Levitron, kuten tiedätte, on yläosa, joka pyörii ilmassa laatikon yläpuolella, jossa magneettikentän lähde toimii. Levitron voidaan valmistaa suositusta hall-anturista.
Mikä on Levitron
HUOMIO! Löysin täysin yksinkertaisen tavan vähentää polttoaineenkulutusta! Etkö usko minua? Automekaanikko, jolla on 15 vuoden kokemus, ei myöskään uskonut ennen kuin kokeili sitä. Ja nyt hän säästää 35 000 ruplaa vuodessa bensiinistä!
Levitron on lelu. Ei kannata ostaa, jos tietää valmistusvaihtoehdot kotitekoinen laite... Tällaisen Levitronin suunnittelussa ei ole mitään monimutkaista, jos siellä on esimerkiksi tavallinen hall-anturi, joka on ostettu esimerkiksi autojen jakelijalle ja jätetty tulevaa käyttöä varten.
Sinun tulee olla tietoinen siitä, että levitaation vaikutus havaitaan aina melko kapealla alueella. Tällaiset realiteetit rajoittavat jonkin verran käsityöläisten toimintavapautta, mutta kärsivällisyyttä ja aikaa käyttämällä voit aina konfiguroida Levitronin tehokkaasti ja tehokkaasti. Hän ei käytännössä putoa tai hyppää.
Hall anturi Levitron
Levitron hall-anturiin ja idea sen tekemisestä on yksinkertainen, kuten kaikki nerokas. Magneettikentän voimakkuuden vuoksi pala mitä tahansa materiaalia, jolla on sähkömagneettisia ominaisuuksia, nousee ilmaan.
Ilmassa nousevan "leikuvan" vaikutuksen luomiseksi yhteys suoritetaan korkealla taajuudella. Toisin sanoen magneettikenttä ikään kuin nostaa ja heittää materiaalia.
Laitteen kaavio on liian yksinkertainen, ja jopa koulupoika, joka ei ole istunut fysiikan tunteja turhaan, pystyy rakentamaan kaiken itse.
- Tarvitsemme LEDin (sen väri valitaan yksilöllisten mieltymysten mukaan).
- RFZ 44N -transistorit (vaikka mikä tahansa kenttälaite, joka on lähellä näitä parametreja, käy).
- Diodi 1N 4007.
- 1k ohmin ja 330 ohmin vastukset.
- Itse asiassa itse hall-anturi (A3144 tai muu).
- Kuparikäämilanka, jonka koko on 0,3-0,4 mm (noin 20 metriä riittää).
- Neodyymimagneetti 5x1 mm tabletin muodossa.
- 5 voltin laturi suunniteltu matkapuhelimelle.
Nyt yksityiskohtaisesti kokoonpanon suorittamisesta:
- Sähkömagneetin kehys on valmistettu täsmälleen samoilla parametreilla kuin valokuvassa. 6 mm - halkaisija, noin 23 mm - käämin pituus, 25 mm - posken halkaisija marginaalilla. Kehys on valmistettu pahvista ja tavallisesta muistikirjan arkki käyttämällä superliimaa.
- Kuparilangan pää kiinnitetään kelaan ja kierretään sitten (noin 550 kierrosta). Ei ole väliä mihin suuntaan tuuli. Myös langan toinen pää on kiinnitetty, kun taas kela on asetettu sivuun.
- Juotamme kaiken kaavion mukaan.
- Hall-anturi juotetaan johtoihin ja laitetaan sitten kelaan. On tarpeen asettaa se kelan sisään, kiinnittää se improvisoiduilla keinoilla.
Huomio. Anturin herkän alueen (voit määrittää sen hall-anturin dokumentaatiosta) on oltava maanpinnan suuntainen. Siksi on suositeltavaa taivuttaa tätä kohtaa hieman ennen anturin työntämistä kelaan.
- Kela on ripustettu, se saa virtansa aiemmin juotetun levyn kautta. Kela kiinnitetään jalustaan.
Nyt voit tarkistaa, kuinka Levitron toimii. Mikä tahansa sähköistetty materiaali voidaan tuoda kelaan alhaalta. Kela joko vetää puoleensa tai hylkii sen napaisuudesta riippuen. Mutta tarvitsemme materiaalin roikkumaan ilmassa, kellumaan. Näin on, jos materiaalin muoto ei ole liian pieni kelaan nähden.
Huomautus. Jos pillerimagneetti on pieni, se ei leiju kovin tehokkaasti. Se voi pudota. Työn puutteiden poistamiseksi on tarpeen siirtää materiaalin painopiste pohjaan - tavallinen paperi sopii kuormaksi.
Mitä tulee LEDiin, sitä ei tarvitse asentaa. Toisaalta, jos haluat enemmän tehostetta, voit järjestää taustavalaistun esityksen.
Kotitekoinen Levitron klassisella muotoilulla ilman anturia
Kuten näette, hall-anturin läsnäolon ansiosta oli mahdollista tehdä varsin näyttävä lelu. Tämä ei kuitenkaan tarkoita ollenkaan, etteikö ilman anturia tulisi toimeen. Päinvastoin, kotitekoinen Levitron klassisessa versiossa, tämä on vain iso magneetti kaiuttimesta (halkaisija 13-15 cm) ja pieni rengasmagneetti yläosaan (halkaisija 2-3 cm), ilman anturia.
