For første gang så jeg denne effekt i barndommen. Jeg blev bedt om at hjælpe, holde og skinne en bilstroboskop på bilens motorhjul. Motoren blev lanceret, og hvorefter jeg så på en roterende mosik, næsten en bevægelig hak, som stod på ét sted, og svinghjulet roterede. Derefter blev ideen født til at lave en fan og stoppe den med et stroboskop. En ide, efter en tid, implementeret på IFC-120-lampen, Thyristor Cube 202 med en strapping og kastede et langt hjørne, men for omkring 6 år siden så jeg en japansk video med levitation af vand. Så ideen blev født for at gentage dette trick med Levitation DROPS. I lang tid nåede ikke salget af hånden, og nu blev drømmen sandt ...

Se på videoen af, hvad jeg fik:

Hvordan det virker
I YouTube er der flere videoer, hvor vand forsøger at plage vandet, strøm fra silikone slange, Ved hjælp af lydkolonnen eller dynamisk hoved. Men i denne metode er der flere fejl.
1 - besværlig design (kolonne, forstærker, frekvensgenerator, strobe)
2 - En lavfrekvent højttaler kan ikke reproducere meander, på grund af dens mekanisk design. Og ved udgangen viser det sig noget som sinusoider. Som følge heraf dissekerer vandet ikke på dråber og uddybes som en slange.
3 - Frekvensgenerator hver gang du skal tilpasse til frekvensen af \u200b\u200bstroben. Frekvens vil flyde.

I mit design er alt enkelt og billigt.
Dette design kan gentage hver ønsker derhjemme.
Fungerer som dette:
Streloboskop og elektromagnet fra Automotive Relay, arbejde med en frekvens
Elektromagnetet bryder strømmen af \u200b\u200bvand til dråberne, og stroboskopet lyser disse dråber, i bestemt øjeblik. Da dråber falder med en frekvens af et stroboskop, opnås effekten af \u200b\u200bdråber, der hænger i luften.

Scheme.
CT972 transistorer var ved hånden, så jeg lagde dem.
Du kan sætte andre transistorer designet til spænding mindst 30V og strøm på mindst 2a
Modstande i databaserne af transistorer begrænser strømmen op til 40mA, så det ikke ville skade controllerens output.
Jeg brugte LED-elementet fra den gamle defekte LED-lampe.
For at reducere leveringsspændingen på elementet på op til 24 V.
Jeg delte elementet i to dele, skære et spor og løb disse to array af lysdioder.
Siden mad. lED-element. udført af korte pulser og forsyningsspænding
Ligeledes spændingen for at falde på LED'erne, så jeg ikke begrænsede den nuværende.
Dioden stående parallelt med elektromagneten beskytter mod de negative emissioner af den elektromagnetiske spole.
Du kan sætte en diode fra den samme, demonterede LED-lampe.
Elektromagneten er lavet af et bilrelæ. Jeg var allerede dekoreret med mit relæ, på dette til mig
Jeg var nødt til at bruge det som det er.
Hvis jeg havde et godt relæ, ville jeg først forsøge at forbinde den kinesiske stav til anker relæer.
For at tilvejebringe et mellemrum mellem en permanent magnet og en elektromagnet kan du vedhæfte et stykke skumgummi mellem dem eller forskydes en stav med en magnet på siden. Hvordan jeg gjorde det.

Blandt menneskehedens fjender indtager tyngdekraften et særskilt sted, og mange mennesker foldes hovedet, kæmper for hende. Det er tid til at deltage i denne kamp, \u200b\u200bmen vil hjælpe os i denne herlige effekt af elektromagnetisk levitation.

Dette er et nyttigt fænomen. Takket være ham, de tog på magnetiske pude skynde hastigt, og i særligt vigtige mekanismer, der magnetiske lejer roteret på meget vigtige mekanismer.

I denne artikel vil jeg fortælle dig, hvordan at samle et bord gadget elektromagnetisk levitation. Desværre vil det ikke give dig mulighed for at flyve til dig, men lave en lille god magnetisk objekt at svæve i luften - for eksempel en lille globus, eller en terning, som du kan lime gule sedler, så de væven dig foran din næse.

Hvordan det virker?

Hvis du kort, har du en elektromagnet, der tiltrækker en jernobjekt (for eksempel en møtrik) og skal trække til slutningen, men så snart møtrikken nærmer sig det for tæt, er magneten slukket, og møtrikken begynder at falde . Så snart det falder under et bestemt niveau - tændes magneten og igen trækker møtrikken op. Hvis stillingen er at spore præcis, og magneten styres hurtigt, så kan du komme ind i ligevægtstilstand, og svingninger møtrikkerne vil være usynlig. Opnå denne effekt. forskellige vejeSå overvej alle populære muligheder. Men under alle omstændigheder vil der være fem elementer i installationen:

1. elektromagnet er den vigtigste positive helt, der kæmper med tyngdekraften;
2. strømforsyning, som du vil spise alle;
3. dC-driver (vil tage et signal fra styrekredsen og tænd-off magneten, som skal være ganske kraftige og kan ikke direkte tændt ved eventuelle logiske chips);
4. feedback til at vide, hvor vores møtrik er nu, og ved et uheld ikke trække den ind i en eller anden retning;
5. det styresystem, der samler information fra sensorerne og beslutter, hvornår og hvordan man tænder elektromagneten.

