Voor de eerste keer zag ik dit effect in de kindertijd. Ik werd gevraagd om te helpen, vast te houden en een auto-stroboscoop op het vliegwiel van de auto-motor te laten schijnen. De motor werd gelanceerd en waarna ik zag op een roterende Mossik, bijna een beweegbare inkeping, die op één plek stond, en het vliegwiel draaide. Daarna werd het idee geboren om een \u200b\u200bfan te maken en het met een stroboscoop te stoppen. Een idee, na enige tijd, geïmplementeerd op de IFC-120-lamp, thyristor Cube 202 met een omsnoering en gooide een lange hoek, maar ongeveer 6 jaar geleden zag ik een Japanse video met levitatie van water. Dus het idee werd geboren om deze truc met levitatiedruppels te herhalen. Al lange tijd bereikte de verkoop van de hand niet en nu kwam de droom uit ...

Kijk naar de video van wat ik heb:

Hoe het werkt
In YouTube zijn er verschillende video's waarin water het water probeert uitzwergen, stroom van siliconen slang, Met behulp van de audiokolom of dynamische kop. Maar in deze methode zijn er verschillende gebreken.
1 - Omslachtig ontwerp (kolom, versterker, frequentiegenerator, strobe)
2 - een low-frequentie luidspreker kan de meander niet reproduceren, vanwege zijn mechanisch ontwerp En bij de uitgang blijkt iets als sinusoïden. Dientengevolge ontliept water niet op druppels en werkt het uit als een slang.
3 - Frequentiegenerator elke keer dat u zich moet aanpassen aan de frequentie van de flitser. Frequentie zal drijven.

In mijn ontwerp is alles eenvoudig en goedkoop.
Dit ontwerp kan elke wensen thuis herhalen.
Werkt als volgt:
Streloboscoop en elektromagneet uit het automobielrelais, werk bij één frequentie
De elektromagneet breekt de stroom van water naar de druppels en de stroboscoop verlicht deze druppels, in een bepaald moment. Omdat dalingen dalen met een frequentie van een stroboscoop, dan wordt het effect van druppeltjes dat in de lucht hangt verkregen.

Schema
CT972 transistors waren bij de hand, dus ik legde ze.
U kunt andere transistoren plaatsen die zijn ontworpen voor spanning ten minste 30V en stroom van ten minste 2A
Weerstanden in de databases van transistors beperken de stroom tot 40mA, zodat het de uitvoer van de controller niet zou beschadigen.
Ik heb het LED-element gebruikt van de oude defecte LED-lamp.
Om de voedingsspanning van het element van maximaal 24 V. te verminderen
Ik verdeelde het element in twee delen, snijdt één nummer en liep deze twee reeks LED's.
Sinds voedsel lED-element uitgevoerd door korte pulsen en voedingsspanning
Evenzo de spanning van het vallen op de LED's, dan beperkte ik de stroom niet.
De diode die zich parallel aan de elektromagneet bevindt, beschermt tegen de negatieve emissies van de elektromagnetische spoel.
U kunt een diode van dezelfde, gedemonteerde LED-lamp plaatsen.
De elektromagneet is gemaakt van een auto-relais. Ik was al versierd met mijn relais, hierover
Ik moest het gebruiken zoals het is.
Als ik een goed relais had, zou ik eerst proberen de Chinese toverstaf te verbinden tot ankerrelais.
Om een \u200b\u200bkloof te verschaffen tussen een permanente magneet en een elektromagneet, kunt u een stuk schuimrubber tussen hen bevestigen, of een toverstok met een magneet in de zijkant verschoven. Hoe het deed.

Onder de vijanden van de mensheid neemt de zwaartekracht een aparte plaats in en vouwden veel mensen het hoofd en vochten haar. Het is tijd om deel te nemen aan deze strijd, maar zal ons helpen in dit glorieuze effect van elektromagnetische levitatie.

Dit is een nuttig fenomeen. Dankzij hem haastig de treinen op het magnetische kussen haastig, en in bijzonder belangrijke mechanismen worden magnetische lagers geroteerd in extreem belangrijke mechanismen.

In dit artikel zal ik u vertellen hoe u een tafelgadget elektromagnetische levitatie kunt verzamelen. Helaas kan je niet toestaan \u200b\u200bom naar je toe te vliegen, maar maak een klein goed magnetisch object om in de lucht te zweven - bijvoorbeeld een kleine wereldbol of een kubus waaraan je plaknotities kunt lijmen, zodat ze je voor je lijmen jouw neus.

Hoe het werkt?

Als je kort, hebt je een elektromagneet die een ijzeren voorwerp (bijvoorbeeld een moer) aantrekt en naar het einde moet trekken, maar zodra de moer het te dichtbij benadert, is de magneet uitgeschakeld en begint de moer te vallen . Zodra het onder een bepaald niveau daalt - wordt de magneet ingeschakeld en trekt opnieuw de noot omhoog. Als de positie precies bij het volgen is, en de magneet snel wordt bestuurd, kunt u in de evenwichtstoestand komen en de oscillaties van de moeren zullen onzichtbaar zijn. Dit effect bereiken verschillende manierenDus beschouw alle populaire kansen. Maar in elk geval zullen er vijf elementen in de installatie zijn:

1. de elektromagneet is de belangrijkste positieve held die worstelt met de zwaartekracht;
2. voeding, zoals je wilt eten;
3. dC-driver (neemt een signaal van het besturingscircuit en zet de magneet aan, die vrij krachtig moet zijn en kan niet direct worden ingeschakeld door logische chips);
4. feedback om te weten waar onze moer nu is, en sleep het per ongeluk niet in de ene richting of de andere;
5. het besturingssysteem dat informatie van de sensoren verzamelt en beslist wanneer en hoe u de elektromagneet kunt inschakelen.

