Levitron, ako viete, je vrchol, ktorý sa točí vo vzduchu nad krabicou, v ktorej pôsobí zdroj magnetického poľa. Levitron je možné vyrobiť z obľúbeného hallového senzora.
Čo je Levitron
POZOR! Našli ste úplne jednoduchý spôsob, ako znížiť spotrebu paliva! neveríš mi? Automechanik s 15 ročnou praxou tiež neveril, kým to nevyskúšal. A teraz ušetrí 35 000 rubľov ročne na benzíne!
Levitron je hračka. Nemá zmysel ho kupovať, ak poznáte výrobné možnosti domáce zariadenie... Na konštrukcii takého Levitronu nebude nič komplikované, ak bude k dispozícii konvenčný Hallov snímač, napríklad zakúpený pre automobilového distribútora a ponechaný na budúce použitie.
Mali by ste si uvedomiť, že účinok levitácie je vždy pozorovaný v dosť úzkej zóne. Takáto realita trochu obmedzuje slobodu konania remeselníkov, avšak s vynaložením trpezlivosti a času môžete Levitron vždy nakonfigurovať efektívne a efektívne. Prakticky nebude padať ani skákať.
Hallov senzor Levitron
Levitron pre Hallov senzor a myšlienka jeho výroby je jednoduchá, ako všetko dômyselné. Vďaka sile magnetického poľa stúpa do vzduchu kúsok akéhokoľvek materiálu s elektromagnetickými vlastnosťami.
Na vytvorenie efektu „vznášania sa“, stúpania vo vzduchu, sa spojenie vykonáva s vysokou frekvenciou. Inými slovami, magnetické pole takpovediac dvíha a vrhá materiál.
Schéma zariadenia je príliš jednoduchá a dokonca aj školák, ktorý márne nesedel na hodinách fyziky, si všetko postaví sám.
- Potrebujeme LED (jeho farba sa vyberá v závislosti od individuálnych preferencií).
- Tranzistory RFZ 44N (hoci bude stačiť každé zariadenie v teréne blízke týmto parametrom).
- Dióda 1N 4007.
- 1k ohm a 330 ohm odpory.
- Vlastne samotný hallový senzor (A3144 alebo iný).
- Medený drôt vinutia s veľkosťou 0,3-0,4 mm (stačí asi 20 metrov).
- Neodymový magnet vo forme tablety 5x1 mm.
- 5-voltová nabíjačka určená pre mobilný telefón.
Teraz podrobne o tom, ako sa montáž vykonáva:
- Rám pre elektromagnet je vyrobený s presne rovnakými parametrami ako na fotografii. 6 mm - priemer, asi 23 mm - dĺžka vinutia, 25 mm - priemer lícnice s okrajom. Rám je vyrobený z lepenky a obyčajný list zošita pomocou super lepidla.
- Koniec medeného drôtu je pripevnený k cievke a potom je navinutý (približne 550 otáčok). Nezáleží na smere vetra. Druhý koniec drôtu je tiež zaistený, zatiaľ čo cievka je odložená.
- Všetko spájkujeme podľa schémy.
- Hallov senzor je prispájkovaný na kabeláž a potom nasadený na cievku. Je potrebné ho vložiť do cievky, upevniť ho improvizovanými prostriedkami.
Pozornosť. Citlivá oblasť snímača (môžete ju určiť z dokumentácie k Hallovmu snímaču) musí byť rovnobežná so zemou. Preto sa odporúča toto miesto pred vložením snímača do cievky mierne ohnúť.
- Cievka je zavesená, napájanie sa do nej dodáva cez predtým spájkovanú dosku. Cievka je upevnená statívom.
Teraz môžete skontrolovať, ako Levitron funguje. Akýkoľvek elektrifikovaný materiál môže byť privedený do cievky zospodu. V závislosti od polarity bude buď priťahovaný alebo odpudzovaný. Ale potrebujeme, aby materiál visel vo vzduchu, vznášal sa. Bude tomu tak, ak tvar materiálu nie je príliš malý v pomere k cievke.