Nu er alt i orden.

Magnet

Magnet kan fås på tre måder: Gør det selv, køb klar og få fra noget relæ eller magnetventil. Færdige magneter forekommer i salget sjældent, men hvis de fandt dem rigelige, så tag en lille rund kerne, designet til 12 V - med en sådan bekvemt kontrolleret. Den interne modstand bør være mindst 20 ohm, ellers vil den kun effektivt opvarme rummet. Dette gælder også for relæspolerne. Hvis du bruger spolen fra solenoiden, så i stedet for en bevægelig indre kerne, skal du vælge en tæt siddende bolt.

Men hvis søgningen til butikker og angreb ikke førte til succes, så kan du gøre en magnet selv. For at gøre dette skal du have en kerne, det skal opfylde modstridende forhold: være samtidig massiv, men ikke også stor diameter.til oprettet felt Det var bedre fokuseret. Stiften er perfekt til 8-10 mm med en diameter på 8-10 mm og en længde på ca. 60 mm, du kan også bruge en bolt af samme længde.

Til viklingen er der brug for en lakeret ledning med et tværsnit på mindst 0,03 mm2 (eller en diameter på 0,2 mm), det er let at finde i butikker, men du kan også få det, demontere transformeren på en eller anden måde en fin strømforsyning - Den sekundære vikling vil sandsynligvis lige med en sådan ledning og sår. Det er bedre at tage lavkvalitets strømforsyninger - dårligt indsamlede lamellære kerner af deres transformatorer nemt vil bestyres. Nu skal denne ledning såres på bolten. Magneten magt måles i ampere-vendinger og afhænger af produktet af det strømmende strøm til antal omgange, så vinden bliver nødt til at have en masse, mindst 500 omdrejninger - så tænk på, hvordan denne proces kan forenkles.

Jeg citerede en kernebolten i patronen af \u200b\u200bskruetrækkeren, og spolen med hvilken tråden blev gået, klædt på håndtaget af stativet fra kameraet. Bor (og jo mere blender eller mixer) ikke råde dig til at bruge - de har høj hastighed, og hvis ledningen er lukket på et tidspunkt, så alt kan flyve ud! Prøv at lægge omgangene tæt alene til en anden, lag bag laget, fordi hullerne stærkt reducerer effektiviteten. Når du har besluttet, at jeg sår nok, rengør enderne af ledningerne (lak i enderne komfortabelt brænder lysere) og tvivler på modstanden mod multimeteret, det optimale er 20-30 ohm. Slut magneten til strømforsyningen og kontrollere, om det er for varmt og er godt tiltrækker.

Strømforsyning

Du vil også have brug for en god strømkilde med 12 V: Magnet kan forbruge en anstændig strøm, så det lille batteri ikke er adskilt her. Brug hvis muligt ATX-computerens strømforsyning. Selvfølgelig at bruge den, der står i computeren, ikke er det værd - ifølge loven om Murphy i det meste vigtigt øjeblik Noget burst og blokken kan dø (selvom de har beskyttelse mod lukninger), og computeren kan heller ikke vedtages. For at aktivere ATX strømforsyning uden en computer, i en bred 20-polet stik, der forbinder grøn ledning med enhver sort, og tag strømmen til stikket harddisk Eller videokort, gul wire er +12 V og sort - jorden. Hvis der ikke er nogen sådan enhed, er der en mindre kraftfuld kilde fra noget indenlandsk - opladerboremaskine, laptop og så videre. Du kan tage et bly 12 volts batteri fra UPS'en. Lad os nu se, hvordan magneten kan styres.

Chauffør

Magnet, afhængigt af hvor vellykket det viste sig, kan forbruge et godt dusin af Watt of Power - henholdsvis, og strømmen vil være omkring 1 A. For at blive forvaltet med en sådan belastning, har du brug for en stærk transistor. Du kan bruge en bipolar NPN transistor, men for dens fulde åbning tager det en stor strøm - mikrocontroller og ikke trækker. Det er bedre at bruge felttransistoren (det er MOS eller MOSFET) n-type, hvis lukker ikke styres af en strøm, men spænding. Nogle mærkbare strøm er kun påkrævet for at skifte stater, så en sådan transistor kan sikkert fejes i foden af \u200b\u200bmikrocontrolleren gennem en lille strømbegrænsende modstand (ca. 100 ohm). Det eneste øjeblik er ikke alle MOS-transistorer er i stand til at åbne fra 5 V, hvilket giver controlleren, så det er værd at lede efter den, der kan.

Jeg brugte IRL530N er en rigtig gigant, den er i stand til at modstå en strøm til 17 A ved en spænding på op til 100 V. Hvis dette ikke kunne findes, kan du bruge andre (sige IR F630M), men det er Nødvendig at indsende 12 V. For en fuld åbning til lukkeren for at gøre dette, tilføj en lille transistor til ordningen, som vil fungere som en nøgle til en højere spænding. I mit tilfælde er det 2N3904, men næsten enhver NPN transistor kan anvendes.

Et andet vigtigt punkt i styringen af \u200b\u200bmagneten er forbundet med dets signifikante induktans: Mens strømmen er inkluderet, intensiveres energien i det elektromagnetiske felt, men hvis kæden åbnes, skal den gå et sted, og det bliver til Et signifikant spænding spring på viklingsudgange. Der er ikke noget sådant slag for enhver transistor vil overleve, så der er en diode mellem konklusionerne af spolen (jeg har 1N4007) - således at den under normal drift stod imod strøm og på tidspunktet for åbningen af \u200b\u200bkæden, når strømmen starter Kører ind modsatte side, Jeg ville lukke spolen til mig selv. Kraften til at klare med en magnet, nu er der, og det er stadig at forstå, når det kommer til at tænde det.