Yläosan akseli on yleensä valmistettu vanha kynä tai lyijykynällä. Tärkeintä on, että sauva valitaan niin, että se sopii tiukasti rengasmagneetin keskelle. Ylimääräinen osa kahvasta leikataan sitten irti (noin 10 cm pitkä, yhdessä kiinnitetyn magneetin kanssa, jota tarvitset).
Klassinen Levitron-valmistussuunnitelma edellyttää myös tusinaa paksusta paperista leikattua aluslevyä. Mihin niitä tarvitaan? Jos yllä olevassa tapauksessa käytettiin myös paperia, ja kuten muistamme - painopisteen siirtämiseen alaspäin tai yksinkertaisemmin säätöön. Se on sama täällä. Aluslevyjä tarvitaan ihanteellisen yläosan asettamiseen (tarvittaessa ne istutetaan tangon rengasmagneetin jälkeen).
Huomio. Jotta kotitekoinen toppi leijuisi täydellisesti, aluslevyillä säätämisen lisäksi sinun ei pidä sekoittaa napaisuutta. Toisin sanoen, kohdista rengasmagneetti samaan linjaan suuren magneetin kanssa.
Mutta siinä ei vielä kaikki. Sekä ensimmäisessä tapauksessa (käyttämällä Hall-anturia) että toisessa on saavutettava vetovoimalähteen ihanteellinen tasaisuus. Toisin sanoen, aseta suuri magneetti täysin tasaiselle pinnalle. Tämän saavuttamiseksi hae puiset lasinaluset eri paksuisia. Jos magneetti ei istu tasaisesti, jalustat sijoitetaan yhdelle tai useammalle sivulle, jolloin tasaisuus säädetään.
Alusta Levitrons
Levitronin alustakaavio erottuu pääsääntöisesti yhden, vaan usean lähdemagneetin läsnäolosta. Tässä tapauksessa ilmassa kelluva materiaali tai kansi pyrkii putoamaan jollekin magneetista, joka on siirtynyt pystyakselista. Tämän välttämiseksi sinun on voitava säätää keskipainovoimavyöhykettä ja tehdä se täydellisesti.
Ja tässä samat kelat tulevat apuun, sisälle asetettu hall-anturi. Olkoon tällaisia keloja kaksi, ja ne tulisi sijoittaa tarkalleen alustan keskelle, magneettien väliin. Kaaviossa se näyttää tältä (1 ja 2 ovat magneetteja).
Kaaviosta käy selväksi, että kelojen ohjauksen tarkoituksena on luoda vaakasuora voima, painopiste. Tätä voimaa kutsutaan muodollisesti Fss, ja se suuntautuu tasapainoakselille, kun tapahtuu siirtymä, joka on kaaviossa merkitty X:llä.
Jos kytket käämit niin, että pulssi muodostaa vyöhykkeen, jolla on käänteinen napaisuus, bias-ongelma voidaan ratkaista. Jokainen fyysikko vahvistaa tämän.
Mikä tahansa vanha DVD-soitin valitaan koteloksi Levitron-alustan rakentamiseen. Siitä poistetaan kaikki "sisäosat", magneetit ja kelat asennetaan ja kauneustarkoituksessa yläosa suljetaan käytännöllisellä kannella, joka on valmistettu ohuesta läpinäkyvästä materiaalista (joka päästää magneettikentän läpi).
Hall-anturien tulee työntyä alustan aukkojen läpi, ne tulee juottaa taipumattomiin liittimen jalkoihin.
Mitä tulee magneeteihin, ne voivat olla pyöreitä elementtejä, joiden paksuus on 4 mm. On toivottavaa, että yksi magneeteista on halkaisijaltaan suurempi kuin toinen. Esimerkiksi 25 ja 30 mm.
Siellä on lisää monimutkaisia vaihtoehtoja levitronit, jotka on valmistettu pienen maapallon sisällä olevan yläosan purkamissuunnitelman mukaisesti. Nämä levitronit voidaan rakentaa myös halliantureilla - tehokkailla komponenteilla, jotka ovat mullistaneet autoteollisuuden ja muut ihmisen toiminnan alueet.
Tämän oppitunnin idea on saanut inspiraationsa japanilaisten tekemästä Kickstarter-joukkorahoitusalustan "Air Bonsai" -projektista, joka on todella kaunis ja salaperäinen.
Mutta mikä tahansa arvoitus voidaan selittää, jos katsot sisään. Itse asiassa se on magneettista levitaatiota, kun ylhäältä leijuu esine ja piirin ohjaama sähkömagneetti. Yritetään yhdessä toteuttaa tämä mystinen projekti.
Huomasimme, että Kickstarter-piiri oli melko monimutkainen, ilman mikro-ohjainta. Hänen analogista piiriään ei löytynyt. Itse asiassa, jos katsot tarkemmin, levitaation periaate on melko yksinkertainen. Sinun on saatava magneettinen kappale "kellumaan" toisen magneettikappaleen päällä. Pääasiallisena jatkotyönä oli estää levitoivan magneetin putoaminen.
On myös ehdotettu, että tämän tekeminen Arduinon kanssa on itse asiassa paljon helpompaa kuin yrittää ymmärtää japanilaisen laitteen kaaviota. Itse asiassa kaikki osoittautui paljon yksinkertaisemmaksi.
Magneettinen levitaatio koostuu kahdesta osasta: pohjaosasta ja kelluvasta (levitoivasta) osasta.