Poznámka. Ak je magnet v tvare pilulky malý, nebude levitovať veľmi efektívne. Môže spadnúť. Na odstránenie nedostatkov v práci je potrebné posunúť ťažisko materiálu dnu - ako záťaž je vhodný obyčajný papier.
Pokiaľ ide o LED, nemusíte ju inštalovať. Na druhej strane, ak chcete väčší efekt, môžete zorganizovať podsvietenú show.
Domáci Levitron v klasickom dizajne bez senzora
Ako vidíte, vďaka prítomnosti hallového senzora bolo možné vyrobiť celkom veľkolepú hračku. To však vôbec neznamená, že sa bez snímača nezaobídete. Naopak, podomácky vyrobený Levitron v klasickom prevedení, to je jedine veľký magnet z reproduktora (priemer 13-15 cm) a malý prstencový magnet pre hornú časť (priemer 2-3 cm), bez použitia snímača.
Os vrcholu je spravidla vyrobená z staré pero alebo ceruzku. Hlavná vec je, že tyč je vybraná tak, aby tesne zapadla do stredu prstencového magnetu. Potom sa odreže prebytočná časť rukoväte (asi 10 cm na dĺžku, spolu s priloženým magnetom na vrch, to je to, čo potrebujete).
Klasická výrobná schéma Levitronu tiež predpokladá prítomnosť tucta rôznych podložiek vyrezaných z hrubého papiera. Na čo sú potrebné? Ak sa vo vyššie uvedenom prípade použil aj papier, a ako si pamätáme - na posunutie ťažiska nadol alebo jednoduchšie na nastavenie. Tu je to rovnaké. Pre ideálne nastavenie zvršku budú potrebné podložky (v prípade potreby sa osadia za prstencový magnet na tyči).
Pozornosť. Aby podomácky vyrobený top dokonale levitoval, okrem úpravy pomocou podložiek sa nesmiete pomýliť ani s polaritou. Inými slovami, zarovnajte prstencový magnet koaxiálne s veľkým magnetom.
To však nie je všetko. Ako v prvom prípade (pomocou hallového snímača), tak aj v druhom je potrebné dosiahnuť ideálnu rovnomernosť zdroja príťažlivosti. Inými slovami, umiestnite veľký magnet na dokonale rovný povrch. Aby ste to dosiahli, podajte žiadosť drevené tácky rôznych hrúbok. Ak magnet sedí nerovnomerne, stojany sú umiestnené na jednej alebo na viacerých stranách, čím sa upraví rovnomernosť.
Platforma Levitrons
Schéma platformy Levitronu sa spravidla líši prítomnosťou nie jedného, ale niekoľkých zdrojových magnetov. V tomto prípade bude mať materiál alebo vrchná časť plávajúca vo vzduchu tendenciu padať na jeden z magnetov, posunutých od zvislej osi. Aby ste tomu zabránili, musíte byť schopní nastaviť zónu centrálnej gravitácie a urobiť to úplne presne.
A tu prídu na pomoc tie isté cievky s vloženým hallovým senzorom. Nech sú dve takéto cievky a mali by byť umiestnené presne v strede plošiny medzi magnetmi. Na diagrame to bude vyzerať takto (1 a 2 sú magnety).
Z diagramu je zrejmé, že účelom ovládania cievok je vytvorenie horizontálnej sily, ťažiska. Táto sila sa formálne nazýva Fss a je nasmerovaná na rovnovážnu os, keď dôjde k posunu, označenému v diagrame ako X.
Ak pripojíte cievky tak, že impulz vytvorí zónu s obrátenou polaritou, problém s predpätím možno vyriešiť. Každý fyzik to potvrdí.
Akýkoľvek starý DVD prehrávač je vybraný ako puzdro na stavbu platformy Levitron. Vyberú sa z nej všetky "vnútornosti", nainštalujú sa magnety a cievky a pre krásu je vrchná časť uzavretá praktickým krytom z tenkého, prípadne priehľadného materiálu (prepúšťajúceho magnetické pole).