Feedback.

Den nemmeste mulighed for at spore placeringen af \u200b\u200blevitating elementet er at bruge det optiske par infrarød LED og fototransistoren indbygget i en linje. Når møtrikken (eller bolten) er under direkte, spredes IR-strålingen fri til sensoren, men så snart objektet er tættere, afbrydes strålen, og værdien ved sensorens udgang - det er på tide at vende ud af magneten. Ordningen er enkel, men i praksis har den en stor minus - vi kan vide, over eller under kontrolpunktet er vores møtrik, men ikke dens nøjagtige position på hvert tidspunkt. Det er ikke skræmmende, men kan medføre problemer, hvis vi ønsker at justere højden. Derudover kan flyvende forbi flyets sensorer bryde alt.

En mere vellykket mulighed (også optisk) - sæt en infrarød eller laser rangefinder til en magnet (selv om det er muligt ovenfra) og måle afstanden. Men i dette tilfælde bliver du nødt til at ændre bolten - for at lime pladen med en større overflade, ellers ser sensoren simpelthen ikke det. Du kan især sælge, installere ikke en optisk, men en ultralydsinterval, men i de angivne intervaller (flere centimeter) vil nøjagtigheden af \u200b\u200bde fleste af dem være små. Ja, og fra flyver disse muligheder gemmer ikke. Men billig og den vrede beslutning er der stadig!

I naturen er der en vidunderlig effekt: Hvis strømmen er ført på den ledende metalplade, og magnetfeltet er lavet på tværs af pladen, vil ladningerne, der bevæger sig langs pladen, afvige strømmen af \u200b\u200bLorentz og skabe den potentielle forskel fra Pladerne, det vil sige spændingen, der vil afhænge af magnetfeltets størrelse. Der er hallensorer på denne virkning. Anvend dem til definition af positionen er ret simpel - dækker boltenmagneten og alt. Spændingen ved udgangen af \u200b\u200bsensoren afhænger af kraftkraften, som afhænger af afstanden til bolten med magnetisk. Og vigtigst - flyvende insekter vil ikke påvirke!

Der er mange sensorer til salg, herunder dem, der måler feltet i flere fly. Du har også brug for en simpel analog sensor, nogle gange i beskrivelser, de kaldes lineær, med en følsomhed på 400-1000 gauss. Jeg brugte SS59E, men den ideelle indstilling Du vil ikke kalde det - det har en SOT223 (til overflade redigering), og at bruge det "på vægt", det var nødvendigt at betale temmelig bøffer. Det er mere bekvemt at vælge sensoren i to92-huset (for eksempel SS19, SS49 eller SS495A). Det vil også være nødvendigt en god magnet, bedre sjældne jord. Du kan få det fra CD / DVD-drevmotoren, tage fra børnenes magnetiske konstruktør BornImago eller bestille fra kineserne på http://s.dealxtreme.com/search/magnets, der et godt valg og priserne er acceptable.

Ved første øjekast er det alt. Efter at have suspendere sensoren under elektromagneten og nyd livet. Men der er et vigtigt punkt: Sensoren måler både magnetfeltet på bolten og elektromagnetfeltet, og da magneten tændes, skal du slukke, og derefter vil værdierne køre. Løsningsindstillinger to. Den første elegante er nok til at bruge et par hallensorer. Man forlod det samme, i bunden af \u200b\u200bmagneten, og den anden er at hænge fra den modsatte side af magneten. Hvis viklingen er lavet symmetrisk, vil feltet på begge sider af modulets elektromagnet være det samme, men det vil ikke mærkes på toppen af \u200b\u200btilstedeværelsen af \u200b\u200ben bolt med en magnet, og sensoraflæsningsforskellen kan bruges som et styresignal.

Den anden mulighed kræver brug af mere komplekse matematik, men giver dig mulighed for at bruge en hallensensor. For at tage højde for feltet skal du simulere magnetens opførsel og beregne korrektionen på halsensensens værdier afhængigt af elektromagnetens tilstand. Du kan selvfølgelig forsøge at vælge de optimale parametre og uden særlige beregninger, men det er langt og kedeligt, derfor er det lettere at stoppe i den første version.

Kontrolsystem

Som regel gør kontrollen med sådanne indretninger en fuldt analog på et par driftsforstærkere, men du kan foretage kontrol på mikrocontrolleren. Så hvis din gård har arduino gebyret, så vil det komme til nytte. Jeg brugte min, der så en masse Arduino Diecimila, men enhver anden femformet version -Duemilanove, UNO og forskellige kloner er egnede.

Indsamle!

Vi har allerede overvejet nøglepunkterne i gadgeten, lad os nu stoppe mere detaljeret om, hvordan det hele indsamler, løbe og debug. Ordningen kan indsamles på mandlige pladeMen du kan forsøge at gøre uden det - elementer er lidt, og de kan godt nægte i luften. For sådanne "luft" -ordninger er det bekvemt at have et dusin flerfarvede ledninger, som har små krokodiller fra begge ender. Diode D1 Du kan angribe direkte på udgangene fra magnet L1 og D2 diode - mellem afløbet og kilden til kort-transistoren Q1.

