อุปกรณ์ลอยแม่เหล็กไฟฟ้า DIY

อุปกรณ์ลอยตัวแม่เหล็กไฟฟ้านี้เป็นสิ่งที่ยอดเยี่ยมในการสร้างโครงการต่อต้านแรงโน้มถ่วงที่น่าตื่นเต้นและน่าสนใจในการรับชม อุปกรณ์สามารถทำให้บางสิ่งลอยได้โดยไม่ต้องมีสิ่งรองรับใด ๆ ที่มองเห็นได้มันเหมือนกับวัตถุที่ว่ายน้ำในพื้นที่ว่างหรือในอากาศ เพื่อให้อุปกรณ์นี้ใช้งานได้คุณต้องดึงดูดวัตถุโดยใช้แม่เหล็กไฟฟ้า แต่เมื่ออยู่ใกล้กับแม่เหล็กไฟฟ้ามากแม่เหล็กไฟฟ้าควรปิดการใช้งานและวัตถุที่ดึงดูดควรตกลงมาเนื่องจากแรงโน้มถ่วงและดึงดูดวัตถุที่ตกลงมาอีกครั้งก่อนที่มันจะตกลงมา เนื่องจากแรงโน้มถ่วงอย่างสมบูรณ์และกระบวนการนี้ยังคงดำเนินต่อไป โครงการนี้คล้ายกับ Ultrasonic Acoustic Levitation แต่ที่นี่แทนที่จะใช้คลื่นอัลตราโซนิกเราจะใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

ตอนนี้กลับมาที่แนวคิดแล้วมนุษย์ไม่สามารถเปิดและปิดแม่เหล็กไฟฟ้าได้เนื่องจากกระบวนการเปลี่ยนนี้ต้องเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วและในช่วงเวลาที่กำหนด ดังนั้นเราจึงได้สร้างสลับวงจรซึ่งควบคุมแม่เหล็กไฟฟ้าเพื่อให้บรรลุลอยแม่เหล็กไฟฟ้า

ส่วนประกอบที่จำเป็น

ส. เลขที่	ชื่อชิ้นส่วน / ส่วนประกอบ	ประเภท / รุ่น / มูลค่า	ปริมาณ
1	เซ็นเซอร์ Hall Effect	A3144	1
2	มอสเฟตทรานซิสเตอร์	Irfz44N	1
3	ความต้านทาน	330 โอห์ม	1
4	ความต้านทาน	1k	1
5	ไฟ LED แสดง	5 มม. สีใดก็ได้	1
6	ไดโอด	IN4007	1
7	ลวดแม่เหล็ก 26 หรือ 27 เกจ	0.41 ถึง 0.46 มม	1 กก. ขึ้นไป
8	กระดาน Dotted Vero	เล็ก	1

แผนภาพวงจรแม่เหล็ก

Magnetic Levitation Schematic ที่สมบูรณ์สามารถพบได้ด้านล่าง อย่างที่คุณเห็นประกอบด้วยส่วนประกอบที่มีอยู่ตามปกติเพียงไม่กี่ชิ้น

ส่วนประกอบหลักของวงจรDIY Magnetic levitationนี้คือเซ็นเซอร์ Hall effect และทรานซิสเตอร์ MOSFET และขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้า ก่อนหน้านี้เราเคยใช้ขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้าเพื่อสร้างโครงการที่น่าสนใจอื่น ๆ เช่น Mini Tesla Coil ปืนขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นต้น

เราใช้ Irfz44N N-channel Mosfet สำหรับการสลับครั้งแรกและการเปิด / ปิดแม่เหล็กไฟฟ้า สามารถใช้ Irfz44n / MOSFET N-channel หรือทรานซิสเตอร์ที่มีประสิทธิภาพ (NPN) ที่คล้ายกันเพื่อจุดประสงค์นี้ซึ่งมีความสามารถในการจัดการกระแสสูงเช่น TIP122 / 2N3055 เป็นต้นทรานซิสเตอร์ Irfz44N ถูกเลือกเนื่องจากมักใช้กับโครงการไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ใช้ 5V และเป็น หาซื้อได้ง่ายในตลาดท้องถิ่น ในทางกลับกันมีความสามารถในการจัดการกระแส Drain 49A ที่อุณหภูมิ 25 องศา สามารถใช้ได้กับแรงดันไฟฟ้าที่หลากหลาย