Pohja
Tämä osa on alaosassa, joka koostuu magneetista pyöreän magneettikentän luomiseksi ja sähkömagneeteista tämän magneettikentän ohjaamiseksi.
Jokaisella magneetilla on kaksi napaa: pohjoinen ja etelä. Kokeet osoittavat, että vastakohdat vetävät puoleensa ja samat navat hylkivät. Neljä lieriömäistä magneettia on sijoitettu neliöön ja niillä on sama napaisuus muodostaen pyöreän magneettikentän ylöspäin työntäen ulos minkä tahansa magneetin, jonka välissä on sama napa.
Sähkömagneetteja on yleensä neljä, ne on sijoitettu neliöön, kaksi symmetristä magneettia muodostavat parin ja niiden magneettikenttä on aina vastakkainen. Hall-anturi ja piiriohjauksen sähkömagneetit. Luomme sähkömagneeteille vastakkaisia napoja niiden läpi kulkevalla virralla.
Kelluva osa
Osa sisältää pohjan yläpuolella kelluvan magneetin, johon mahtuu pieni ruukku tai muita esineitä.
Ylhäältä tulevaa magneettia nostaa alempien magneettien magneettikenttä, koska niillä on samat navat. Hän kuitenkin yleensä kaatuu ja vetää puoleensa toisiaan. Estääkseen magneetin yläosan kääntymisen ja putoamisen, sähkömagneetit luovat magneettikenttiä työntämistä tai vetämistä varten tasapainottaakseen kelluvaa osaa Hall-efektianturin ansiosta. Sähkömagneetteja ohjataan kahdella akselilla X ja Y, jolloin ylämagneetti pysyy tasapainossa ja kelluu.
Sähkömagneettien ohjaaminen ei ole helppoa ja vaatii PID-säätimen, jota käsitellään yksityiskohtaisesti seuraavassa vaiheessa.
Vaihe 2: PID-säädin (PID)
Wikipediasta: "PID-säädin on säätösilmukassa oleva laite, jossa on takaisinkytkentä. Sitä käytetään automaattisissa ohjausjärjestelmissä ohjaussignaalin tuottamiseen, jotta transienttiprosessin tarkkuus ja laatu saavutetaan. PID-säädin generoi ohjaussignaalin, joka on kolmen termin summa, joista ensimmäinen on verrannollinen tulosignaalin ja signaalin väliseen eroon. palautetta(virhesignaali), toinen on virhesignaalin integraali ja kolmas on virhesignaalin johdannainen."
Yksinkertaisesti sanottuna: "PID-säädin laskee "virhearvon" mitatun [Input]:n ja halutun asetuksen välisenä erotuksena. Ohjain yrittää minimoida virheen säätämällä [lähtö].
Joten kerrot PID:lle, mitä mitataan (syöttö), minkä arvon haluat ja muuttujan, joka auttaa tuon arvon ulos. PID-säädin säätää sitten lähtöä niin, että tulo on yhtä suuri kuin asetus.
Esimerkiksi: autossa meillä on kolme arvoa (Input, Installation, Output) - nopeus, haluttu nopeus ja vastaavasti kaasupolkimen kulma.
Tässä projektissa:
- Tulo on Hall-anturin reaaliaikainen arvo, jota päivitetään jatkuvasti kelluvan magneetin paikan muuttuessa reaaliajassa.
- Asetuspiste on hall-anturin arvo, joka mitataan kelluvan magneetin ollessa tasapainoasennossa, magneettien pohjan keskellä. Tämä indeksi on kiinteä eikä muutu ajan myötä.
- Lähtösignaali on sähkömagneettien ohjauksen nopeus.
Kiitos Arduino-yhteisölle erittäin helppokäyttöisen PID-kirjaston kirjoittamisesta. Lisätietoja Arduino PID:stä on Arduinon virallisella verkkosivustolla. Meidän on käytettävä paria Arduino PID-säätimiä, yksi X-akselille ja toinen Y-akselille.
Vaihe 3: tarvikkeet
Oppitunnin tarvikeluettelo osoittautuu kunnolliseksi. Alla on luettelo komponenteista, jotka sinun tulee ostaa tätä projektia varten. Varmista, että sinulla on kaikki ennen aloittamista. Jotkut komponenteista ovat erittäin suosittuja ja löydät ne luultavasti omasta varastostasi tai kodistasi.
Vaihe 4: Työkalut
Tässä on luettelo yleisimmin käytetyistä työkaluista:
- Juotin
- Käsisaha
- Yleismittari
- Porata
- Oskilloskooppi (valinnainen, voit käyttää yleismittaria)
- Pöytäporakone
- Kuuma liima
- Pihdit
Vaihe 5: LM324 Op-amp, L298N-ohjain ja SS495a
LM324 Op-amp
Operaatiovahvistimet (operaatiovahvistimet) ovat eräitä tärkeimmistä, laajimmin käytetyistä ja monipuolisimmista nykyisistä käytössä olevista piireistä.
Käytämme Hall-anturin signaalin vahvistamiseen operaatiovahvistinta, jonka tarkoituksena on lisätä herkkyyttä niin, että arduino tunnistaa helposti muuttuvan magneettikentän. Muutaman mV:n muuttaminen hall-anturin lähdössä vahvistimen läpi kulkemisen jälkeen voi muuttua useilla sadoilla yksiköillä Arduinossa. Tämä on tarpeen PID-säätimen tasaisen ja vakaan toiminnan varmistamiseksi.