Transistoren selv kan fastgøres til radiatoren, ikke så meget til køleformål (under disse strømme vil det ikke varme meget), men som en stand. Hvis du har et felt fra IRL-serien, kan transistoren Q1 og resistensen af \u200b\u200bR3 fra kredsløbet smides ud og smider modstanden R2 til ben D10 arduino (eller et andet PWM-udløbs ben). I felterne i T220-husene (og du er mere bekvemt at arbejde med sådanne), er benene nummereret fra venstre til højre som følger: 1 (lukker), der skal tilsluttes kontroludgangen; 2 (lager) - at minus belastningen, 3 (kilde) - at bringe til jorden.

Den anden belastning udgang skal tilsluttes til strøm +12 volt. Arduino Board skal også drives fra noget, det er bedre at forbinde det til den samme 12 volts kilde som en magnet, men for dette har du brug for et passende stik med en diameter af den indre pin 2,1 mm og en ydre diameter på 5,5 mm. Du kan tage strøm og gennem en USB fra en computer, men så glem ikke at forbinde landet på tavlen med magnetens kraft. På den anden side af tavlen til de analoge input skal du forbinde sensorer. Outlets af hallens sensorer af IC1 og IC2 til stifter A0 og A1, VCC - til udgangen af \u200b\u200b+5 V og GND - til jorden. IC1-sensoren skal styrkes under magneten, og IC2 er over den (da retningen af \u200b\u200bfelter vil være modsat, så skal sensorerne være orienterbare på forskellige måder). Scotch er de mest pålidelige midler til fastgørelse. Også en alternativ modstand på 10 kΩ vil være nyttige til justering af parametre (selvom værdien ikke er grundlæggende). Det skal have 3 udgange: ekstreme stik til jorden og +5 V, og gennemsnittet til den analoge indgang A2.

Fra jernbanen arbejder det kun for at hænge en magnet. Hvad præcis - bestemme på baggrund af kæresten. Det kan for eksempel være en tredjehånds klemme, et stativ eller som i mit tilfælde en trækasse fra IKEA. Det vigtigste er at sikre, at det ikke hænger ud, og du kan gå videre til softwarefyldning. For denne gadget skal du oprette to skitser til Arduino. Brug af den første du måler systemets parametre og få et par magiske tal, som vil være nyttige i den anden, fungerende firmware.

Da magneten kan skabe et ikke helt symmetrisk felt, og sensorer kan ikke være helt glat, så kan modulerne af værdierne afvige på dem. Derfor skal du måle forskellen i vidnesbyrd om at beregne ændringen.

Skratch 1.

const int in1 \u003d A0; // Analog Hall Sensor Input 1
Const int in2 \u003d A1; // Analog Hall Sensor Input 2
Const int out1 \u003d 10; // Analog udgang (PWM) pr. Magnet.
int s1 \u003d 0; // Hall sensorværdi 1
int s2 \u003d 0; // Hall sensor værdi 2
int O1; // output.
void setup ()
{
// Vi følger tilstanden i konsollen
//Serial.begin(9600);
}
void loop ()
{
// Kør programmet i en cirkel
// Læs analoge indgange
Analogwrite (ud1, 255); // Skriv den rigtige output
// Sostonia Magnit.
Forsinkelse (15); // Vi venter, indtil magneten tændes



Serial.print ("magnet på: s1 \u003d"); // pænt fjernet
// i konsol
Serial.print (S1);
Serial.print ("S2 \u003d");
Serial.print (S2);
Serial.print ("Delta \u003d");
Serial.print (O1);
Analogwrite (ud1, 25); // Skriv den rigtige output
// magnet tilstand, 10% strøm
Forsinkelse (15); // vi venter, indtil magneten slukker
S1 \u003d analogreste (IN1); // Læs den første halssensor
S2 \u003d analogreste (IN2); // Læs den anden halssensor
O1 \u003d S2 -S1; // Vi overvejer forskellen i input
Serial.print ("magnet off: s1 \u003d"); // pænt fjernet
// i konsol
Serial.print (S1);
Serial.print ("S2 \u003d");
Serial.print (S2);
Serial.print ("Delta \u003d");
Serial.println (O1); // Gå til slutningen til en ny linje
Forsinkelse (1000); // efter et sekund - overalt
}

Kompleksiteten af \u200b\u200bkontrollen består også af, at for at indstillingen, når styreenheden skal passere omkring fem millisekunder (på grund af den store induktans af magneten).

For at reducere denne gang kan du styre magneten jævnt og slukke ikke helt, men kun en fornuftig ændring af strømmen. På Arduino kan dette gøres ved hjælp af PWM-afkørslen. PWM (PWM, breddegrad-pulsmodulering) er en måde at ændre udgangsspændingen smukt ved hjælp af kun digitale tilstande.

Det vil sige en del af det tidspunkt, hvor udgangen er tændt, og delen er slukket, men på grund af inerti virker en sådan ordning, som om udgangen er permanent, men med halv strøm. Efter at have startet den første firmware, skal du forblive to tal - forskellen på 10% og ved 100% strøm.