Nu is alles in orde.

Magneet

Magneet kan op drie manieren worden verkregen: maak het zelf, koop je klaar en kom uit wat relais of solenoïde. Afgewerkte magneten tonen in de verkoop niet vaak, maar als ze ze overvloedig vonden, neem dan een kleine ronde kern, ontworpen voor 12 V - met zo'n handig gecontroleerd. De interne weerstand zou ten minste 20 ohm moeten zijn, anders zal het de ruimte alleen effectief verwarmen. Dit geldt ook voor de relaisrollen. Als u de spoel van de solenoïde gebruikt, moet u dan in plaats van een beweegbare binnenkern, een strak zitbout kiezen.

Maar als het zoeken naar winkels en aanvallen niet tot succes leidde, kun je een magneet zelf maken. Om dit te doen, heb je een kern nodig, het moet aan tegenstrijdige omstandigheden voldoen: wees tegelijkertijd enorm, maar ook niet grote diameternaar gemaakt veld Het was beter gefocust. De stud is perfect voor 8-10 mm met een diameter van 8-10 mm en een lengte van ongeveer 60 mm, u kunt ook een bout van dezelfde lengte gebruiken.

Voor de wikkeling is een gelakte geleiding nodig door een dwarsdoorsnede van ten minste 0,03 mm2 (of een diameter van 0,2 mm), het is gemakkelijk te vinden in winkels, maar u kunt het ook krijgen, de transformator op de een of andere manier de transformator demonstreren, een fijne voeding demonstreren - De secundaire wikkeling is waarschijnlijk met zo'n draad en wond. Het is beter om voedingen van lage kwaliteit te nemen - slecht verzamelde lamellaire kernen van hun transformatoren zullen gemakkelijk aan boord gaan. Nu moet deze draad worden gewond op de bout. De magneetmacht wordt gemeten in ampère-beurten en hangt af van het product van de stromingstroom tot het aantal beurten, dus de wind zal veel moeten hebben, ten minste 500 omwentelingen - dus denk na over hoe dit proces kan worden vereenvoudigd.

Ik citeerde een kernbout in de patroon van de schroevendraaier, en de spoel waarmee de draad liep, gekleed op het handvat van het statief uit de camera. Boor (en de meer blender of mixer) adviseert u niet te gebruiken - ze hebben hoge snelheid, en als de draad op een gegeven moment is gesloten, kan alles eruit vliegen! Probeer de beurten alleen recht op een andere, laag achter de laag te leggen, omdat de hiaten sterk de efficiëntie verminderen. Nadat u besluit dat ik genoeg gewikkeld, maak de uiteinden van de draden schoon (lak aan de uiteinden verbranden comfortabel de aansteker) en twijfel aan de weerstand tegen de multimeter, het optimum is 20-30 ohm. Sluit de magneet aan op de voeding en controleer of het te warm is en goed aantrekken.

Stroomvoorziening

Je hebt ook een goede stroombron nodig door 12 V: Magneet kan een fatsoenlijke stroom consumeren, zodat de kleine batterij hier niet gescheiden is. Gebruik indien mogelijk de ATX-computervoeding. Natuurlijk, om degene te gebruiken die op de computer staat, is het niet waard - volgens de wet van Murphy in het meest belangrijk moment Iets burst en het blok kan sterven (hoewel ze bescherming hebben tegen sluitingen), en de computer kan ook niet worden goedgekeurd. Om ATX-voeding zonder computer in te schakelen, in een brede 20-pins connector die groene draad met een zwart verbindt en de stroom naar de connector moet worden gebruikt harde schijf Of videokaarten, gele draad is +12 v en zwart - grond. Als er geen eenheid is, is er een minder krachtige bron van iets binnenlandse - opladerboor, laptop, enzovoort. U kunt een leider 12-volt batterij maken van de UPS. Laten we nu eens kijken hoe de magneet kan worden gecontroleerd.

Bestuurder

Magneet, afhankelijk van hoe succesvol het bleek, kan een goede dozijn watt van stroom - respectievelijk consumeren en de stroom is ongeveer 1 A. Om met zo'n lading te worden beheerd, hebt u een krachtige transistor nodig. U kunt een bipolaire NPN-transistor gebruiken, maar voor zijn volledige opening duurt het een grote stroom - microcontroller en trekt niet. Het is beter om de veldtransistor (IT's MOS of MOSFET) N-type te gebruiken, waarvan de sluiter niet wordt bestuurd door een stroom, maar spanning. Sommige opvallende stroom is alleen vereist om toestanden te schakelen, zodat een dergelijke transistor veilig in de voet van de microcontroller kan worden geveegd door een kleine stroombeperkende weerstand (ongeveer 100 ohm). Het enige moment is niet alle MOS-transistors kunnen openen van 5 V, die de controller geeft, dus het is de moeite waard om te zoeken naar degene die kan.

Ik gebruikte de IRL530N is een echte gigant, het is in staat om een \u200b\u200bstroom te staan \u200b\u200btot 17 A bij een spanning van maximaal 100 V. Als dit niet kon worden gevonden, kunt u elk ander (zeg, IR F630M), maar het is Noodzakelijk om 12 V. te dienen voor een volledige opening naar de sluiter om dit te doen, voegt u een kleine transistor toe aan de regeling, die als een sleutel in een hogere spanning zal dienen. In mijn geval is het 2N3904, maar bijna elke NPN-transistor kan worden gebruikt.