Hallove senzory by mali vyčnievať cez otvory platformy a mali by byť priletované na neohnutých nožičkách konektora.
Pokiaľ ide o magnety, môžu to byť okrúhle prvky s hrúbkou 4 mm. Je žiaduce, aby jeden z magnetov mal väčší priemer ako druhý. Napríklad 25 a 30 mm.
Je ich viac komplexné možnosti levitróny, vyrobené podľa schémy rozkrútenia vrchnej časti umiestnenej vo vnútri malej zemegule. Tieto levitróny je možné postaviť aj pomocou hallových senzorov – účinných komponentov, ktoré spôsobili revolúciu v automobilovom priemysle a iných oblastiach ľudskej činnosti.
Myšlienka tejto lekcie bola inšpirovaná projektom crowdfundingovej platformy Kickstarter s názvom „Air Bonsai“, skutočne krásneho a tajomného, ktorý vytvorili Japonci.
Ale každá záhada sa dá vysvetliť, ak sa pozriete dovnútra. V skutočnosti ide o magnetickú levitáciu, kedy je tam objekt levitujúci zhora a elektromagnet ovládaný obvodom. Skúsme spoločne zrealizovať tento záhadný projekt.
Zistili sme, že obvody zariadenia Kickstarter boli pomerne zložité, bez akéhokoľvek mikrokontroléra. Neexistoval spôsob, ako nájsť jej analógový obvod. V skutočnosti, ak sa pozriete bližšie, princíp levitácie je celkom jednoduchý. Je potrebné, aby magnetický kus "plával" nad iným magnetickým kusom. Hlavnou ďalšou prácou bolo zabrániť pádu levitujúceho magnetu.
Bolo tiež navrhnuté, že robiť to s Arduino je v skutočnosti oveľa jednoduchšie ako snažiť sa pochopiť schému japonského zariadenia. V skutočnosti sa všetko ukázalo oveľa jednoduchšie.
Magnetická levitácia pozostáva z dvoch častí: základnej časti a plávajúcej (levitujúcej) časti.
Základňa
Táto časť je v spodnej časti, ktorá pozostáva z magnetu na vytvorenie kruhového magnetického poľa a elektromagnetov na ovládanie tohto magnetického poľa.
Každý magnet má dva póly: severný a južný. Experimenty ukazujú, že protiklady sa priťahujú a rovnaké póly odpudzujú. Štyri valcové magnety sú umiestnené v štvorci a majú rovnakú polaritu a vytvárajú kruhové magnetické pole smerom nahor, aby vytlačili akýkoľvek magnet, ktorý má medzi sebou rovnaký pól.
Elektromagnety sú vo všeobecnosti štyri, sú umiestnené v štvorci, dva symetrické magnety sú pár a ich magnetické pole je vždy opačné. Hallov senzor a obvod poháňa elektromagnety. Prúdom cez ne vytvárame na elektromagnetoch opačné póly.
Plávajúca časť
Súčasťou je magnet vznášajúci sa nad základňou, ktorý unesie malý kvetináč alebo iné predmety.
Magnet zhora je zdvihnutý magnetickým poľom spodných magnetov, pretože majú rovnaké póly. Spravidla však má tendenciu padať a navzájom sa priťahovať. Aby sa zabránilo prevráteniu a pádu hornej časti magnetu, elektromagnety vytvoria magnetické polia, ktoré zatlačia alebo potiahnu, aby vyvážili plávajúcu časť vďaka senzoru Hallovho efektu. Elektromagnety sú ovládané dvoma osami X a Y, čo vedie k tomu, že horný magnet je udržiavaný vyvážený a plávajúci.
Ovládanie elektromagnetov nie je jednoduché a vyžaduje si PID regulátor, ktorý je podrobne rozobratý v ďalšom kroku.