I det andet vil arbejdsskitsen du selv erstatte disse værdier. Arbejdskoden er ret simpel: læseværdier fra sensorer, foretag en korrektion, ved værdien af \u200b\u200bpositionen af \u200b\u200bvariabel modstanden, justerer vi det ønskede effektniveau (og derfor højde) og indstiller det tilsvarende niveau til udgangen. Da vi ikke vurderede, i hvilken interval vil de værdier, der returneres af sensoren, når forskellige positioner. En variabel modstand, så er driftsområdet af højder naturligvis allerede. Men det er nemt at løse problemet - drej et håndtag, og find hvor det virker!

Skirke 2.

const int in1 \u003d a0; // Analog Hall Sensor Input 1
Const int in2 \u003d A1; // Analog Hall Sensor Input 2
Const int in3 \u003d A2; // Analog variabel modstand input
Const int d10 \u003d<вставь из предыдущего кода>;
// Afslut ved 10% strøm
const int d100 \u003d<вставь из предыдущего кода>;
// ud af 100% strøm
Const int out1 \u003d 10; // Analog udgang (PWM) pr. Magnet.
int s1 \u003d 0; // Hall sensor værdi
int s2 \u003d 0; // Hall sensor værdi
int s3 \u003d 0; // variabel modstand værdi
int O1 \u003d 255; // Udgangsstatus, standard
// fuldt tændt
int d \u003d 0; // Ændringsforslag
int v; // Endelig værdi fra sensorer
Void setup () ()
void loop ()
{
S1 \u003d analogreste (IN1); // læs værdien af \u200b\u200bhallen sensor
S2 \u003d analogreste (IN2); // Læs den aktuelle værdi
// Potentiometer.
d \u003d kort (O1, 25, 255, D10, D100); // Vi overvejer ændringen
V \u003d ABS (S1- S2) + D; // Korrektionsforskel
O1 \u003d kort (V, 0, 1024, 25, 255); // Beregn output, magnet
// aldrig helt slukket
Analogwrite (ud1, O1); // Skriv den rigtige output
// Magnetens tilstand.
DelayMicroseconds (100); // Vi venter på et stykke tid indtil ADC
// igen vil være klar til at læse data

Når du har indsamlet og tændt, så prøv at spille med forskellige vægte og magneter for at finde dem, hvor arbejdet er mest stabilt.
Hvis det ikke virker, skal du ikke give op, prøv at ændre noget i firmwaren, scatter og samle alt igen, det skal fungere!

Trods alt sidste mål - Flyvningen er endnu mere fascinerende end i fuglene i himlen, og herfor søgte menneskeheden ikke et hundrede år. Så prøv! Men hvis du efter alle indsatsen fra resultatet nul, så kan du bestille på webstedet zeltom.com/emls.aspx klar sæt Til montering. Held og lykke!

På ideen om denne lektion kaldte Kickstarter Crowdfolding Platform "Air Bonsai", virkelig smuk og mystisk, som blev lavet af japansk.

Men noget mysterium kan forklares, hvis du ser inde i. Faktisk er dette en magnetisk levitation, når der er en genstand, der leverer ovenfra, og et elektromagnet, der styres af skemaet. Lad os prøve at implementere dette mystiske projekt sammen.

Vi fandt ud af, at apparatets ordning på kickstarter var ret kompliceret, uden nogen mikrocontroller. Der var ingen mulighed for at finde hende analog skema.. Faktisk, hvis du ser mere omhyggeligt, er levitationsprincippet ret simpelt. Det er nødvendigt at lave en magnetisk del, "flydende" over en anden magnetisk del. Grundlæggende yderligere arbejde Det var, at levitating magnet ikke faldt.

Det var også en antagelse, at at gøre dette med Arduino er faktisk meget lettere end at forsøge at forstå ordningen for den japanske enhed. Faktisk viste alt ud for at være meget lettere.

Magnetisk levitation består af to dele: basisdelen og den flydende (levitating) del.

Grundlag

Denne del er i bunden, som består af en magnet for at skabe et rundt magnetfelt og elektromagneter til at styre dette magnetfelt.

Hver magnet har to poler: nord og syd. Eksperimenter viser, at modsætningerne tiltrækkes, og de samme poler er afstødt. Fire cylindriske magneter er anbragt på en firkant og har samme polaritet, der danner et rundet magnetisk felt op for at skubbe ud nogen magnet, som har samme pol mellem dem.

Der er fire elektromagneter generelt, de placeres på en firkant, to symmetriske magneter - damp, og deres magnetfelt er altid modsat. Hall sensor og kæde kontrol elektromagneter. Opret modsatte poler på elektromagneter med strøm gennem dem.

Flydende detaljer.

Varen indeholder en magnet, der flyder over bunden, som kan bære en lille krukke med en plante eller andre genstande.

Magneten ovenfra stiger ved de nederste magneter, fordi de er med de samme poler. Men som regel læner han sig mod at falde og tiltrække hinanden. For at forhindre kuppet og slippe den øverste del af magneten, vil elektromagneterne skabe magnetfelter for at skubbe eller trække for at balancere den flydende del takket være hallensensoren. Elektromagneterne styres af to akser X og Y, som et resultat af hvilket den øverste magnet understøttes af afbalanceret og flydende.

Kontrol Elektromagneterne er ikke let, en PID-controller er påkrævet, hvilket diskuteres i detaljer i det næste trin.