Yleisin valitsemamme operaatiovahvistin on LM324, se on halpa ja voit ostaa sen mistä tahansa elektroniikkaliikkeestä. LM324:ssä on 4 sisäistä vahvistinta, jotka mahdollistavat sen joustavan käytön, mutta tähän projektiin tarvitaan vain kaksi vahvistinta, yksi X-akselille ja yksi Y-akselille.
L298N moduuli
L298N kaksois H-siltaa käytetään yleisesti säätämään kahden moottorin nopeutta ja suuntaa tasavirta tai ohjaa helposti yhtä bipolaarista askelmoottoria. L298N:tä voidaan käyttää 5-35 VDC moottoreiden kanssa.
Mukana on myös sisäänrakennettu 5V säädin, joten jos syöttöjännite on 12V asti, voit kytkeä myös 5V virtalähteen kortilta.
Tämä projekti käyttää L298N:ää kahden solenoidikelaparin ohjaamiseen ja käyttää 5 V:n ulostuloa Arduinon ja Hall-anturin virransyöttöön.
Moduulien rajaus:
- Ulos 2: sähkömagneettipari X
- Ulos 3: sähkömagneettipari Y
- Tehotulo: DC 12V tulo
- GND: Maa
- 5v lähtö: 5v Arduino- ja Hall-antureille
- EnA: Ottaa käyttöön PWM-signaalin lähdölle 2
- In1: Ota käyttöön lähdölle 2
- In2: Ota käyttöön Out 2:ssa
- In3: Ota käyttöön lähdölle 3
- In4: Ota käyttöön lähdölle 3
- EnB: Ottaa PWM-signaalin käyttöön Out3:lle
Arduino-liitäntä: meidän on poistettava 2 hyppyjohdinta nastoista EnA ja EnB, sitten kytkettävä 6 nastaa In1, In2, In3, In4, EnA, EnB Arduinoon.
SS495a Hall-anturi
SS495a on lineaarinen Hall-anturi analogisella lähdöllä. Huomaa ero analogisen lähdön ja digitaalilähdön välillä, et voi käyttää digitaalisella lähdöllä varustettua anturia tässä projektissa, sillä on vain kaksi tilaa 1 tai 0, joten et voi mitata magneettikenttien lähtöä.
Analoginen anturi tuottaa jännitealueelle 250 - Vcc, jonka voit lukea Arduinon analogisella sisääntulolla. Magneettikentän mittaamiseen sekä X- että Y-akselilla tarvitaan kaksi Hall-anturia.
Vaihe 6: NdFeB (neodyymi-rauta-boori) neodyymimagneetit
Wikipediasta: "Neodyymi - kemiallinen alkuaine, harvinainen maametalli, hopeanvalkoinen kultaisella sävyllä. Kuuluu lantanidien ryhmään. Hapeutuu helposti ilmassa. Sen löysi vuonna 1885 itävaltalainen kemisti Karl Auer von Welsbach. Sitä käytetään alumiinin ja magnesiumin seosten komponenttina lentokoneissa ja raketeissa.
Neodyymi on metalli, joka on ferromagneettinen (erityisesti sillä on antiferromagneettisia ominaisuuksia), mikä tarkoittaa, että se voidaan raudan tavoin magnetoida magneetiksi. Mutta sen Curie-lämpötila on 19 K (-254 °C), joten sisään puhdas muoto sen magnetismi ilmenee vain äärimmäisenä matalat lämpötilat... Neodyymiyhdisteillä, joissa on siirtymämetalleja, kuten rautaa, voi kuitenkin olla huomattavasti korkeampi Curie-lämpötila huonelämpötila ja niitä käytetään neodyymimagneettien valmistukseen.
Vahva on sana, jota käytetään kuvaamaan neodyymimagneettia. Et voi käyttää ferriittimagneetteja, koska niiden magnetismi on liian heikko. Neodyymimagneetit ovat paljon kalliimpia kuin ferriittimagneetit. Pohjassa käytetään pieniä magneetteja, kelluvassa / leijuvassa osassa suuria magneetteja.
Huomio! Sinun on oltava varovainen käytettäessä neodyymimagneetteja, koska niiden voimakas magnetismi voi vahingoittaa sinua tai ne voivat rikkoa tietosi. kiintolevy tai muita elektroniset laitteet magneettikenttien vaikutuksesta.
Neuvoja! Voit erottaa kaksi magneettia vetämällä niitä vaakasuoraan, et voi erottaa niitä vastakkaiseen suuntaan, koska niiden magneettikenttä on liian voimakas. Ne ovat myös erittäin hauraita ja rikkoutuvat helposti.
Vaihe 7: valmistele pohja
Käytettiin pientä terrakottaruukkua, jota käytetään yleisesti sukulenttien tai kaktuksen kasvattamiseen. Voit myös käyttää keraaminen ruukku tai tarvittaessa puinen ruukku. Käytä 8 mm:n poranterää tehdäksesi kattilan pohjalle reikä, jota käytetään DC-liittimen pitämiseen.
Vaihe 8: 3D-tulosta kelluva osa
Jos sinulla on 3D-tulostin, hienoa. Sinulla on kyky tehdä kaikkea sen kanssa. Jos tulostinta ei ole, älä ole epätoivoinen, koska voit käyttää halpaa 3D-tulostuspalvelua, joka on tällä hetkellä erittäin suosittu.
varten laserleikkaus tiedostot ovat myös yllä olevassa arkistossa - tiedosto AcrylicLaserCut.dwg (tämä on autocad). Akryylipala tukee magneetteja ja sähkömagneetteja, loput käytetään terrakottaruukun pinnan peittämiseen.