Krok 2: PID regulátor (PID)
Z Wikipédie: "Proporcionálne integrálno-diferenciačný (PID) regulátor je zariadenie v regulačnej slučke so spätnou väzbou. Používa sa v automatických riadiacich systémoch na generovanie riadiaceho signálu s cieľom získať požadovanú presnosť a kvalitu prechodového procesu. PID regulátor generuje riadiaci signál, ktorý je súčtom troch členov, z ktorých prvý je úmerný rozdielu medzi vstupným signálom a signálom spätná väzba(chybový signál), druhý je integrál chybového signálu a tretí je derivácia chybového signálu.
Jednoducho povedané: „PID regulátor vypočíta hodnotu 'chyby' ako rozdiel medzi nameraným [Vstupom] a požadovaným nastavením. Regulátor sa snaží minimalizovať chybu úpravou [výstup]."
Takže poviete PID, čo má merať (vstup), akú hodnotu chcete a premennú, ktorá pomôže tejto hodnote von. PID regulátor potom upraví výstup tak, aby sa vstup rovnal nastaveniu.
Napríklad: v aute máme tri hodnoty (Vstup, Inštalácia, Výstup) - rýchlosť, požadovaná rýchlosť a uhol plynového pedálu, resp.
V tomto projekte:
- Vstupom je hodnota v reálnom čase z Hallovho senzora, ktorá sa priebežne aktualizuje, keď sa poloha plávajúceho magnetu bude meniť v reálnom čase.
- Požadovaná hodnota je hodnota z Hallovho snímača, ktorá sa meria, keď je plávajúci magnet v rovnovážnej polohe, v strede základne magnetov. Tento index je pevný a v priebehu času sa nemení.
- Výstupným signálom je rýchlosť ovládania elektromagnetov.
Vďaka komunite Arduino za napísanie knižnice PID, ktorá sa veľmi ľahko používa. Viac informácií o Arduino PID nájdete na oficiálnej webovej stránke Arduina. Musíme použiť pár Arduino PID regulátorov, jeden pre os X a jeden pre os Y.
Krok 3: príslušenstvo
Zoznam príslušenstva pre lekciu sa ukazuje ako slušný. Nižšie je uvedený zoznam komponentov, ktoré by ste si mali kúpiť pre tento projekt, pred začatím sa uistite, že máte všetko. Niektoré komponenty sú veľmi obľúbené a pravdepodobne ich nájdete vo svojom sklade alebo doma.
Krok 4: Nástroje
Tu je zoznam najčastejšie používaných nástrojov:
- Spájkovačka
- Ručná píla
- Multimeter
- Vŕtajte
- Osciloskop (voliteľný, môžete použiť multimeter)
- Stolová vŕtačka
- Horúce lepidlo
- Kliešte
Krok 5: Operačný zosilňovač LM324, ovládač L298N a SS495a
Operačný zosilňovač LM324
Operačné zosilňovače (operačné zosilňovače) sú niektoré z najdôležitejších, široko používaných a najuniverzálnejších obvodov, ktoré sa dnes používajú.
Na zosilnenie signálu z Hallovho senzora používame op-amp, ktorého účelom je zvýšiť citlivosť, aby arduino ľahko rozpoznalo meniace sa magnetické pole. Zmena niekoľkých mV na výstupe Hallovho senzora sa po prechode cez zosilňovač môže v Arduine zmeniť o niekoľko stoviek jednotiek. Je to potrebné na zabezpečenie hladkej a stabilnej prevádzky PID regulátora.
Bežný operačný zosilňovač, ktorý sme si vybrali, je LM324, je lacný a môžete si ho kúpiť v akomkoľvek obchode s elektronikou. LM324 má 4 interné zosilňovače, ktoré umožňujú jeho flexibilné použitie, avšak v tomto projekte sú potrebné iba dva zosilňovače, jeden pre os X a jeden pre os Y.
Modul L298N
Dvojitý H-bridge L298N sa bežne používa na ovládanie rýchlosti a smeru dvoch motorov priamy prúd alebo jednoducho ovláda jeden bipolárny krokový motor. L298N je možné použiť s 5 až 35 V jednosmernými motormi.
Nechýba ani zabudovaný 5V regulátor, takže ak je napájacie napätie do 12V, môžete pripojiť aj 5V napájanie z dosky.