Trin 2: PID Controller (PID)

Fra Wikipedia: "Proportional-Integral-differentiering (PID) controller - en enhed i et styrekreds med feedback. Anvendes i systemer automatisk kontrol At danne et styresignal for at opnå den nødvendige nøjagtighed og kvaliteten af \u200b\u200bovergangsprocessen. PID-regulatoren genererer et styresignal, som er summen af \u200b\u200btre udtryk, hvoraf den første er proportional med forskellen i indgangssignalet og feedbacksignalet (det tilfældige signal), det andet - integreret af mismatch signalet, tredje er derivatet af det tilfældige signal. "

I en simpel forståelse: "PID-controlleren beregner" fejl "-værdien som forskellen mellem [INPUT] og den ønskede installation. Regulatoren forsøger at minimere fejlen, justere [Output]. "

Så du angiver en PID, som du vil måle (input), hvilken værdi du vil have både en variabel, der hjælper med at få denne værdi på output. Derefter indstiller PID-controlleren udgangssignalet for at gøre indgangen til en lige installation.

For eksempel: I bilen har vi tre værdier (input, installation, output) vil være hastigheden, den ønskede hastighed og vinkel på henholdsvis gaspedalen.

I dette projekt:

1. Indgangen repræsenterer den aktuelle værdi i realtid fra hallensensoren, som opdateres kontinuerligt, da positionen af \u200b\u200bden flydende magnet ændres i realtid.
2. Den angivne værdi er en værdi fra Hall-sensoren, som måles, når den flydende magnet er i balancestilling i midten af \u200b\u200bmagnetens bund. Dette indeks er fastgjort og ændres ikke over tid.
3. Udgangssignal - Hastighed til styring af elektromagneter.

Du bør takke Fællesskabet af Arduino-elskere, som skrev PID-biblioteket, og som er meget nemt at bruge. Yderligere oplysninger om Arduino PID er på den officielle Arduino-websted. Vi skal bruge et par PID-regulatorer under Arduino, en til X-aksen og den anden til Y-aksen.

Trin 3: Tilbehør

Listen over komponenter til lektionen er anstændigt. Nedenfor er en liste over komponenter, du skal købe til dette projekt, sørg for at have alt før lanceringen. Nogle af komponenterne er meget populære, og sandsynligvis finder du dem på dit eget lager eller hjemme.

Trin 4: Værktøjer

Her er listen over værktøjer, mest almindeligt anvendte:

• Loddekolbe
• Håndsav
• Multimeter.
• Bore
• Oscilloskop (valgfrit, du kan bruge et multimeter)
• Desktop Drill.
• Hot lim.
• Tang

Trin 5: LM324 OP-AMP, L298N driver og SS495A

LM324 OP-AMP

Driftsforstærkere (OP-AMP) er en af \u200b\u200bde vigtigste, udbredte og universelle ordninger, der anvendes i dag.

Vi bruger betjeningsforstærkeren til at forbedre signalet fra Hall-sensoren, hvis formål er at øge følsomheden, således at Arduino let genkendes ændringen i magnetfeltet. Ændring af flere MV ved Hall-sensorens udgang, efter at have passeret forstærkeren, kan den ændres med flere hundrede enheder i Arduino. Dette er nødvendigt for at sikre den glatte og stabile funktion af PID-regulatoren.

Den sædvanlige driftsforstærker, som vi valgte, er LM324, det er billigt, og du kan købe det på enhver elektronikforretning. LM324 har 4. intern forstærker.Det gør det muligt at blive fleksibelt brugt, men dette projekt har kun brug for to forstærkere: en til X-aksen og den anden til Y-aksen.

Modul l298n.

Dual H-Bridge L298N bruges normalt til at styre hastigheden og retningen af \u200b\u200bto DC-motorer eller nemt styrer en bipolær steppermotor. L298N kan bruges med spændingsmotorer fra 5 til 35 V DC.

Der er også en indbygget 5V regulator, så hvis forsyningsspændingen er op til 12 V, kan du også forbinde strømforsyningen på 5V fra brættet.

Dette projekt bruger L298N til at styre to par elektromagnetspoler, og en output 5 V bruges til Power Arduino og Hall Sensor.

Modul Pinout:

• Out 2: Par elektromagneter x
• Ud 3: par elektromagneter y
• Indgang: DC-indgang 12 V
• GND: Jord.
• 5V output: 5v for arduino sensorer og hall.
• ENA: Inkluderer PWM signal til exit 2
• IN1: Aktiver for output 2
• IN2: Aktiver for ud 2
• IN3: Aktiver for exit 3
• IN4: Aktiver for exit 3
• ENB: Inkluderer PWM signal for out3

Tilslutning til Arduino: Vi skal fjerne 2 hoppere i ENA og ENB kontakter, og tilslut derefter 6 kontakter i1, IN2, IN3, IN4, ENA, ENB til Arduino.

SS495A Hall Sensor.

SS495A er en lineær hallensor med analog udgang. Vær opmærksom på forskellen mellem analog udgang og digital udgang, du kan ikke bruge en digital udgangssensor i dette projekt, den har kun to stater 1 eller 0, så du kan ikke måle udgangen af \u200b\u200bmagnetfelter.

Analog sensor vil føre til et spændingsområde fra 250 til VCC, som du kan læse ved hjælp af analog indgang Arduino. For at måle magnetfeltet i både X- og Y-akser kræves to hallensorer.