Vaihe 9: Valmistele SS495a Hall-anturimoduuli
Leikkaa piirilevyn asettelu kahtia, joista toinen kiinnittää Hall-anturin ja toinen LM324-piiriin. Kiinnitä kaksi magneettianturia kohtisuoraan painettu piirilevy... Käyttää ohuet johdot liittääksesi VCC-anturien kaksi nastaa yhteen, tee sama GND-nastojen kanssa. Lähtöliittimet ovat erilliset.
Vaihe 10: operaatiovahvistinpiiri
Juota kanta ja vastukset piirilevyyn kaavion mukaisesti ja varmista, että asetat kaksi potentiometriä samaan suuntaan, jotta kalibrointi on helpompaa myöhemmin. Liitä LM324 liittimeen ja liitä sitten Hall-anturimoduulin kaksi lähtöä op-amp-piiriin.
Liitä LM324:n kaksi lähtöjohtoa Arduinoon. 12V tulo ja 12V L298N-moduuli, 5V ulostulo L298N-moduulista 5V potentiometriin.
Vaihe 11: Sähkömagneettien kokoaminen
Kokoa sähkömagneetit akryylilevylle, ne on kiinnitetty neljään reikään lähellä keskustaa. Kiristä ruuvit liikkumisen välttämiseksi. Koska sähkömagneetit ovat keskellä symmetrisiä, ne ovat aina vastakkaisilla navoilla, joten johdot ovat päällä sisällä sähkömagneetit on kytketty toisiinsa ja johdot kytketty ulkopuolella sähkömagneetit on kytketty L298N:ään.
Vedä akryylilevyn alla olevat johdot viereisten reikien läpi liittääksesi ne L298N:ään. Kuparilanka on päällystetty eristetyllä kerroksella, joten sinun on poistettava se veitsellä ennen kuin voit juottaa ne yhteen.
Vaihe 12: anturimoduuli ja magneetit
Käyttää kuuma liima Kiinnitä anturimoduuli sähkömagneettien väliin huomioimalla, että jokaisen anturin on oltava neliömäinen kahdella sähkömagneetilla, yksi edessä ja toinen takana. Yritä kalibroida kaksi anturia mahdollisimman keskitetysti, jotta ne eivät mene päällekkäin, mikä tekee anturista tehokkaimman.
Seuraava askel on kerätä magneetit päälle akryylipohja... Yhdistämällä kaksi D15 * 4 mm magneettia ja D15 * 3 mm magneetti yhteen muodostamaan sylinterin, magneetit ja sähkömagneetit ovat samankorkuisia. Kokoa magneetit sähkömagneettiparien väliin, huomioi, että ylöspäin suuntautuvien magneettien napojen on oltava samat.
Vaihe 13: DC-virtaliitin ja L298N 5 V -lähtö
Juota tasavirtaliitin kahdella johdolla ja käytä kutisteletkua. Kytketty DC-virtaliitin L298N-moduulin tuloon, sen 5 V ulostulo syöttää virtaa Arduinoon.
Vaihe 14: L298N ja Arduino
Liitä L298N-moduuli Arduinoon yllä olevan kaavion mukaisesti:
L298N → Arduino
5V → VCC
GND → GND
EnA → 7
B1 → 6
B2 → 5
B3 → 4
B4 → 3
EnB → 2
Vaihe 15: Arduino Pro Mini -ohjelmoija
Koska Arduino pro minissä ei ole USB-sarjaporttia, sinun on liitettävä ulkoinen ohjelmoija. FTDI Basicia käytetään Pro Minin ohjelmoimiseen (ja virransyöttöön).
Magneettinen levitaatio näyttää aina vaikuttavalta ja lumoavalta. Nykyään et voi vain ostaa tällaista laitetta, vaan myös tehdä sen itse. Ja sellaisen magneettisen levitaatiolaitteen luomiseksi ei tarvitse kuluttaa paljon rahaa ja aikaa siihen.
V tätä materiaalia esitetään kaavio ja ohjeet magneettisen levitaattorin kokoamiseen edullisista komponenteista. Itse kokoonpano kestää enintään kaksi tuntia.
Tämän Levitron-nimisen laitteen idea on hyvin yksinkertainen. Sähkömagneettinen voima nostaa palan magneettista materiaalia ilmaan, ja leijuvan vaikutuksen aikaansaamiseksi esinettä nostetaan ja lasketaan hyvin pienellä korkeusalueella, mutta erittäin suurella taajuudella.
Levitronin kokoamiseen tarvitaan vain seitsemän komponenttia, mukaan lukien kela. Alla on kaavio magneettisesta levitaatiolaitteesta.
Joten, kuten kaaviosta nähdään, tarvitsemme kelan lisäksi kenttätransistorin, esimerkiksi IRFZ44N tai muu vastaava MOSFET, HER207-diodi tai jotain 1n4007, 1K ohm ja 330 ohm vastukset, A3144 Hall-anturi ja valinnainen merkkivalo. Kela voidaan valmistaa itsenäisesti, tätä varten tarvitset 20 metriä lankaa, jonka halkaisija on 0,3-0,4 mm. Voit ottaa 5 V laturin virtapiiriin.