ก่อนอื่นฉันได้ทดลองและทดสอบวงจรและโครงการทั้งหมดในการกำหนดค่า 12 โวลต์ แต่ฉันพบว่าขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้าและมอสเฟตของฉันทั้งคู่ร้อนมากดังนั้นฉันจึงต้องเปลี่ยนกลับเป็น 5v ฉันไม่สังเกตเห็นความแตกต่างหรือปัญหาใด ๆ เกิดขึ้นและมอสเฟตและขดลวดอยู่ที่อุณหภูมิปกติ นอกจากนี้ไม่จำเป็นต้องมีตัวระบายความร้อนสำหรับ Mosfet

ตัวต้านทาน R1 ใช้เพื่อรักษาแรงดันไฟฟ้าขาเกต MOSFET ให้สูง (เช่นตัวต้านทานแบบดึงขึ้น) เพื่อให้ได้แรงดันไฟฟ้าตามเกณฑ์หรือแรงดันทริกเกอร์ที่เหมาะสม แต่เมื่อแม่เหล็กนีโอดิเมียมอยู่ใกล้กับเซ็นเซอร์เอฟเฟกต์ฮอลล์ที่ติดตั้งตรงกลาง (ตรงกลางแม่เหล็กไฟฟ้า) หรือแม่เหล็กนีโอดิเมียมอยู่ในช่วงของเซ็นเซอร์เอฟเฟกต์ห้องโถงวงจรของเราควรให้เอาต์พุตเป็นลบไปยังพินประตู MOSFET เป็นผลให้รับแรงดันขา / ขาควบคุมลดลงเอาต์พุตพินท่อระบายน้ำ MOSFET สำหรับ LED ตัวบ่งชี้และแม่เหล็กไฟฟ้าจะลดลงและถูกปิดใช้งาน เมื่อวัตถุที่ยึดด้วยแม่เหล็กนีโอดิเมียมหล่นหรือตกลงมาเพราะแรงโน้มถ่วงแม่เหล็กนีโอดิเมียมจะหลุดออกจากช่วงเซ็นเซอร์เอฟเฟกต์ฮอลล์และตอนนี้เซ็นเซอร์ฮอลล์เอฟเฟกต์ไม่ให้เอาต์พุตใด ๆขาเกตของ MOSFET จะสูงและเปิดอย่างรวดเร็ว (สำหรับพินควบคุมความต้านทาน R1 / พินประตูสูงอยู่แล้ว) กระตุ้นขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้าอย่างรวดเร็วและดึงดูดวัตถุที่ติดด้วยแม่เหล็กนีโอดิเมียม วงจรนี้ดำเนินต่อไปและวัตถุต่างๆยังคงแขวนอยู่

ความต้านทาน R2 330ohm ใช้สำหรับ LED เรืองแสงที่ 5v (LED ตัวบ่งชี้) และ จำกัด แรงดันและกระแสสำหรับการป้องกัน LED ไดโอด D1 เป็นเพียงไดโอดบล็อกข้อเสนอแนะที่ใช้ในทุกอุปกรณ์ขดลวดเช่นรีเลย์สำหรับการปิดกั้นแรงดันไฟฟ้าย้อนกลับ

การสร้างวงจร Magnetic Levitation

เริ่มต้นด้วยการสร้างขดลวดสำหรับแม่เหล็กไฟฟ้า สำหรับการสร้างแม่เหล็กไฟฟ้า airhole ขั้นแรกคุณต้องสร้างกรอบหรือตัวสำหรับแม่เหล็กไฟฟ้า ในการทำเช่นนั้นให้ใช้ปากกาเก่าที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 8 มม. ซึ่งมีรูตรงกลางอยู่แล้ว (ในกรณีของฉันฉันได้วัดเส้นผ่านศูนย์กลางในสเกลเวอร์เนีย) ทำเครื่องหมายความยาวที่ต้องการด้วยเครื่องหมายถาวรและตัดเป็นความยาว 25 มม. โดยประมาณ