Een ander belangrijk punt in het beheer van de magneet is geassocieerd met zijn significante inductantie: terwijl de stroom is inbegrepen, wordt de energie geïntensiveerd in het elektromagnetische veld, maar als de ketting wordt geopend, dan moet het ergens heen gaan, en het zal veranderen een significante spanningsprong op de kronkelende uitgangen. Er is geen enkele slag voor elke transistor zal overleven, dus er is een diode tussen de conclusies van de spoel (ik heb 1N4007) - zodat tijdens normale werking het tegenstroom stond en ten tijde van het openen van de keten tegenkomen achterkant, Ik zou de spoel voor mezelf sluiten. De kracht om met een magneet te beheren, nu is er, en het blijft te begrijpen als het gaat om draaien.

Feedback

De eenvoudigste optie voor het volgen van de positie van het levitating-item is het gebruik van het optische paar infrarood-LED en de fototransistor ingebouwd in één regel. Wanneer de moer (of bout) onder direct is, verspreidt de IR-straling zich vrij naar de sensor, maar zodra het object dichterbij is, wordt de balk onderbroken en de waarde bij de uitvoer van de sensor valt - het is tijd om te draaien van de magneet. Het schema is eenvoudig, maar in de praktijk heeft het een groot min - we kunnen weten, boven of onder het controlepunt is onze moer, maar niet zijn exacte positie op elk moment van de tijd. Het is niet eng, maar kan problemen veroorzaken als we de hoogte soepel willen aanpassen. Bovendien kan het vliegen langs de vliegsensoren alles breken.

Een meer succesvolle optie (ook optisch) - Zet een infrarood- of laserreeks voor een magneet (hoewel het mogelijk is van hierboven) en de afstand meet. Maar in dit geval moet u de bout wijzigen - om de plaat met een groter oppervlak te lijmen, anders ziet de sensor het eenvoudigweg niet. U kunt vooral verkopen, installeren van niet een optische, maar een ultrasone afstandsmiddel, hoewel in de opgegeven intervallen (enkele centimeters) de nauwkeurigheid van de meesten van hen klein zal zijn. Ja, en van vliegt deze opties niet opslaan. Maar goedkoop en de boze beslissing is er nog steeds!

In de natuur is er een geweldig effect: als de stroom wordt doorgegeven aan de geleidende metalen plaat, en het magnetische veld over de plaat wordt gemaakt, zullen de kosten langs de plaat bewegen de kracht van de Lorentz en creëren het potentiële verschil De platen, dat wil zeggen, de spanning die afhangt van de omvang van het magnetische veld. Er zijn zaalsensoren op dit effect. Breng ze aan op de definitie van de positie is vrij eenvoudig - bedekken van de boutmagneet en alles. De spanning aan de uitgang van de sensor zal afhangen van de Force Force, die afhankelijk is van de afstand tot de bout met de magnetische. En vooral - vliegende insecten zullen niet van invloed zijn op!

Er zijn veel sensoren te koop, inclusief die meten het veld in verschillende vliegtuigen. U hebt ook een eenvoudige analoge sensor nodig, soms in beschrijvingen die zij lineair worden genoemd, met een gevoeligheid van 400-1000 GAUSS. Ik heb SS59E gebruikt, maar de ideale optie U noemt het niet - het heeft een SOT223 (voor het bewerken van oppervlaktebewerking) en om het "op het gewicht" te gebruiken, het was noodzakelijk om nogal harsters te betalen. Het is handiger om de sensor in de behuizing van TO92 te selecteren (bijvoorbeeld SS19, SS49 of SS495A). Het zal ook een goede magneet nodig hebben, een betere zeldzame aarde. U kunt het van de CD / DVD-stationsmotor krijgen, nemen van de magnetische constructeur van de kinderen Bornimago of bestelling van de Chinezen op http://s.dealxtreme.com/search/magnets, daar een goede keuze en prijzen zijn acceptabel.

Op het eerste gezicht is dit alles. Het hebben van de sensor onder de elektromagneet en geniet van het leven. Maar er is een belangrijk punt: de sensor meet zowel het veld Magneten op de bout en het veld Electromagneet en aangezien de magneet wordt ingeschakeld, gaat u vervolgens uit en rijden de waarden. Oplossingsopties twee. Het eerste elegante is genoeg om een \u200b\u200bpaar zaalsensoren te gebruiken. Men liet hetzelfde, aan de onderkant van de magneet, en de tweede is om aan de andere kant van de magneet te hangen. Als de wikkeling symmetrisch wordt gemaakt, zal het veld aan beide zijden van de elektromagneet van de module hetzelfde zijn, maar het zal niet worden gevoeld bovenop de aanwezigheid van een bout met een magneet, en het verschil van de sensor lezingen kan worden gebruikt een besturingssignaal.

De tweede optie vereist het gebruik van meer complexe wiskunde, maar stelt u in staat om een \u200b\u200bzaalsensor te gebruiken. Om rekening te houden met het veld, moet u het gedrag van de magneet simuleren en de correctie op de waarden van de Hall Sensor berekenen, afhankelijk van de staat van de elektromagneet. Je kunt natuurlijk proberen de optimale parameters en zonder speciale berekeningen te kiezen, maar het is lang en vervelend, daarom is het gemakkelijker om te stoppen in de eerste versie.

Controle systeem

In de regel maakt de controle van dergelijke apparaten een volledig analoog, op een paar operationele versterkers, maar u kunt controle op de microcontroller maken. Dus als uw boerderij de Arduino-vergoeding heeft, dan zal het van pas komen. Ik heb mijn die veel Arduino Diecimila heb gezien, maar alle andere vijf-vormige versie -duemilanove, uno en verschillende klonen zijn geschikt.

Verzamelen!

We hebben al overwogen de belangrijkste punten van de gadget, laten we nu in meer detail stoppen over hoe het allemaal verzamelt, uitgevoerd en debuggen. Het schema kan worden verzameld mannetjeMaar je kunt proberen zonder het te doen - elementen zijn een beetje, en ze kunnen wel weigeren in de lucht. Voor dergelijke "lucht" -schema's is het handig om een \u200b\u200bdozijn veelkleurige draden te hebben, die kleine krokodillen van beide uiteinden hebben. Diode D1 U kunt rechtstreeks aanvallen op de uitgangen van de magneet L1 en D2-diode - tussen de afvoer en de bron van de kaarttransistor Q1.