Kelan valmistamiseksi sinun on otettava pohja, jonka mitat ovat seuraavassa kuvassa. Kelallemme riittää 550 kierrosta. Käämityksen jälkeen kela kannattaa eristää jollain sähköteipillä.
Juota nyt melkein kaikki komponentit paitsi Hall-anturi ja kela pieneen levyyn. Aseta Hall-anturi kelassa olevaan reikään.
Kiinnitä kela siten, että se on pinnan yläpuolella tietyllä etäisyydellä. Sen jälkeen päälle Tämä laite magneettinen levitaatio voi tarjota virtaa. Ota pieni pala neodyymimagneettia ja vie se kelan pohjalle. Jos kaikki tehdään oikein, sähkömagneettinen voima poimii sen ja pitää sen ilmassa.
Jos tämä laite ei toimi sinulle, tarkista anturi. Sen herkän osan eli litteän puolen, jossa on merkinnät, tulee olla yhdensuuntainen maan kanssa. Myös levitaatiossa tabletin muoto, joka on luontainen useimmille myydyille neodyymimagneeteille, ei ole menestynein. Jotta painopiste ei "kävele", sinun on siirrettävä se magneetin pohjalle kiinnittämällä siihen jotain, joka ei ole liian raskasta, mutta ei liian kevyttä. Voit esimerkiksi lisätä palan pahvia tai paksua paperia, kuten ensimmäisessä kuvassa.
Joissakin edistyneissä myymälöissä voi nähdä mainoksilla varustettuja osastoja, jotka näyttävät mielenkiintoisia tehosteita, kun jokin ikkunasta tai tuotekuvallinen esine leijuu. Rotaatiota lisätään joskus. Mutta tällainen asennus pystyy tekemään jopa henkilön, jolla ei ole paljon kokemusta kotitekoisista tuotteista. Tätä varten tarvitset neodyymimagneetin, joka löytyy tietokonelaitteiden varaosista.
Magneetin ominaisuudet ovat hämmästyttäviä. Yhtä näistä samoja napoja hylkivistä ominaisuuksista käytetään esineissä, joita käytetään magneettisena levitaatiojunana, hauskoina leluina tai näyttävien design-esineiden pohjana jne. Kuinka tehdä magneetteihin perustuva leijuva esine?
Magneettinen levitaatio videolla
Huippulevitaatio viiden pisteen neodyymimagneeteilla. Magneettinen levitaatio, magnétismo, magneettinen kokeilu, truco magnética, moto perpetuo, hämmästyttävä peli. Viihdyttävää fysiikkaa.
Keskustelu
haukka
Kun magneetti pyörii, levitaatio on läsnä, ja jos magneetin kierrokset laskevat, se putoaa kiertoradalta ... oikeuttavat tämän vaikutuksen. Magneettien välinen vuorovaikutus magneettikenttien välillä on selvä, mutta mikä on pyörimisen rooli. Magneetti voidaan pitää ilmassa kelojen vaihtelevan magneettikentän avulla.
pukla777
Ole hyvä ja käsittele aihetta - vauhtipyörägeneraattori. Uskon, että hänestä on hyötyä käytännön sovellus... Lisäksi se on kuvattu videossasi pitkään, mutta hyvin vähän ja ilman tietoa.
RussiaPrezident
Mitä jos:
Laukaise tämä toppi ja jonkinlainen kuutio ja luo sinne Tyhjiö, idean mukaan ei tule ilmanvastusta ja se pyörii melkein loputtomasti! Ja jos ei, ja kupari on oikein kierretty ja poistaa energiaa?
Jevgeni Petrov
Luin kommentteja, olen yllättynyt mikä lanka!? Kaikki on siellä magneettina toppina, hänelle annettiin turkki. energia on huipun jatkuva magneettikenttä, jonka pyöriessä magneettikenttä pyörii, mutta pääasia on miten! Magneeteissa olevat domeenit on pakattu epätasaisesti, tämä ei ole teknisesti mahdollista, joten passiivinen magneetti ei itse voi pysyä magneettityynyllä, se menee pois kauemmin vahva puoli joissa ero on yleensä niukka, joten kentän kierto ei salli tätä.
Viacheslav Subbotin
Toinen idea, mitä jos laser paistaa jatkuvasti toiselta puolelta? Muuttuuko kärjen pyörimisaika valonpaineen vuoksi? Jos käytät vahvaa laseria, voi olla mahdollista saada yläosa pysähtymättä ollenkaan.
Kukaan Tuntematon
Vanha lelu... Muistan tämän yläosan ja sen alla olevan levyn ferriittimagneeteilla, neodyymillä se on jo tylsää, ja pohjan pohjamagneetti oli yksi kiinteä levy, ei viittä erillistä magneettia, vain se oli magnetoitu älykkäässä tapa...
Aligarh Leopold
Igor Beletsky, voit tehdä korkin, johon yläosa laskeutuu, jotta se ei jää kiinni. Voidaanko siihen lisätä pyörivä magneettikenttä pyörimisen ylläpitämiseksi? esimerkiksi jos sen magneettipöytää käännetään ..
Timur Aminev
Ja kerro meille kuinka Maan magneettikenttä hidastaa huippua? Siinä mielessä, mitkä pyörimistä vastaan suunnatut voimamomentit syntyvät ja miksi.