Tento projekt používa L298N na pohon dvoch párov solenoidových cievok a používa 5V výstup na napájanie Arduina a Hallovho senzora.
Pinout modulov:
- Výstup 2: pár elektromagnetov X
- Výstup 3: pár elektromagnetov Y
- Napájanie: DC 12V vstup
- GND: Zem
- 5V výstup: 5V pre Arduino a hall senzory
- EnA: Povolí signál PWM pre výstup 2
- In1: Povoliť pre výstup 2
- In2: Povoliť pre výstup 2
- In3: Povoliť pre výstup 3
- In4: Povoliť pre výstup 3
- EnB: Povolí signál PWM pre Out3
Zapojenie Arduino: potrebujeme odstrániť 2 prepojky v pinoch EnA a EnB, potom pripojiť 6 pinov In1, In2, In3, In4, EnA, EnB k Arduinu.
Hallov senzor SS495a
SS495a je lineárny snímač s Hallovým efektom s analógovým výstupom. Upozorňujeme na rozdiel medzi analógovým výstupom a digitálnym výstupom, v tomto projekte nemôžete použiť snímač s digitálnym výstupom, má iba dva stavy 1 alebo 0, takže nemôžete merať výstup magnetických polí.
Analógový senzor bude mať za následok rozsah napätia 250 až Vcc, ktorý môžete prečítať pomocou analógového vstupu Arduino. Na meranie magnetického poľa v osiach X aj Y sú potrebné dva Hallove senzory.
Krok 6: Neodymové magnety NdFeB (neodym-železo-bór).
Z Wikipédie: "Neodym - chemický prvok, kov vzácnych zemín so striebristo bielou farbou so zlatým odtieňom. Patrí do skupiny lantanoidov. Ľahko oxiduje na vzduchu. Objavil ho v roku 1885 rakúsky chemik Karl Auer von Welsbach. Používa sa ako zložka zliatin s hliníkom a horčíkom pre lietadlá a raketovú techniku.
Neodym je feromagnetický kov (predovšetkým vykazuje antiferomagnetické vlastnosti), čo znamená, že podobne ako železo ho možno zmagnetizovať a stať sa magnetom. Ale jeho Curieova teplota je 19 K (-254 ° C), takže v čistej forme jeho magnetizmus sa prejaví až pri extrémne nízke teploty... Avšak zlúčeniny neodýmu s prechodnými kovmi, ako je železo, môžu mať Curieho teploty výrazne vyššie izbová teplota a používajú sa na výrobu neodýmových magnetov.
Silný je slovo používané na opis neodýmového magnetu. Nemôžete použiť feritové magnety, pretože ich magnetizmus je príliš slabý. Neodymové magnety sú oveľa drahšie ako feritové magnety. Na základňu sú použité malé magnety, na plávajúcu / levitujúcu časť veľké magnety.
Pozornosť! Pri používaní neodýmových magnetov musíte byť opatrní, pretože ich silný magnetizmus vám môže ublížiť alebo môžu poškodiť vaše dáta. pevný disk alebo iné elektronické zariadenia ovplyvnené magnetickými poľami.
Poradenstvo! Dva magnety môžete oddeliť horizontálnym potiahnutím, nemôžete ich oddeliť v opačnom smere, pretože ich magnetické pole je príliš silné. Sú tiež veľmi krehké a ľahko sa zlomia.
Krok 7: pripravte základňu
Použitý malý terakotový kvetináč, ktorý sa bežne používa na pestovanie sukulentov alebo kaktusov. Môžete tiež použiť keramický hrniec alebo v prípade potreby drevený hrniec. Použite 8 mm vrták na vytvorenie otvoru v spodnej časti hrnca, ktorý sa používa na uchytenie DC konektora.
Krok 8: 3D tlač plávajúcej časti
Ak máte 3D tlačiareň, skvelé. Máte možnosť s tým urobiť všetko. Ak nie je tlačiareň, nezúfajte. môžete využiť lacnú službu 3D tlače, ktorá je momentálne veľmi populárna.