จากนั้นนำกระดาษแข็งชิ้นเล็ก ๆ / วัสดุกระดาษคุณภาพแข็งใด ๆ หรือคุณสามารถใช้ลูกแก้วแล้วตัดสองชิ้นที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางคดเคี้ยวยาวประมาณ 25 มม. โดยมีรูตรงกลางดังแสดงในภาพด้านล่าง

แก้ไขทุกอย่างด้วยความช่วยเหลือของ "feviquick" หรือด้วยความช่วยเหลือของกาวที่แข็งแรง สุดท้ายกรอบควรมีลักษณะดังนี้

หากคุณขี้เกียจสร้างสิ่งนี้คุณสามารถใช้ที่จับลวดบัดกรีแบบเก่าได้

โครงแม่เหล็กไฟฟ้าพร้อมแล้ว ตอนนี้ไปที่การสร้างขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้า ขั้นแรกให้เจาะรูเล็ก ๆ ที่ด้านหนึ่งของเส้นผ่านศูนย์กลางคดเคี้ยวแล้วยึดลวด เริ่มไขลานแม่เหล็กไฟฟ้าและตรวจสอบให้แน่ใจว่าหมุนได้ประมาณ 550 รอบ แต่ละชั้นถูกคั่นด้วยเทปเชลโลหรือเทปชนิดอื่น ๆ หากคุณขี้เกียจที่จะสร้างแม่เหล็กไฟฟ้าของคุณ (ในกรณีของฉันฉันทำแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งมีข้อดีในการทำงานกับ 5v) คุณสามารถถอดออกจากรีเลย์ 6 โวลต์หรือ 12 โวลต์ แต่คุณควรระวังว่า เซ็นเซอร์ผลห้องโถง A3144 ยอมรับสูงสุด 5V เท่านั้น ดังนั้นคุณต้องใช้ IC ควบคุมแรงดันไฟฟ้า LM7805 เพื่อจ่ายไฟให้กับเซ็นเซอร์ Hall Effect ของคุณ

เมื่อขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้าแบบ cored อากาศตรงกลางของคุณพร้อมแล้วให้วางไว้ข้าง ๆ และไปยังขั้นตอนที่ 2 จัดเรียงส่วนประกอบทั้งหมดและบัดกรีบนบอร์ด Vero ดังที่คุณเห็นในภาพที่นี่

สำหรับการติดตั้งขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้าและการตั้งค่าเซนเซอร์ Hall effect จำเป็นต้องใช้ขาตั้งเนื่องจากการจัดตำแหน่งของขดลวดและการตั้งค่าเซ็นเซอร์เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการแขวนวัตถุที่มั่นคงต่อแรงโน้มถ่วง ฉันจัดเรียงท่อสองชิ้นกระดาษแข็งและปลอกสายไฟพีวีซีชิ้นเล็ก ๆ สำหรับการทำเครื่องหมายตามความยาวที่ต้องการฉันใช้เครื่องหมายถาวรและสำหรับการตัดฉันใช้เลื่อยมือและมีด และแก้ไขทุกอย่างด้วยความช่วยเหลือของกาวและปืนกาว

ทำรูตรงกลางของปลอกสายไฟพีวีซีและยึดขดลวดด้วยกาว หลังจากนั้นพับเซ็นเซอร์ ใส่เข้าไปในรูของขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้า โปรดจำไว้ว่าระยะห่างของวัตถุที่แขวนอยู่ (ติดด้วยแม่เหล็กนีโอดิเมียม) จากขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้าขึ้นอยู่กับว่าเซ็นเซอร์ถูกดันเข้าไปในรูตรงกลางของแม่เหล็กไฟฟ้ามากแค่ไหน เซ็นเซอร์เอฟเฟกต์ห้องโถงมีระยะการตรวจจับเฉพาะซึ่งควรอยู่ในช่วงแรงดึงดูดแม่เหล็กไฟฟ้าเพื่อแขวนวัตถุได้อย่างสมบูรณ์ ขณะนี้อุปกรณ์ลอยแม่เหล็กไฟฟ้าแบบโฮมเมดของเราพร้อมสำหรับการดำเนินการแล้ว