Trin 6: NDFEB Neodymmagneter (neodymium-bor)

Fra Wikipedia: "Neodya - kemisk element., sjældne jordmetal sølv og hvid med en gylden farvetone. Henviser til en gruppe af lanthanider. Let oxideret i luft. Åbnet i 1885 af den østrigske kemiker Carl Aweron Von Welbach. Bruges som en komponent af legeringer med aluminium og magnesium til fly og raket kunst. "

Neodymium er et metal, der er ferromagnetisk (især det viser antiferromagnetiske egenskaber), hvilket betyder, at det kan forstørres ved jern, således at det bliver en magnet. Men dets temperatur Curie er 19k (-254 ° C), så i ren form Dens magnetisme manifesteres kun med ekstremt lave temperaturer.. Imidlertid kan neodymiumforbindelser med overgangsmetaller, såsom jern, have Curies temperaturer betydeligt højere stuetemperaturOg de er vant til at lave neodymmagneter.

Stærk - dette er et ord, der bruges til at beskrive en neodymmagnet. Du kan ikke bruge ferritmagneter, fordi deres magnetisme er for svag. Neodymmagneter er meget dyrere end ferritmagneter. Små magneter bruges til base, store magneter til flydende / levitating del.

Opmærksomhed! Du skal være forsigtig, når du bruger neodymmagneter, da deres stærke magnetisme kan skade dig, eller de kan bryde dataene på din harddisk eller anden elektroniske anordningersom påvirkes af magnetfelter.

Råd! Du kan adskille to magneter ved at trække dem i en vandret position, du vil ikke kunne adskille dem i modsat retning, fordi deres magnetfelt er for stærkt. De er også meget skrøbelige og nemt at bryde.

Trin 7: Madlavning af basis

Brugte en lille terracotta pot, som normalt bruges til at dyrke saftige eller kaktus. Du kan også bruge keramisk pot eller træ potHvis de er egnede. Brug en boremaskine med en diameter på 8 mm til at skabe et hul i bunden af \u200b\u200bpotten, som bruges til at holde DC-sloten.

Trin 8: 3D udskrivning Flydende del

Hvis du har en 3D-printer - stor. Du har mulighed for at gøre alt sammen med det. Hvis der ikke er nogen printer - fortvivl ikke, fordi Du kan bruge en billig 3D-udskrivningstjeneste, der nu er meget populært.

Til laserskæring Filer er også i arkivet ovenfor - AcrylicLaserCut.DWG-filen (dette er AutoCAD). Akryl vare bruges til at understøtte magneter og elektromagneter, resten - for at dække overfladen af \u200b\u200bterracotta potten.

Trin 9: Forberedelse af SS495A Hall Sensor Module

Skær PCB-layoutet i to dele, en del for at fastgøre Hall-sensoren, og den anden til LM324-kredsløbet. Fastgør to magnetiske sensorer vinkelrettet pCB.. Brug tynde ledninger For at forbinde to VCC-sensorstifter sammen, gør det samme med GND-kontakter. Weekend kontakter separat.

Trin 10: OP-AMP-kæde

Solgt ned redenen og modstandene til det trykte kredsløb, efter ordningen, idet man gør opmærksom på samme tid for at placere to potentiometre i en retning for lettere kalibrering senere. Fastgør LM324 til jacket, og tilslut derefter de to udgange i Hall Sensor-modulet til OP-AMP-kredsløbet.

To LM324 ledninger forbinder til Arduino. Indgang 12 V med indgang 12 i L298N-modulet, udgang 5 i L298N-modulet til 5V potentiometer.

Trin 11: Montering af elektromagneter

Saml elektromagneter på akrylpladen, de er fastgjort i fire huller i nærheden af \u200b\u200bmidten. Stram skruerne for at undgå bevægelse. Da elektromagneterne er symmetriske i centrum, er de altid på polerne modsatte, så ledningerne på inderside Elektromagneter er forbundet sammen, og ledningerne på uden for Elektromagneter er forbundet til L298N.

Stretch wires under akrylblad. gennem tilstødende huller for at oprette forbindelse til L298N. Kobbertråd Dækket med et isoleret lag, så du skal fjerne det med en kniv, før du kan lodde dem sammen.

Trin 12: Tryk modul og magneter

Brug hot lim. For at fastsætte sensormodulet mellem elektromagneter, bemærk at hver sensor skal være firkantet med to elektromagneter, en på forsiden og den anden på bagsiden. Prøv at kalibrere to sensorer så centralt som muligt, så de ikke overlapper, hvilket vil gøre sensoren mest effektiv.

Det næste skridt er at samle magneter på akryl basis.. Kombination af to magneter D15 * 4 mm og magnet D15 * 3 mm Sammen for at danne en cylinder, vil dette føre til, at magneterne og elektromagneterne vil have samme højde. Indsamle magneter mellem elektromagnetpar, bemærk at polerne af stigende magneter skal være de samme.

Trin 13: DC POWER CONNECTOR OG L298N 5V OUTPUT

Loddet DC-stikkontakt med to ledninger og brug et varmekrymprør. Den tilsluttede DC-stikkontakt til L298N-modulindgangen, dets udgang 5V vil blive drevet af Arduino.

Trin 14: L298N og Arduino

Tilslut L298N-modulet til Arduino, efter ovenstående skema:

L298N → Arduino.
5V → VCC.
GND → GND.
Ena → 7.
B1 → 6.
B2 → 5.
B3 → 4.
B4 → 3.
Enb → 2.