De transistor kan zelf niet zozeer aan de radiator worden bevestigd voor koeldoeleinden (tijdens deze stromingen zal het niet veel opwarmen), maar als een standaard. Als u een veld hebt van de IRL-serie, dan kan de transistor Q1 en de weerstand van R3 uit het circuit worden weggegooid en de weerstand R2 naar het been D10 Arduino (of een ander PWM-uitlaatbeen) gooien. Op de velden in de T220-behuizingen (en u bent handiger om met dergelijke werkzaamheden te werken), worden de poten van links naar rechts genummerd als volgt: 1 (sluiter) die op de besturingsuitvoer moet worden aangesloten; 2 (voorraad) - Minus de belasting, 3 (bron) - om op de grond te brengen.

De tweede belastinguitgang moet worden aangesloten op Power +12 Volt. Arduino Board moet ook van iets worden aangedreven, het is beter om het te verbinden met dezelfde 12-volt-bron als een magneet, maar hiervoor heb je een geschikte plug nodig met een diameter van de binnenpen 2,1 mm, en een buitendiameter van 5,5 mm. U kunt de stroom en via een USB van een computer nemen, maar vergeet dan niet om het land op het bord te verbinden met de kracht van de magneet. Aan de andere kant van het bestuur naar de analoge ingangen moet u sensoren aansluiten. De verkooppunten van de zaalsensoren van IC1 en IC2 tot pins A0 en A1, VCC - aan de uitvoer van +5 V en GND - op de grond. De IC1-sensor moet onder de magneet worden versterkt en IC2 bevindt zich erboven (aangezien de richting van velden tegenovergesteld is, dan moeten de sensoren op verschillende manieren georiënteerd zijn). Scotch is de meest betrouwbare middelen voor bevestiging. Ook zal een alternatieve weerstand op 10 kΩ nuttig zijn voor het aanpassen van parameters (hoewel de waarde niet fundamenteel is). Het zou 3 uitgangen moeten hebben: extreme pluggen op de grond en +5 V, en het gemiddelde naar de analoge ingang A2.

Van het spoorwegwerk blijft het alleen om een \u200b\u200bmagneet op te hangen. Wat precies - beslis op basis van de vriendin. Het kan bijvoorbeeld een klem van een derde hand, een statief of, zoals in mijn geval, een houten kist uit IKEA. Het belangrijkste is om ervoor te zorgen dat het niet rondhangt en je kunt doorgaan naar de software die voldoet. Voor deze gadget moet je twee schetsen voor Arduino maken. Met behulp van de eerste u meet de parameters van het systeem en ontvang een paar magische nummers, die bruikbaar zijn in de tweede, werkende firmware.

Omdat de magneet een niet volledig symmetrisch veld kan creëren, kunnen sensoren niet perfect zijn, dan kunnen de modules van de waarden op hen verschillen. Daarom moet u het verschil in het getuigenis meten om het amendement te berekenen.

Skatch 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; // analoge uitgang (PWM) per magneet.
int S1 \u003d 0; // Hall sensorwaarde 1
int S2 \u003d 0; // Hall Sensor-waarde 2
int O1; // uitvoer
Void Setup ()
{
// we zullen de voorwaarde in de console volgen
//Serial.Begin(9600);
}
void-lus ()
{
// Run het programma in een cirkel
// Lees analoge ingangen
Analogrite (OUT1, 255); // schrijf de juiste uitgang
// sostonia magnit
Vertraging (15); // We wachten tot de magneet wordt ingeschakeld



Serial.Print ("Magneet op: S1 \u003d"); // netjes allemaal verwijderd
// in console
Serial.Print (S1);
Serial.Print ("S2 \u003d");
Serial.Print (S2);
Serial.Print ("Delta \u003d");
Serial.Print (O1);
Analogrite (OUT1, 25); // schrijf de juiste uitgang
// magneetstaat, 10% stroom
Vertraging (15); // We wachten tot de magneet wordt uitgeschakeld
S1 \u003d analoog (in1); // Lees de eerste halsensor
S2 \u003d analoog (in2); // Lees de tweede zaalsensor
O1 \u003d S2 -S1; // We beschouwen het verschil in de input
Serial.Print ("Magneet uit: S1 \u003d"); // netjes allemaal verwijderd
// in console
Serial.Print (S1);
Serial.Print ("S2 \u003d");
Serial.Print (S2);
Serial.Print ("Delta \u003d");
Serial.Println (O1); // Ga naar het einde naar een nieuwe regel
Vertraging (1000); // na een seconde - overal
}

De complexiteit van de controle bestaat ook in het feit dat voor de instelling wanneer de staat van de controller ongeveer vijf milliseconden moet passeren (vanwege de grote inductantie van de magneet).

Om deze tijd te verkleinen, kunt u de magneet soepel bedienen en niet volledig aannemen, maar alleen een verstandige wijzigingen veranderen. Op Arduino kan dit worden gedaan met behulp van de PWM-uitgang. PWM (PWM, Latitude-Pulse-modulatie) is een manier om de uitgangsspanning soepel te wijzigen met alleen digitale staten.

Dat wil zeggen, een deel van de tijd dat de uitvoer is ingeschakeld en het onderdeel is uitgeschakeld, maar als gevolg van traagheid werkt een dergelijk schema, alsof de uitvoer permanent is, maar met een half vermogen. Na het starten van de eerste firmware, moet u twee cijfers blijven - het verschil met 10% en bij 100% stroom.