Pre rezanie laserom súbory sú tiež v archíve vyššie - súbor AcrylicLaserCut.dwg (toto je autocad). Akrylový kus sa používa na podopretie magnetov a elektromagnetov, zvyšok sa používa na zakrytie povrchu terakotového hrnca.
Krok 9: Pripravte modul Hallovho senzora SS495a
Rozdeľte rozloženie PCB na dve časti, jednu na pripojenie Hallovho senzora a druhú na obvod LM324. Dva magnetické snímače pripevnite kolmo vytlačená obvodová doska... Použite tenké drôty ak chcete spojiť dva kolíky snímačov VCC, urobte to isté s kolíkmi GND. Výstupné kontakty sú oddelené.
Krok 10: obvod operačného zosilňovača
Prispájkujte päticu a odpory k doske plošných spojov podľa schémy, pričom dbajte na to, aby ste dva potenciometre umiestnili rovnakým smerom pre ľahšiu kalibráciu neskôr. Pripojte LM324 ku konektoru a potom pripojte dva výstupy modulu Hallovho senzora k obvodu operačného zosilňovača.
Pripojte dva výstupné vodiče LM324 k Arduinu. 12V vstup s 12V vstupom modulu L298N, 5V výstup modulu L298N na 5V potenciometer.
Krok 11: Zostavenie elektromagnetov
Elektromagnety namontujte na akrylovú dosku, sú upevnené v štyroch otvoroch blízko stredu. Utiahnite skrutky, aby ste zabránili pohybu. Keďže elektromagnety sú v strede symetrické, sú vždy na opačných póloch, takže drôty sú zapnuté vnútri elektromagnety sú navzájom spojené a vodiče sú zapnuté vonku elektromagnety sú pripojené k L298N.
Pretiahnite drôty pod akrylovou fóliou cez priľahlé otvory, aby ste sa pripojili k L298N. Medený drôt je pokrytý izolovanou vrstvou, takže ho musíte odstrániť nožom, než ich budete môcť spájať.
Krok 12: Senzorový modul a magnety
Použite horúce lepidlo Na upevnenie modulu snímača medzi elektromagnety si všimnite, že každý snímač musí byť štvorcový s dvoma elektromagnetmi, jedným vpredu a jedným vzadu. Pokúste sa kalibrovať dva senzory čo najviac centrálne, aby sa neprekrývali, čím bude senzor najefektívnejší.
Ďalším krokom je pozbierať magnety akrylový základ... Spojením dvoch magnetov D15 * 4 mm a magnetu D15 * 3 mm dohromady do tvaru valca, vďaka čomu budú mať magnety a elektromagnety rovnakú výšku. Zostavte magnety medzi páry elektromagnetov, všimnite si, že póly magnetov smerujúcich nahor musia byť rovnaké.
Krok 13: DC napájací konektor a L298N 5V výstup
Spájkujte DC napájací konektor dvoma drôtmi a použite teplom zmršťovacie hadičky. Pripojený DC napájací konektor na vstup modulu L298N, jeho 5V výstup bude napájať Arduino.
Krok 14: L298N a Arduino
Pripojte modul L298N k Arduinu podľa schémy vyššie:
L298N → Arduino
5V → VCC
GND → GND
EnA → 7
B1 → 6
B2 → 5
B3 → 4
B4 → 3
EnB → 2
Krok 15: Programátor Arduino Pro Mini
Keďže Arduino pro mini nemá sériový USB port, je potrebné pripojiť externý programátor. FTDI Basic bude slúžiť na programovanie (a napájanie) Pro Mini.
Magnetická levitácia vždy vyzerá pôsobivo a očarujúco. Dnes si takéto zariadenie môžete nielen kúpiť, ale aj vyrobiť sami. A na vytvorenie takéhoto magnetického levitačného zariadenia nie je potrebné minúť veľa peňazí a času.
V tento materiál bude predstavená schéma a pokyny na zostavenie magnetického levitátora z lacných komponentov. Samotná montáž nezaberie viac ako dve hodiny.