การทำงานและการทดสอบวงจรแม่เหล็ก

แก้ไขบอร์ดควบคุมด้วยกระดาษแข็งโดยใช้เทปทั้งสองด้าน ร้อยเข้ากับโครงขาตั้งอย่างดีโดยใช้เคเบิ้ลไทร์ ทำการเชื่อมต่อทั้งหมดด้วยวงจรควบคุม ใส่เซ็นเซอร์เข้าไปในรูตรงกลางของแม่เหล็กไฟฟ้า ปรับตำแหน่งที่สมบูรณ์แบบของเซ็นเซอร์ Hall effect ภายในแม่เหล็กไฟฟ้าและกำหนดระยะห่างสูงสุดระหว่างแม่เหล็กไฟฟ้าและแม่เหล็กนีโอดิเมียม ระยะทางอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับพลังดึงดูดแม่เหล็กไฟฟ้าของคุณ ใช้พลังงานจากเครื่องชาร์จมือถือ 5V 1Amp หรือ 2Amp และทำการทดสอบครั้งแรกว่าโครงการทำงานอย่างไร

โปรดสังเกตประเด็นสำคัญบางประการอย่างรอบคอบเกี่ยวกับโครงการลอยตัวแม่เหล็กไฟฟ้านี้ การจัดตำแหน่งของขดลวดและการตั้งค่าเซ็นเซอร์เป็นสิ่งสำคัญ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องแขวนสิ่งของให้มั่นคงและตรงต่อแรงโน้มถ่วง ระบบที่มั่นคงหมายถึงบางสิ่งบางอย่างสมดุล ตัวอย่างเช่นพิจารณาไม้ยาวที่ถือจากด้านบน มันมั่นคงและห้อยลงตรงตามแรงโน้มถ่วง หากคุณดันก้นออกจากตำแหน่งตรงแรงโน้มถ่วงจะดึงกลับไปที่ตำแหน่งที่มั่นคง ดังนั้นจากตัวอย่างนี้คุณเข้าใจชัดเจนว่าการจัดตำแหน่งตรงของขดลวดและเซ็นเซอร์มีความสำคัญเพียงใด สิ่งสำคัญคือต้องแขวนวัตถุให้ตรงเป็นเวลานานโดยไม่ล้มและนี่คือเหตุผลที่เรายืนหยัดสำหรับโครงการนี้ เพื่อความเข้าใจที่ดีขึ้นฉันได้สร้างแผนภาพบล็อกเพื่อแสดงความสำคัญของการแขวนที่มั่นคงและวิธีการติดตั้งเซ็นเซอร์และขดลวดเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยม

• หากคุณต้องการเพิ่มระยะห่างในการแขวนสิ่งของจากแม่เหล็กไฟฟ้าคุณต้องเพิ่มกำลังและช่วงแรงดึงดูดของแม่เหล็กไฟฟ้าและเปลี่ยนการจัดเรียง / ตำแหน่งเซ็นเซอร์
• หากคุณต้องการแขวนวัตถุขนาดใหญ่คุณต้องเพิ่มพลังแม่เหล็กไฟฟ้า ด้วยเหตุนี้คุณต้องเพิ่ม GAUGE ลวดแม่เหล็กและจำนวนรอบและต้องใช้แม่เหล็กนีโอดิเมียมที่เพิ่มขึ้นที่ติดกับวัตถุแขวนด้วย
• แม่เหล็กไฟฟ้าที่ใหญ่กว่าจะกินกระแสมากกว่าและวงจรของฉันกำลังทำงานที่ 5V เท่านั้น แต่ในบางกรณีอาจมีความจำเป็นของแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ของขดลวด
• หากคุณใช้ขดลวดรีเลย์ 12V หรือขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้าแรงสูงอย่าลืมใช้ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า LM7805 สำหรับเซ็นเซอร์เอฟเฟกต์ห้องโถง A3144

ภาพด้านล่างแสดงให้เห็นว่าโครงการของเราทำงานอย่างไรเมื่อเสร็จสิ้น หวังว่าคุณจะเข้าใจบทแนะนำและเรียนรู้สิ่งที่เป็นประโยชน์

คุณยังสามารถตรวจสอบการทำงานทั้งหมดของโครงการนี้ได้จากวิดีโอที่แนบมาด้านล่าง หากคุณมีคำถามใด ๆ คุณสามารถฝากไว้ในส่วนความคิดเห็นด้านล่างหรือคุณสามารถใช้ฟอรัมของเราสำหรับคำถามทางเทคนิคอื่น ๆ