In de tweede plaats de werkschets u zelf deze waarden. De werkcode is vrij eenvoudig: het lezen van waarden van sensoren, een correctie maken, door de waarde van de positie van de variabele weerstand, passen we het gewenste vermogensniveau (en daarom hoogte) aan en stellen het overeenkomstige niveau in op de uitvoer. Aangezien we niet evalueerden, in welk bereik de waarden worden geretourneerd door de sensor wanneer verschillende posities Een variabele weerstand, dan zal het werkingsbereik van hoogtes al al zijn. Maar het is gemakkelijk om het probleem op te lossen - draai een handvat en vind waar het werkt!

Skatch 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; // analoge variabele weerstand invoer
Const int d10 \u003d<вставь из предыдущего кода>;
// afsluiten bij 10% stroom
const int d100 \u003d<вставь из предыдущего кода>;
// van 100% stroom
Const int out1 \u003d 10; // analoge uitgang (PWM) per magneet.
int s1 \u003d 0; // Hall Sensor-waarde
int S2 \u003d 0; // Hall Sensor-waarde
int S3 \u003d 0; // variabele weerstandswaarde
int O1 \u003d 255; // uitvoerstatus, standaard
// volledig ingeschakeld
int d \u003d 0; // Amendement
in TV; // Eindwaarde van sensoren
VOID SETUP () ()
void-lus ()
{
S1 \u003d analoog (in1); // Lees de waarde van de Hall Sensor
S2 \u003d analoog (in2); // Lees de huidige waarde
// potentiometer
D \u003d Kaart (O1, 25, 255, D10, D100); // Wij beschouwen het amendement
V \u003d ABS (S1- S2) + D; // correctie verschil
O1 \u003d Kaart (V, 0, 1024, 25, 255); // bereken de uitvoer, magneet
// nooit volledig uitgeschakeld
Analogwrite (OUT1, O1); // schrijf de juiste uitgang
// de toestand van de magneet.
DELAYMICROSECONDS (100); // we wachten op een tijdje totdat de ADC
// opnieuw klaar om gegevens te lezen

Nadat u verzamelt en ingeschakeld bent, probeer dan met verschillende gewichten en magneten te spelen om die waarin het werk het meest stabiel is.
Als het niet werkt, geef dan niet op, probeer iets in de firmware te veranderen, te verspreiden en alles opnieuw te verzamelen, het zou moeten werken!

Ten slotte einddoel - De vlucht is nog fascinerend dan in de vogels in de lucht, en hierop zochten de mensheid niet honderd jaar. Dus probeer! Maar als na alle inspanningen van het resultaat nul, dan kunt u bestellen op de site Zeltom.com/emls.aspx klaar Voor montage. Succes!

Op het idee van deze les, het kickstarter-crowdfolderplatform genaamd "Air Bonsai", echt mooi en mysterieus, dat is gemaakt door de Japanners.

Maar elk mysterie kan worden uitgelegd als je naar binnen kijkt. In feite is dit een magnetische levitatie, wanneer er een voorwerp is van bovenaf en een elektromagneet die wordt bestuurd door de regeling. Laten we proberen dit mysterieuze project samen te voeren.

We kwamen erachter dat het schema van het apparaat op de kickstarter behoorlijk gecompliceerd was, zonder microcontroller. Er was geen gelegenheid om haar te vinden analoog schema. In feite, als je zorgvuldiger uitziet, is het principe van levitatie vrij eenvoudig. Het is noodzakelijk om een \u200b\u200bmagnetisch deel te maken, "drijvend" gedurende een ander magnetisch onderdeel. Basisch verdere werkzaamheden Het was dat de zwevende magneet niet viel.

Het was ook een aanname dat dit met Arduino ook veel gemakkelijker is dan het proberen om het schema van het Japanse apparaat te begrijpen. In feite bleek alles veel gemakkelijker te zijn.

Magnetische levitatie bestaat uit twee delen: het basisdeel en het drijvende (zwevende) deel.

Baseren

Dit deel is onderaan, die bestaat uit een magneet om een \u200b\u200brond magnetisch veld en elektromagnets te maken om dit magnetische veld te besturen.

Elke magneet heeft twee polen: Noord en Zuid. Experimenten tonen aan dat de tegenstellingen worden aangetrokken en dezelfde polen worden afgestoten. Vier cilindrische magneten worden op een vierkant geplaatst en hebben dezelfde polariteit, die een rond magnetisch veld vormen om een \u200b\u200bmagneet op te duwen, die dezelfde paal heeft tussen hen.

Er zijn vier elektromagnets in het algemeen, ze worden in een vierkant geplaatst, twee symmetrische magneten - stoom en hun magnetische veld is altijd tegenovergesteld. Hall sensor en kettingregeling elektromagnets. Creëer tegenovergestelde polen op elektromagnets met stroom door hen heen.

Drijvend detail

Het item bevat een magneet die over de basis drijft, die een kleine pot met een plant of andere items kan dragen.

De magneet van bovenaf stijgt bij het magnetische veld van de lagere magneten, omdat ze met dezelfde polen zijn. In de regel leunt hij echter naar het vallen en het aantrekken van elkaar. Om de staatsgreep te voorkomen en het bovenste deel van de magneet te laten vallen, maken de elektromagneten magnetische velden om te duwen of te trekken, om het zwevende deel te balanceren, dankzij de zaalsensor. De elektromagneten worden bestuurd door twee assen X en Y, waardoor de bovenste magneet wordt ondersteund door evenwichtig en drijvend.

Bediening De elektromagneten zijn niet eenvoudig, een PID-controller is vereist, die in detail in de volgende stap wordt besproken.