Trin 15: Arduino Pro Mini Programmerer

Siden U. Arduino pro. Mini Ingen USB-port For en seriel port skal du tilslutte en ekstern programmerer. FTDI Basic vil blive brugt til at programmere (og Power) Pro Mini.

Du kan gøre en sådan interessant enhed som levitron. I det væsentlige hedder Levitron en top eller et andet objekt, der stiger i rummet på grund af det magnetiske felt. Levitron er forskelligartet. I klassisk model Et system af permanente magneter og en roterende top anvendes. Det koger over magneter, når de roterer på grund af dannelsen af \u200b\u200ben magnetisk pude under den.

Forfatteren besluttede at forbedre systemet lidt, mens de byggede levitron baseret på Arduino ved hjælp af elektromagneter. Ved brug af sådanne metoder behøver ulven ikke at rotere for at svæve i luften.

En sådan enhed kan bruges til forskellige andre hjemmelavede. Et eksempel kan det være et glimrende leje, da det næsten ikke har nogen friktionskræfter. Også over sådan en hjemmelavet, kan du gennemføre forskellige eksperimenter, godt eller spille bekendtskaber.

Materialer og værktøjer til fremstilling:
- mikrocontroller arduino. Uno;
- lineær hallensor (model UGN3503UA);
- gamle transformatorer (til snoede spoler)
- Felt transistor, modstande, kondensatorer og andre elementer (satser og frimærker er angivet i diagrammet);
- ledninger;
- Loddejern med en loddemetal
- 12V strømforsyning;
- trafikprop;
- Små neodymmagnet;
- varm lim
- Grundlaget for viklingsspoler og materialer til oprettelse af et hjemmelavet hus.

Levitron Manufacturing Process:

Trin et. Gør spolen
Spolen vil være en elektromagnet, det vil skabe et magnetfelt, der vil tiltrække toppen. Et stik vil blive udført som en WAG her, hvor en neodymmagnet er fastgjort. I stedet for trafik kan du bruge andre materialer, men ikke for tungt.

Hvad angår antallet af sving i spolen, nævnte forfatteren ikke en sådan figur, spolen gik til øjet. Som et resultat var dets modstand omkring 12 ohm, højden er 10 mm, diameteren er 30 mm, og tykkelsen af \u200b\u200bden anvendte ledning skal være 0,3 mm. Kernen i spolen er ikke, hvis du har brug for at lave en tyngre top, kan spolen være udstyret med en kerne.

Trin anden. Hallens sensor rolle
For at toppen skal svæve i luften og ikke holde sig til solenoiden, har systemet brug for en sensor, der kunne måle afstanden til ulven. Hall sensoren bruges som en sådan genstand. Denne sensor er i stand til at fange magnetfeltet ikke kun permanent magnet.Men kan også bestemme afstanden til ethvert metalgenstande, da sådanne sensorer selv skaber et elektrisk magnetfelt.
Det er takket være denne sensor, at ulven altid holder i den ønskede afstand fra solenoiden.

Når toppen begynder at bevæge sig væk fra spolen, hæver systemet spændingen. Omvendt, når toppen nærmer sig solenoiden, sænker systemet spændingen i spolen, og magnetfeltet svækkes.

Der er tre udgange på sensoren, den er 5V, såvel som en analog udgang. Sidstnævnte forbinder til ADC Arduino.

Trin tre. Vi samler ordningen og installerer alle elementerne
Som et hus kan et stykke tømmer anvendes til hjemmager, hvortil en simpel beslag er at fastgøre spolen. Det elektroniske kredsløb er ret simpelt, alt kan forstås af billedet. Elektronik kører fra 12V-kilden, og da sensoren har brug for 5b, forbinder den gennem en speciel stabilisator, som allerede er indbygget i Arduino-controlleren. Maksimal enhed forbruger rækkefølgen af \u200b\u200ben AMP. Når ulven er sooted, er de nuværende omkostninger i området 0,3-0,4 A.

Felt transistor bruges til at styre solenoiden. Solenoiden selv forbinder til J1 udgange, og den første stift af J2-stikket skal være forbundet til Arduino PWM. Ordningen viser ikke, hvordan man forbinder Hall-sensoren til ADC, men der bør ikke være nogen problemer med dette.

Trin fjerde. Firmware Controller.
For at programmere controlleren til de ønskede handlinger, skal du bruge firmware. Programmet fungerer meget enkelt. Når værdier begynder at forlade det gyldige område, øger systemet enten strømmen til maksimumet, eller er helt deaktiveret. I senere muligheder viste firmwaren muligheden for glat spændingsindstilling på spolen, så skarpe vibrationer af ulven stoppede.

Det er alt, hjemmelavet er klar. Når du først starter den tjente enhed, men nogle fejl blev opdaget. Så for eksempel, når du arbejder mere end 1 minut, begyndte spolen og transistoren at varme. I den henseende skal transistoren i fremtiden installere en radiator eller sætte mere kraftfuld. Spolen skal også genindføre, opfinde mere pålideligt design.End bare vognene af ledningen med varm lim.

For at beskytte strømforsyningen til de inputkæder skal du sætte kondensatorer stor tank. Forfatterens første strømforsyning på 1,5 a brændt 10 sekunder på grund af stærke spændingshoppinger.

I fremtiden er det planlagt at overføre hele systemet til strømforsyningen i 5V.