Aleksanteri Vasilievich
Jos kiinnität kelan magneetin yläpuolelle (tai alle se olisi yleensä upea!) ja käännät sen kanssa yläosan, saat eräänlaisen moottorin magneettijousitukseen. Asia on aivan hölmö, mutta kaunis. Se pyörii, kunnes virtalähde irrotetaan))
Ivan Petrov
No, tämä on jo nähty. Anna magneetin leijua pyörimättä! (ja tietysti ilman tukia ja nestemäistä typpeä).
Korkea tonttu
Köyhien opiskelijoiden avioero, tätä voitaisiin kutsua levitaatioksi, jos magneettia ei tarvitsisi irrottaa. Magneetti itse, joka on päällä, liukuu pois, jos sitä ei pyöritetä.
Andrei Solomennikov
Ja entä jos kiinnität tulen tasoon ja potkurit gyroskooppiin (Yulia), niin että se pyörii tulen palaessa alla. En muista moottorin nimeä, mutta sen ydin on roottorin niin sanotusti pyörittäminen lämmön avulla.
Volzhanin
Igor, tuollainen idea on... Sinulla ei ole tasaista magneettikenttää pöydälläsi, mutta jos teet topin useista magneeteista ja pyörität pöytää... Ehkä yläosa ei menetä vauhtiaan... Mitä Luuletko? ..
Anton Simovskikh
Igor Beletsky, oletko ymmärtänyt prosessin fysiikan? Miksi levitaatio on mahdollista vain dynamiikassa? Vaikuttavatko siinä syntyvät foucault-virrat yläosan vakautukseen?
Yksinkertaisin asennus leijuvalla esineellä magneetin päälle
Tätä varten tarvitset: laatikon CD-levyille, yhden tai kaksi levyä, useita rengasmagneetteja ja superliimaa. Voit ostaa minkä tahansa magneetin kiinalaisesta verkkokaupasta.
Kun ystäväsi tulevat käymään, he hämmästyvät upeasta suunnittelusta, jonka olet itse luonut.
Miten Levitron toimii?
Nyt kun olet kiinnostunut levitaatiosta, kun olet luonut tai ostanut ensimmäisen Levitronisi, sinun tarvitsee vain hallita laukaisua, autamme sinua tässä toimintaperiaatetta huomioiden. Ja opetamme sinulle Levitronin käynnistämisen taidon paljastamalla tämän tekniikan salaisuudet ja monimutkaisuudet.
Kun hallitset pyörän laukaisua ja asettamista vakaaseen levitaatioasentoon, sinä ja ympärilläsi olevat koet taatusti täydellisen hämmästyksen. Levitaatio on nykyään monien ihmisten huolenaihe. Saamme lukuisia kyselyitä asiakkailta, jotka koskevat levitaatiota ja selityksiä Levitronin toiminnasta.
Monet ilmaisevat hämmennystä, että se toimii kaikille, vetoamalla usein Earnshawin lauseeseen (1,2) todisteeksi siitä, että sen ei pitäisi toimia. Kiinnostus Levitronia kohtaan on aina kiehunut tiedemiesten keskuudessa. Äskettäin kiehtovalla tutkimusalalla työskentelevät tutkijat ovat tunnistaneet Levitronin analogioita mikroskooppisten hiukkasten (esim. elektronien, neutronien) ansoihin, joissa ainetta manipuloidaan ja tutkitaan, yksi tällainen mikroskooppinen hiukkanen kerrallaan. Ensimmäinen, joka tunnisti analogian, oli tri Michael W. Berry Bristolin yliopistosta. Tämän tunnustuksen innoittamana tohtori Berry julkaisi yksityiskohtaisen selostuksen Levitronin toiminnan fysiikasta (luvussa 3). Dr. Berryn paperi on yksi parhaista selityksistä Levitronin toiminnasta, ja hän on ystävällisesti valmistellut meille lyhyen tiivistelmän alla esittelemistämme pääaiheista. Niiden, jotka haluavat lukea koko esitelmän, tulee pyytää kopio paperista tohtori Berryltä.
Mikä häntä pitää?
"Antigraviteetti" on voima, joka työntää huiput pois magnetismin pohjalta. Sekä yläosa että pohjalaatikon sisällä oleva raskas laatta on magnetoitu, mutta asia on päinvastoin. Ajattele päämagneettia, jonka pohjoisnapa osoittaa ylöspäin ja ylhäältä kuin magneettia, jonka pohjoisnapa osoittaa alaspäin (kuva 1). Periaate on, että kaksi identtistä napaa (kuten kaksi pohjoista) hylkivät ja että kaksi vastakkaista napaa vetävät puoleensa voimilla, jotka ovat vahvempia, kun navat ovat lähempänä. Huipulla on neljä magneettista voimaa: sen pohjoisnavalla, hylkäys pohjoisesta pohjaan ja veto etelästä tukikohtaan, ja myös sen etelänavalla vetovoima pohjoisesta tukikohtaan ja hylkäys etelästä. basso. Koska voimat riippuvat etäisyydestä, pohjois-pohjoinen hylkiminen hallitsee ja yläosa hylkii magneettisesti. Se roikkuu siellä, missä tämä ylöspäin suuntautuva hylkiminen tasapainottaa alaspäin suuntautuvaa painovoimaa, eli tasapainopisteessä, jossa kokonaisvoima on nolla.
Miksi Levitronin täytyy pyöriä?