Stap 2: PID-controller (PID)

Van Wikipedia: "Proportionele-integrale differentiatie (PID) -controller - een apparaat in een besturingscircuit met feedback. Gebruikt in systemen automatische controle Om een \u200b\u200bbesturingssignaal te vormen om de nodige nauwkeurigheid en kwaliteit van het transitieproces te verkrijgen. De PID-controller genereert een besturingssignaal, dat is de som van drie termen, waarvan de eerste evenredig is met het verschil in het ingangssignaal en het feedbacksignaal (het incidentele signaal), de tweede - de integrale van het mismatchige signaal, de derde is het derivaat van het incidentele signaal. "

In een eenvoudig begrip: "De PID-controller berekent de" fout "-waarde als het verschil tussen de [ingang] en de gewenste installatie. De controller probeert de fout te minimaliseren, [uitvoer] aan te passen. "

U geeft dus een PID die u wilt meten (INPUT), welke waarde u zowel een variabele wilt helpen bij het hebben van deze waarde bij de uitvoer. Vervolgens richt de PID-controller het uitgangssignaal in om de invoer van een gelijke installatie te maken.

Bijvoorbeeld: In de auto hebben we drie waarden (invoer, installatie, uitvoer) zijn de snelheid, respectievelijk de gewenste snelheid en de hoek van het gaspedaal.

In dit project:

1. De ingang vormt de huidige waarde in real-time vanaf de zaalsensor, die continu wordt bijgewerkt, omdat de positie van de drijvende magneet in realtime zal veranderen.
2. De opgegeven waarde is een waarde van de zaalsensor, die wordt gemeten wanneer de drijvende magneet zich in de balanspositie bevindt, in het midden van de basis van de magneten. Deze index is vast en verandert niet in de loop van de tijd.
3. Uitgangssignaal - snelheid voor het besturen van elektromagneten.

Je zou de gemeenschap van Arduino-liefhebbers moeten bedanken, die de PID-bibliotheek schreef en die heel gemakkelijk te gebruiken is. Aanvullende informatie over Arduino PID staat op de officiële Arduino-website. We moeten een paar PID-regelgevers onder Arduino, één gebruiken voor de x-as en de andere voor de Y-as.

Stap 3: Accessoires

De lijst met componenten voor de les is fatsoenlijk. Hieronder staat een lijst met componenten die u nodig hebt om voor dit project te kopen, zorg ervoor dat u alles hebt voordat u lanceert. Sommige componenten zijn erg populair, en waarschijnlijk zult u ze vinden in uw eigen magazijn of thuis.

Stap 4: Gereedschap

Hier is de lijst met gereedschappen, meestal gebruikt:

• Soldeerbout
• Handzaag
• Multimeter
• Boren
• Oscilloscope (optioneel, u kunt een multimeter gebruiken)
• Bureau
• Hete lijm
• Tang

Stap 5: LM324 OP-AMP, L298N Driver en SS495A

LM324 OP-AMP

Operationele versterkers (OP-amp) zijn een van de belangrijkste, veel gebruikte en universele schema's die vandaag worden gebruikt.

We gebruiken de bedieningsversterker om het signaal van de zaalsensor te verbeteren, waarvan het doel is om de gevoeligheid te vergroten, zodat Arduino de verandering in het magnetische veld gemakkelijk herkende. Verschillende MV wijzigen bij de uitvoer van de Hall Sensor, na het passeren van de versterker, kan het door enkele honderdeneenheden in Arduino veranderen. Dit is nodig om de soepele en stabiele werking van de PID-regelaar te garanderen.

De gebruikelijke operationele versterker, die we kozen, is LM324, het is goedkoop, en u kunt het kopen bij elke elektronicawinkel. LM324 heeft 4. interne versterkerDat laat het flexibel worden gebruikt, maar dit project heeft slechts twee versterkers nodig: één voor de x-as, en de andere voor de Y-as.

Module L298N.

Dual H-Bridge L298N wordt meestal gebruikt om de snelheid en richting van twee DC-motoren te regelen of maakt eenvoudig één bipolaire stappenmotor te regelen. L298N kan worden gebruikt met spanningsmotoren van 5 tot 35 V DC.

Er is ook een ingebouwde 5V-regulator, dus als de voedingsspanning maximaal 12 v is, kunt u ook de voeding van 5V van het bord aansluiten.

Dit project gebruikt L298n om twee paren elektromagneetspoelen te besturen en een uitgang 5 V wordt gebruikt om Arduino en Hall Sensor aan te pakken.

Module Pinout:

• Uit 2: paar elektromagnets x
• Uit 3: paar elektromagneten y
• Entree: DC Input 12 V
• GND: Aarde
• 5V-uitgang: 5V voor arduino-sensoren en hal.
• Ena: Inclusief PWM-signaal om 2 te verlaten
• In1: inschakelen voor uitvoer 2
• IN2: Schakel voor uit 2
• In3: Activeer voor afrit 3
• IN4: Activeer voor afrit 3
• ENB: Inclusief PWM-signaal voor Out3

Verbinding maken met Arduino: We moeten 2 truien in ENA- en ENB-contacten verwijderen en vervolgens 6 Contacten in1, IN2, IN3, IN4, ENA, ENB aan Arduino aansluiten.

SS495A HALL SENSOR

SS495A is een lineaire zaalsensor met analoge uitgang. Let op het verschil tussen analoge uitgang en digitale uitvoer, u kunt geen digitale uitgangssensor gebruiken in dit project, het heeft slechts twee staten 1 of 0, zodat u de uitvoer van magnetische velden niet kunt meten.

Analoge sensor zal leiden tot een spanningsbereik van 250 naar de VCC, die u kunt lezen met behulp van analoge ingang Arduino. Om het magnetische veld in zowel X- als y-assen te meten, zijn er twee halsensoren nodig.

