Nytårsferien nærmer sig. Og hvordan man kommer til det nye år uden en gave, til slægtninge, familie og venner. Og på samme tid har det gamle ordsprog om, at den bedste gave er en gave, endnu ikke mistet sin relevans gør det selv. Og hvorfor ikke, lad os prøve at gøre nogen til en original nytårsgave.
Det foreslås at gøre den enkleste Levitron som sådan en gave. Magnetisk levitation ser altid imponerende og fortryllende ud. Ved hjælp af en usynlig elektromagnetisk kraft løfter og holder vi en lille neodymmagnet i luften. Den stigende effekt skabes ved at hæve og sænke magneten i et meget lille højdeområde, men med en høj frekvens. I dag kan du selv lave en sådan enhed. Og til dette er det ikke nødvendigt at bruge en masse penge og tid.
I denne artikel overvejer vi skemaet og teknologien til fremstilling af magnetisk levitron fra enkle og billige komponenter.
Skemaet med enheden til magnetisk levitation præsenteret nedenfor.
Princippet for betjening af enheden
Ved hjælp af dette kredsløb skaber spolen L1 et specifikt elektromagnetisk felt, der holder den permanente magnet på sin vægt. Da ligevægtspositionen er ekstremt ustabil, anvendes et automatisk styrings- og styringssystem til at holde magneten i kredsløbet. Positionsovervågningssensoren er en magnetisk kontrolleret sensor MD1, baseret på Hall-effekten. Det er placeret og fastgjort i midten af spolen, fra siden af arbejdsenden.
Funktionen af Hall-sensoren (MD1) består i at sænke udgangssignalet (stift 3) op til nedlukning med en stigning i det statiske eller dynamiske magnetfelt. Med et fald i magnetfeltet er det modsatte sandt. Hall-sensoren fungerer med en lille forsyningsspænding (4 ... 20 V) og lav strøm (3 ... 20 mA), mens den styrer effekttransistoren VT1.
LED1 bruges til visuel styring af enhedens betjening.
VD2-dioden giver højhastighedsdrift af spolen.
Ordningen fungerer som følger.
Når du tænder for enheden, går strømmen gennem spolen L1 og den åbne transistor VT1.
I dette tilfælde skaber spolen et magnetfelt og begynder at tiltrække en permanent magnet. Magneten tiltrækkes af elektromagneten, men stiger, falder den inden for positionssensoren (MD1) og skifter den med dens magnetiske felt. I dette tilfælde tilføres et signal til transistor VT1, der slukker for elektromagneten. Derefter begynder den permanente magnet at falde, men efter at have forladt sensorens følsomhedszone tænder den igen for elektromagneten. I dette tilfælde tvinges magneten igen til at bevæge sig til elektromagneten. Således oscillerer den permanente magnet kontinuerligt omkring et punkt defineret af systemet.
For at forhindre, at den permanente magnet kan vende sig under svingninger, stabiliseres dens position for eksempel ved at fastgøre noget til den nedenunder. Når magneten vælter, skifter dens pol, vendt mod MD1-positionssensoren, og kredsløbet holder op med at fungere, da sensoren kun styres af magnetens sydpol.
Enhedsproduktion
1. Grundlaget for Levitron-enheden bestemmes af en elektromagnetspole. Hendes valg vil i vid udstrækning bestemme enhedens design.
Spolen kan fremstilles uafhængigt. Det er nok at vinde 500 ... 600 omdrejninger af emaljeret tråd med en diameter på 0,3 ... 0,4 mm ned på røret (ca. 20 meter ledning kræves). Hvis du vil bruge en sådan enhed, kan du bruge en strømforsyning eller oplader med en spænding på 5 - 9 volt.
Det er muligt at bruge en eksisterende industrispole. Samtidig er det ønskeligt at kende dens nominelle forsyningsspænding og at vælge en passende strømkilde i fremtiden.
I vores tilfælde kræves en kompakt design af enheden til en original gave, så der blev valgt en lille relæspole.
2. Ud over spolen har vi brug for en felteffekttransistor, for eksempel IRFZ44N eller en anden lignende MOSFET, igen, afhængigt af parametrene for den brugte spole. I vores tilfælde bruges IRF630-transistoren, der forblev på et stykke tavle efter bortskaffelse af videoudstyr.
Du har også brug for en Hall-sensor, for eksempel type A3144, AH443 eller en anden, der fungerer i lignende tilstande. I dette tilfælde blev den billige sensor, der findes i butikken, model HAL 508 UA-A-2-B-1-00, brugt.
Vi underbemand enheden med resten af de købte radiokomponenter ifølge ovenstående diagram.
3. For at kontrollere og justere driften af Levitron samler vi den venstre del af ovennævnte kredsløb, med undtagelse af modstanden R2 og med en ændring i den nominelle værdi fra R3 til 330 ohm. Den højre side af kredsløbet er enhedens strømkilde, og i denne version er det ikke nødvendigt. Det er mere praktisk at samle og teste kredsløbet på et universelt kredsløbskort, men da den eksisterende transistor allerede var loddet sammen med radiatoren på et stykke af kredsløbskortet i en passende størrelse loddes jeg kredsløbet ved siden af.