Estääksesi yläosan kaatumisen. Sen lisäksi, että alustan magneettikenttä tuottaa voimaa kärjessä kokonaisuudessaan, se tarjoaa vääntömomentin, joka pyrkii pyörittämään pyörimisakseliaan. Jos yläosa ei pyöri, tämä magneettinen vääntömomentti kääntää sen ympäri. Sitten hänet etelänapa suunnataan alaspäin, ja pohjasta tuleva voima on houkutteleva - eli samaan suuntaan kuin painovoima - ja yläosa putoaa. Yläosan pyöriessä vääntömomentti vaikuttaa gyroskooppisesti ja akseli ei kaadu, vaan pyörii magneettikentän (melkein pystysuoran) suunnan ympäri. Tätä pyörimistä kutsutaan precessioksi (kuva 2). Levitronilla akseli on melkein pystysuora ja precessio nähdään vapinana, joka korostuu yläosan hidastuessa. Roy M. Harrigan (4) havaitsi spinin tehokkuuden magneettisesti tuettujen kärkien, kuten Levitronin, stabiloinnissa.
Miksi Levitron ei liuku sivuttain?
Huipulle se pysyy ripustettuna; pelkkä tasapaino ei riitä. Tasapainon tulee myös olla vakaa, jotta ylöspäin takaisin tasapainopistettä kohti työntyvä voima tuottaa vain vähän vaaka- tai pystysuuntaista liikettä. Levitronille on vaikea saavuttaa vakautta. Tämä riippuu siitä, että kärjen liikkuessa sivusuunnassa, poispäin päämagneetin akselista, pohjan magneettikenttä, jonka ympärillä huipun akseli on kulkenut, poikkeaa hieman pystysuorasta (kuva 2). Jos huippu Presessoi tarkalleen pystysuoran ympärillä, magneettikenttien fysiikka tekisi tasapainosta epävakaan. Koska kenttä on niin lähellä pystysuoraa, tasapaino on vakaa vain pienellä korkeusalueella - noin 1,25 tuumasta 1,75 tuumaan pohjan keskikohdan yläpuolella. (2,5 - 3,0 tuumaa 'uudelle Super Levitron' -kietoutumiselle.) Earnshaw'n lause ei riko Levitronin käyttäytymistä. Tämä lause sanoo, että mikään magneettisten (tai sähköisten) varausten staattinen järjestely ei voi olla stabiili, yksin tai väkisin Tämä ei päde Levitronille, koska magneetti (ylhäällä) pyörii ja reagoi siten dynaamisesti kenttään alustasta.
Miksi Levitronin paino on tärkeä (ja miksi sitä pitäisi säätää)?
Kannen paino sekä pohjan ja yläosan magnetointivoimat määräävät tasapainokorkeuden, jossa magnetismi tasapainottaa painovoimaa. Tämän korkeuden tulee olla vakaalla alueella. Pienet lämpötilan muutokset muuttavat pohjan ja yläosan magnetointia. (Lämpötilan noustessa atomimagneettien suunta satunnaistetaan ja kenttä heikkenee). Jos painoa ei säädetä kompensoimaan, tasapaino putoaa vakaan alueen ulkopuolelle ja yläosa putoaa. Koska vakaa alue on niin pieni, tämä säätö on herkkä - kevyin aluslevy on vain noin 0,3 % yläpainosta.
Miksi Levitron putoaa?
Yläkierrokset ovat vakaita alueella noin 20-35 kierrosta sekunnissa (RPS). Se on täysin epävakaa yli 35-40 RPS ja alle 18 RPM. Kun yläosa on kehrätty ja levitoitu, se hidastuu ilmanvastuksen vuoksi. Muutaman minuutin kuluttua se saavuttaa alemman vakausrajan (18 RPS) ja putoaa. Levitronin pyörimisikää voidaan pidentää asettamalla se tyhjiöön. Useiden suoritettujen tyhjökokeiden aikana yläosa putosi noin 30 minuutin kuluttua. Miksi hän tekee tämän, ei ole selvää; ehkä lämpötilan muuttuessa työntäen tasapainon pois vakaalta alueelta; ehkä siellä on pieni jäännösvolatiliteetti, koska huippu ei pyöri tarpeeksi nopeasti; tai ehkä tyhjiölaitteiston värähtely, joka juoksee kenttää ja ajaa asteittain precessioakselia poispäin magneettikentän suunnasta. Levitaatiota voidaan merkittävästi pidentää puhaltamalla ilmaa sopivalla ilmahammastetulla kauluksella, joka sijaitsee kehrän ympärillä, jotta pyörimistaajuus pysyy vakaalla alueella. Viime aikoina Levitron-toppia on pidetty tällä tavalla pyörimässä useita päiviä. Mutta menestynein tapa pidentää yläosan levitaatiota on uusi, sähkömagneettinen pulssilaite, joka voi pitää yläosan levitaatiossa päiviä tai jopa viikkoja.
Miten Levitron-periaatetta käytetään?
Viime vuosikymmeninä mikroskooppisia hiukkasia on tutkittu vangitsemalla niitä magneetti- ja/tai sähkökentistä. Ansoja on useita tyyppejä. Esimerkiksi neutroneja voidaan pitää magneettikentässä, järjestelmän luoma kelat. Neutronit ovat pyöriviä magneettihiukkasia, joten analogia tällaisesta neutroniloukasta Levitronin kanssa on lähellä.