Stap 6: NDFEB Neodymium-magneten (neodymium-bor)

Van Wikipedia: "Neodya - chemish element, Zeldzaam metaalzilver en wit met een gouden tint. Verwijst naar een groep lanthaniden. Gemakkelijk geoxideerd in de lucht. Geopend in 1885 door de Oostenrijkse chemicus Carl Awering von Welsbach. Gebruikt als een component van legeringen met aluminium en magnesium voor vliegtuigen en raket art. "

Neodymium is een metaal dat ferromagnetisch is (in het bijzonder, het toont antiferromagnetische eigenschappen), wat betekent dat het kan worden vergroot door ijzer, zodat het een magneet wordt. Maar de temperatuurcurie is 19k (-254 ° C), dus in pure vorm Zijn magnetisme wordt alleen gemanifesteerd met extreem lage temperaturen. Neodymiumverbindingen met overgangsmetalen, zoals ijzer, kunnen de temperaturen van Curie aanzienlijk hoger hebben kamertemperatuurEn ze worden gebruikt om neodymiummagneten te maken.

Sterk - dit is een woord dat wordt gebruikt om een \u200b\u200bneodymiummagneet te beschrijven. Je kunt ferrietmagneten niet gebruiken, omdat hun magnetisme te zwak is. Neodymiummagneten zijn veel duurder dan ferrietmagneten. Kleine magneten worden gebruikt voor basis, grote magneten voor zwevend / zwevend deel.

Aandacht! Je moet voorzichtig zijn bij het gebruik van neodymiummagneten, omdat hun sterke magnetisme je kan schaden, of ze kunnen de gegevens van je harde schijf of andere overtreden elektronische apparatendie wordt beïnvloed door magnetische velden.

Raad! Je kunt twee magneten scheiden door ze in een horizontale positie te trekken, je zult ze niet in de tegenovergestelde richting kunnen scheiden, omdat hun magnetische veld te sterk is. Ze zijn ook erg breekbaar en breken gemakkelijk.

Stap 7: Koken van de basis

Gebruikte een kleine terracotta pot, die meestal wordt gebruikt om succulent of cactus te groeien. Je kan ook gebruiken keramische pot of houten potAls ze geschikt zijn. Gebruik een boor met een diameter van 8 mm om een \u200b\u200bgat aan de onderkant van de pot te maken, die wordt gebruikt om de DC-slot vast te houden.

Stap 8: 3D-printen drijvend deel

Als je een 3D-printer hebt - geweldig. Je hebt de mogelijkheid om alles mee te doen. Als er geen printer is - wanhoop niet, omdat U kunt een goedkope 3D-printservice gebruiken die nu erg populair is.

Voor laser snijden Bestanden staan \u200b\u200book in het hierboven archief - het bestand Acryliclasercut.dwg (dit is AutoCAD). Acrylic-item wordt gebruikt om magneten en elektromagnets te ondersteunen, de rest - om het oppervlak van de terracotta-pot te bedekken.

Stap 9: Voorbereiding van SS495A Hall Sensormodule

Snijd de PCB-indeling in twee delen, één deel om de Hall Sensor te bevestigen, en de andere aan het LM324-circuit. Bevestig twee magnetische sensoren loodrecht pcb. Gebruik dunne draden Om twee VCC-sensorpennen aan elkaar te verbinden, doe hetzelfde met GND-contacten. Weekendcontacten afzonderlijk.

Stap 10: Op-Amp Chain

Verkocht het nest en de weerstanden aan de bedrukte printplaat, na de regeling, die op dezelfde tijd aandacht schenken om twee potentiometers in één richting te plaatsen voor eenvoudiger kalibratie later. Bevestig LM324 aan de aansluiting en sluit vervolgens de twee uitgangen van de Hall Sensormodule aan op het OP-AMP-circuit.

Twee LM324-draden verbinden met Arduino. Invoer 12 V met ingang 12 in de L298N-module, uitgang 5 in de L298N-module tot 5V potentiometer.

Stap 11: Assembleren elektromagneten

Verzamel elektromagnets op het acrylvel, ze zijn vastgelegd in vier gaten in de buurt van het centrum. Draai de schroeven vast om beweging te voorkomen. Omdat de elektromagneten symmetrisch in het centrum zijn, staan \u200b\u200bze altijd op de palen tegenover, dus de draden op binnenkant elektromagneten zijn samen verbonden en de draden aan buiten Elektromagneten zijn verbonden met L298N.

Stretchdraden onder acrylblad door aangrenzende gaten om verbinding te maken met L298N. Koperdraad bedekt met een geïsoleerde laag, dus je moet het met een mes verwijderen voordat je ze samen kunt solderen.

Stap 12: Touch-module en magneten

Gebruik hete lijm Om de sensormodule tussen elektromagneten te bevestigen, merk op dat elke sensor vierkant moet zijn met twee elektromagneten, één aan de voorkant en de andere op het achterpaneel. Probeer twee sensoren zo centraal mogelijk te kalibreren, zodat ze niet overlappen, wat de sensor het meest effectief zal maken.

De volgende stap is om magneten op te halen acrylbasis. Combinatie van twee magneten D15 * 4 mm en magneet D15 * 3 mm samen om een \u200b\u200bcilinder te vormen, dit zal leiden tot het feit dat de magneten en elektromagneten dezelfde hoogte hebben. Verzamel magneten tussen elektromagneetparen, merk op dat de polen van stijgende magneten hetzelfde moeten zijn.

Stap 13: DC Power Connector en L298N 5V-uitgang

Soldeerde DC-stopcontact met twee draden en gebruik een hitte krimpbuis. De aangesloten DC-voedingsconnector van de invoer van de L298N-module, de uitvoer 5V wordt aangedreven door Arduino.

Stap 14: L298N en Arduino

Sluit de L298N-module aan op Arduino, na het bovenstaande schema:

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

Stap 15: Arduino Pro Mini-programmeur

Aangezien u Arduino Pro. Mini No USB-poort voor een seriële poort, moet u een externe programmeur aansluiten. FTDI BASIC wordt gebruikt om (en stroom) Pro Mini te programmeren.