4. Saml spolen. Vi placerer Hall-sensoren og fikserer den midlertidigt i midten af hullet, i bunden af spolen.
5. Test af enheden. Vi fastgør spolen i en bestemt afstand fra bordets overflade. Derefter kan den magnetiske levitation enhed tændes. Da spolen i det tidligere nævnte relæ har en viklingsmodstand på 210 ohm og er designet til jævnspænding på 12V, forbinder vi den til den passende strømkilde.
Derefter er det nødvendigt at bestemme, hvilken side der skal orientere den permanente neodymmagnet til elektromagneten. Vi tænder for levitronen (lysdioden skal lyse op) og bringe magneten til bunden af spolen, fra siden af Hall-sensoren. Hvis magneten tiltrækkes af spolen, og LED slukkes, orienteres magneten korrekt, men hvis magnetfeltet i spolen skubber den ud, skal magneten drejes. Hvis lysdioden ikke slukker, er det nødvendigt at udskifte spolens ender, dvs. når magneten tilsluttes til begge sider. skift hendes stænger. Når det gøres korrekt, samler den elektromagnetiske kraft op magneten og holder den i luften. Glem ikke at stabilisere magnetens position, så den ikke vælter under svingninger. I dette tilfælde blev der anvendt en neodymiumringmagnet med en diameter på 7 mm og en tykkelse på 1 mm, taget fra en mikrohøretelefon. For at stabilisere det er et stykke isolerende tape limet på den ene side af magneten nok.
Note. De første test med denne spole var ikke vellykkede. Kernen i relæspolen amplificerede magnetfeltet, men udøvede også sin indflydelse, når spolen blev slukket. Under opsætningen var magnetpositionen ikke stabil, eller magneten blev tiltrukket af kernen med spolen slukket. Da kernen blev fjernet fra spolen, stabiliserede processen sig, som det kan ses på billedet.
6. Opgrader enheden. Yderligere test afslørede nogle mangler. For det første behovet for en ekstra strømkilde, der øger kompleksiteten og størrelsen og ikke tilføjer gave til originalitet. For det andet, med stigende flyvningsområde (afstand fra spolen), skal du øge forsyningsspændingen, og dette fører til uønsket opvarmning af spolen.
Det er naturligvis muligt at dvæle ved denne mulighed ved at bruge de opnåede muligheder. Det er kun tilbage at "pakke" enheden i en anstændig sag.
7. Du kan oprette den anden version af enheden ved at udskifte spolen med en højere spænding (men med et lavere strømforbrug) og oprette en ekstra indbygget transformerfri strømforsyning. Et komplet diagram over denne enhed er givet i begyndelsen af artiklen.
Den anden version af spolen fra et importeret relæ er designet til en spænding på 110 volt og har en viklingsmodstand på 4700 Ohms. Vi kompletterer enheden med dele i henhold til skemaet.
8. Vi producerer en transformerløs strømforsyning (højre side af kredsløbet). Den konverterer en vekselstrøm på 220 volt til den spænding, vi har brug for - ca. 100 volt (bestemt af Zener-dioden VD3) af en lille jævnstrøm (bestemt af kapacitansen for en kondensator C3 af typen K73-17). En sådan PSU har fordele - et simpelt kredsløb og små dimensioner. Men det har også en ulempe - der er fare for elektrisk stød, når det kommer i kontakt med dele på den tændte enhed. Med forbehold for sikkerhedsforskrifterne er fraværet af galvanisk isolering i et fuldt isoleret udstyr sikkert.
9. Som kabinet til Levitron bruger vi parring i størrelse, en patron fra en udbrændt lysstofforesparende lampe og et lysdiffusivt låg fra en LED-lampe. Vi placerer og danner et kredsløb på brættet i henhold til de indvendige dimensioner af patronen, lodder pladen til terminalerne på patronen.
Da udjævningskondensatoren C2 ikke er inkluderet i patronen, skal du installere den på Levitron-kortet. Vi fjerner også transistorens radiator, da det med en lav belastning er valgfrit.
10. Saml enheden på stativet og test.
I dette tilfælde blev der anvendt en ringneodymmagnet med en diameter på 10 mm og en tykkelse på 3 mm. Sæt MD1-sensoren i midten af spolen og fastgør den med et stykke skum. Ved at bevæge Hall-sensoren opnår vi en stabil svævning af magneten i den maksimale afstand fra spolen. Vi fastlægger sensorens position i forhold til spolen.
11. Efter installation af Levitron samles og limes enheden. For at give enheden en større effekt af en LED-lampe, kan du tilføje 2-3 permanent på LED'er med begrænsende modstande inde i lampeskærmen. For at sikre varmeafledning skal du sørge for ventilationshuller i patronen, hvis de ikke var forsynet med udformningen af den tidligere lampe.
For at skabe en indhyllende skyhøje effekt kan magneten være tilsløret med en slags lysfigur, f.eks. Konturen af en møll.
