig rundt et punkt definert av systemet.
For å forhindre at permanentmagneten snur seg under svingninger, stabiliseres plasseringen for eksempel ved å feste noe til den nedenfra. Når en magnet vipper over, endres polen mot MD1-posisjonssensoren, og kretsløpet slutter å fungere, siden sensoren bare styres av magnetens sørpol.
Produksjon av enheter
1. Grunnlaget for Levitron-enheten bestemmes av en elektromagnetspole. Valget hennes vil i stor grad bestemme utformingen av enheten.
Spolen kan lages uavhengig av hverandre. Det er nok å vikle 500 ... 600 omdreininger av emaljert ledning med en diameter på 0,3 ... 0,4 mm på røret (ca. 20 meter ledning vil være nødvendig). For å drive en slik enhet kan du bruke en strømforsyning eller lader med en spenning på 5 - 9 volt.
Det er mulig å bruke en eksisterende industrispole. Samtidig er det ønskelig å kjenne den nominelle forsyningsspenningen og velge en passende strømkilde i fremtiden.
I vårt tilfelle, for en original gave, er det nødvendig med en kompakt design av enheten, så en liten størrelse reléspole ble valgt.
2. I tillegg til spolen trenger vi en felteffekttransistor, for eksempel IRFZ44N eller en annen lignende MOSFET, igjen, avhengig av parametrene til den brukte spolen. I vårt tilfelle brukes IRF630-transistoren, som ble liggende på et stykke av brettet etter avhending av videoutstyr.
Du trenger også en Hall-sensor, for eksempel type A3144, AH443 eller en annen, som fungerer i lignende modus. I dette tilfellet ble den billige sensoren som ble funnet i butikken, modell HAL 508 UA-A-2-B-1-00, brukt.
Vi vil underbemanne enheten med resten av de kjøpte radiokomponentene i henhold til diagrammet ovenfor.
3. For å sjekke og justere driften av Levitron, monterer vi den venstre delen av kretsen ovenfor, med unntak av motstanden R2 og med en endring i den nominelle verdien fra R3 til 330 ohm. Høyre side av kretsen er strømkilden til enheten, og i denne versjonen er den ikke nødvendig. Det er mer praktisk å montere og teste kretsen på et universelt kretskort, men siden den eksisterende transistoren allerede var loddet sammen med radiatoren på et stykke kretskortet i passende størrelse, loddet jeg kretsen ved siden av.
4. Sett sammen spolen. Vi plasserer Hall-sensoren og fikser den midlertidig i midten av hullet, helt i bunnen av spolen.
5. Testing av enheten. Vi fikser spolen i en viss avstand fra overflaten på bordet. Etter det kan den magnetiske levitasjonsenheten drives. Siden spolen på det tidligere nevnte reléet har en viklingsmotstand på 210 Ohm og er designet for likespenning på 12V, kobler vi den til riktig strømkilde.
Da er det nødvendig å bestemme hvilken side som skal orientere den permanente neodymmagneten til elektromagneten. Vi slår på levitronen (lysdioden skal lyse opp) og fører magneten til bunnen av spolen, fra siden av Hall-sensoren. Hvis magneten tiltrekkes av spolen og lysdioden slukker, er magneten riktig orientert, men hvis magnetfeltet til spolen skyver den ut, må magneten snus. Hvis lysdioden ikke slukker, når du kobler magneten til hver side, er det nødvendig å bytte endene av spolen, dvs. skift stolpene hennes. Når du gjør det riktig, vil den elektromagnetiske kraften plukke opp magneten og holde den i lufta. Ikke glem å stabilisere magnetens plassering slik at den ikke ruller over under svingninger. I dette tilfellet ble det brukt en neodymiummagnet med en diameter på 7 mm og en tykkelse på 1 mm, hentet fra en mikro-øretelefon. For å stabilisere det er et stykke isolerende tape limt på den ene siden av magneten nok.
Note. De første testene med denne spolen var ikke vellykkede. Kjernen i reléspolen forsterket magnetfeltet, men utøvde også sin innflytelse da spolen ble slått av. Under oppsettet var magnetposisjonen ikke stabil, eller magneten ble trukket til kjernen med spolen slått av. Da kjernen ble fjernet fra spolen, stabiliserte prosessen seg, som det kan sees på bildet.
6. Oppgrader enheten. Ytterligere tester avdekket noen feil. For det første behovet for en ekstra strømkilde, som øker kompleksiteten og størrelsen og ikke tilfører originaliteten til gaven. For det andre, med økende flyvidde (avstand fra spolen), må du øke forsyningsspenningen, og dette fører til uønsket oppvarming av spolen.
Det er selvfølgelig mulig å dvele ved dette alternativet ved å bruke mulighetene. Det gjenstår bare å "pakke" enheten i en anstendig sak.
7. Du kan lage den andre versjonen av enheten ved å bytte ut spolen med en høyere spenning (men med et lavere strømforbruk) og lage en ekstra innebygd transformatorløs strømforsyning. Et komplett diagram over denne enheten er gitt i begynnelsen av artikkelen.
Den andre versjonen av spolen fra et importert relé er designet for en spenning på 110 volt og har en viklingsmotstand på 4700 Ohms. Vi kompletterer enheten med deler i henhold til ordningen.
8. Vi produserer en transformatorløs strømforsyning (høyre side av kretsen). Den konverterer en vekselstrøm på 220 volt til spenningen vi trenger - omtrent 100 volt (bestemt av Zener-dioden VD3) av en liten likestrøm (bestemt av kapasitansen til en kondensator C3 av typen K73-17). En slik PSU har fordeler - en enkel krets og små dimensjoner. Men det har også en ulempe - det er fare for elektrisk støt når det kommer i kontakt med deler på den påkoblede enheten. Imidlertid, i henhold til sikkerhetsforskrifter, vil fraværet av galvanisk isolasjon i en fullstendig isolert enhet være trygt.
9. Som tilfellet for Levitron bruker vi parring i størrelse, en patron fra en utbrent lysstoffresparende lampe og et lysdiffuserende deksel fra en LED-lampe. Vi plasserer og danner en krets på brettet i henhold til de indre dimensjonene til kassetten, lodder brettet til terminalene på kassetten.
Siden utjevningskondensatoren C2 ikke er inkludert i kassetten, må du installere den på Levitron-kortet. Vi fjerner også radiatoren til transistoren, siden med liten belastning er det valgfritt.
10. Sett enheten på stativet og test.
I dette tilfellet ble en ringneodymmagnet med en diameter på 10 mm og en tykkelse på 3 mm brukt. Sett MD1-sensoren i midten av spolen og fest den med et stykke skum. Ved å bevege Hall-sensoren oppnår vi en stabil sveving av magneten i maksimal avstand fra spolen. Vi fikser plasseringen av sensoren i forhold til spolen.
11. Etter at vi har satt opp Levitron, monterer og limer vi enheten. For å gi enheten en større effekt av en LED-lampe, kan du legge til 2-3 permanent på lysdioder med begrensende motstand inne i lampeskjermen. For å sikre varmespredning, sørg for ventilasjonshull i kassetten, hvis de ikke ble gitt til grunn for utformingen av den tidligere lampen.
For å skape en svevende svevende effekt kan magneten bli sløret med en slags lysfigur, for eksempel omrisset til en møll.