U kunt zo'n interessant apparaat maken als Levitron. In essentie wordt Levitrone een top of ander voorwerp genoemd, dat in de ruimte stijgt vanwege de actie van het magnetische veld. Levitron is divers. IN klassiek model Een systeem van permanente magneten en een roterende bovenkant wordt gebruikt. Het kookt over magneten bij het roteren vanwege de vorming van een magnetisch kussen eronder.

De auteur besloot om het systeem enigszins te verbeteren, terwijl u Levitron op basis van Arduino bouwt met behulp van elektromagneten. Bij gebruik van dergelijke methoden hoeft de wolf niet te draaien om in de lucht te stijgen.

Een dergelijk apparaat kan worden gebruikt voor verschillende andere zelfgemaakte. Een voorbeeld, het kan een uitstekend lager zijn, omdat het praktisch geen wrijvingskrachten heeft. Ook in zo'n zelfgemaakte, kunt u verschillende experimenten uitvoeren, wel of bekennen.

Materialen en hulpmiddelen voor fabricage:
- microcontroller Arduino. Uno;
- Lineaire Hall Sensor (model UGN3503UA);
- oude transformatoren (voor kronkelende spoelen);
- veldtransistor, weerstanden, condensors en andere elementen (tarieven en stempels zijn aangegeven in het diagram);
- draden;
- Soldeerbout met een soldeer;
- 12V voeding;
- verkeersopstopping;
- Klein neodymium magneet;
- hete lijm;
- de basis voor het wikkelen van spoelen en materialen voor het creëren van een zelfgemaakte behuizing.

Levitron Manufacturing Process:

Stap een. Het maken van de spoel
De spoel zal een elektromagneet zijn, het zal een magnetisch veld maken dat de bovenkant zal aantrekken. Een plug wordt hier uitgevoerd als een kwspel, waarop een neodymiummagneet is bevestigd. In plaats van verkeer kunt u andere materialen gebruiken, maar niet te zwaar.

Wat betreft het aantal beurten in de spoel, hier heeft de auteur zo'n figuur niet genoemd, de spoel ging naar het oog. Als gevolg hiervan was de weerstand ongeveer 12 ohm, de hoogte is 10 mm, de diameter is 30 mm, en de dikte van de gebruikte draad moet 0,3 mm zijn. De kern in de spoel is niet, als u een zwaardere top moet maken, kan de spoel worden uitgerust met een kern.

Stap seconde. De rol van de Hall Sensor
Om de bovenkant in de lucht te stijgen, en niet vasthouden aan de solenoïde, heeft het systeem een \u200b\u200bsensor nodig die de afstand tot de wolf kan meten. De Hall Sensor wordt als een dergelijk item gebruikt. Deze sensor kan het magnetische veld niet alleen vastleggen permanente magneetMaar kan ook de afstand tot eventuele metalen voorwerpen bepalen, aangezien dergelijke sensoren zelf een elektrisch magnetisch veld maken.
Het is dankzij deze sensor dat de wolf altijd op de gewenste afstand van de solenoïde vasthoudt.

Wanneer de bovenkant begint te bewegen van de spoel, verhoogt het systeem de spanning. Omgekeerd, wanneer de bovenkant de solenoïde nadert, verlaagt het systeem de spanning in de spoel en zal het magnetische veld verzwakken.

Er zijn drie uitgangen op de sensor, het is 5V, evenals een analoge uitgang. De laatste maakt verbinding met de ADC Arduino.

Stap drie. We verzamelen het schema en installeren alle elementen
Als een behuizing kan een stuk hout worden gebruikt voor homemelgen, waaraan een eenvoudige beugel is om de spoel vast te maken. Het elektronische circuit is vrij eenvoudig, alles kan worden begrepen door een afbeelding. Elektronica die loopt van de 12V-bron, en aangezien de sensor 5b heeft, verbindt het via een speciale stabilisator, die al in de Arduino-controller is ingebouwd. Maximuminrichting verbruikt de volgorde van één versterker. Wanneer de wolf wordt opgestoken, liggen de huidige kosten in het bereik van 0,3-0,4 A.

Veldtransistor wordt gebruikt om de solenoïde te regelen. De solenoïde zelf verbindt met J1-uitgangen en de eerste pen van de J2-connector moet worden aangesloten op de Arduino PWM. Het schema laat niet zien hoe u de zaalsensor aansluit op de ADC, maar er zou hier geen problemen mee moeten zijn.

Stap vierde. Firmware-controller
Om de controller op de gewenste acties te programmeren, hebt u firmware nodig. Het programma werkt heel eenvoudig. Wanneer waarden het geldige bereik beginnen te laten, verhoogt het systeem de stroom tot het maximum of is volledig uitgeschakeld. In latere opties leek de firmware de mogelijkheid van een gladde spanningsinstelling op de spoel, dus scherpe trillingen van de wolf stopten.

Dat is alles, zelfgemaakt is klaar. Wanneer u het verdiende apparaat voor het eerst start, maar sommige gebreken werden ontdekt. Dus bijvoorbeeld, bij het werken van meer dan 1 minuut, begonnen de spoel en de transistor te verwarmen. In dit verband moet in de toekomst de transistor een radiator installeren of krachtiger worden geplaatst. De spoel zal ook moeten remake maken, meer uitvinden betrouwbaar ontwerpDan alleen de beurten van de draad met hete lijm.

Om de voeding te beschermen tegen de ingangsketens, moet u condensors plaatsen grote tank. De eerste voeding van de auteur op 1,5 a-gebrande 10 seconden als gevolg van sterke spanningsprongen.

In de toekomst is het gepland om het volledige systeem over te dragen aan de voeding in 5V.