Myšlienka tohto zariadenia, nazývaného Levitron, je veľmi jednoduchá. Elektromagnetická sila zdvihne kus magnetického materiálu do vzduchu a na vytvorenie efektu vznášania sa predmet zdvíha a spúšťa vo veľmi malom rozsahu výšok, ale s veľmi vysokou frekvenciou.
Na zostavenie Levitronu potrebujete iba sedem komponentov vrátane cievky. Schéma zariadenia magnetickej levitácie je uvedená nižšie.
Takže, ako vidíme z diagramu, okrem cievky potrebujeme tranzistor s efektom poľa, napríklad IRFZ44N alebo iný podobný MOSFET, diódu HER207 alebo niečo ako odpory 1n4007, 1KΩ a 330Ω, Hallovu A3144 senzor a voliteľná indikačná LED dióda. Cievka môže byť vyrobená nezávisle, na to potrebujete 20 metrov drôtu s priemerom 0,3-0,4 mm. Na napájanie obvodu môžete použiť 5V nabíjačku.
Ak chcete vyrobiť cievku, musíte si vziať základňu s rozmermi znázornenými na nasledujúcom obrázku. Pre našu cievku bude stačiť 550 otáčok. Po ukončení vinutia je vhodné cievku izolovať nejakou elektrickou páskou.
Teraz prispájkujte takmer všetky komponenty okrem Hallovho senzora a cievky na malú dosku. Umiestnite Hallov senzor do otvoru cievky.
Cievku upevnite tak, aby bola v určitej vzdialenosti nad povrchom. Potom toto zariadenie Magnetická levitácia môže dodávať energiu. Vezmite malý kúsok neodýmového magnetu a prineste ho na spodok cievky. Ak je všetko vykonané správne, elektromagnetická sila to zachytí a udrží vo vzduchu.
Ak vám toto zariadenie nefunguje správne, skontrolujte snímač. Jeho citlivá časť, teda plochá strana s nápismi, by mala byť rovnobežná so zemou. Rovnako pre levitáciu nie je práve najvydarenejší tvar tablety, ktorý je vlastný väčšine predávaných neodýmových magnetov. Aby ťažisko „nechodilo“, musíte ho preniesť na spodok magnetu a pripevniť niečo nie príliš ťažké, ale nie príliš ľahké. Môžete napríklad pridať kúsok kartónu alebo ťažkého papiera ako na prvom obrázku.
V niektorých vyspelých predajniach môžete vidieť stojany s reklamou, ktoré predvádzajú zaujímavé efekty, keď nejaká vec z výkladu alebo predmet s obrázkom značky levituje. Niekedy sa pridáva rotácia. Ale takáto inštalácia je celkom schopná urobiť aj osobu bez veľkých skúseností s domácimi výrobkami. Na to potrebujete neodýmový magnet, ktorý nájdete v náhradných dieloch z počítačovej techniky.
Vlastnosti magnetu sú úžasné. Jedna z týchto vlastností odpudzovania rovnakých pólov sa využíva v objektoch, ktoré sa používajú ako magnetické levitačné vlaky, zábavné hračky alebo základ pre veľkolepé dizajnové objekty atď. Ako vyrobiť levitujúci objekt na báze magnetov?
Magnetická levitácia na videu
Špičková levitácia nad päťbodovými neodýmovými magnetmi. Magnetická levitácia, magnétismo, magnetický experiment, truco magnética, moto perpetuo, úžasná hra. Zábavná fyzika.
Diskusia
jastrab
Keď sa magnet otáča, je prítomná levitácia a ak sa otáčky magnetu znížia, spadne z obežnej dráhy ... odôvodnite tento efekt. Interakcia magnetických polí medzi magnetmi je jasná, ale aká je úloha rotácie. Je možné udržať magnet vo vzduchu pomocou striedavého magnetického poľa z cievok.
pukla777
Prosím o prácu na téme - generátor zotrvačníka. Myslím, že bude užitočná praktické uplatnenie... Navyše sa to vo vašom videu natáčalo dlho, ale veľmi málo a bez informácií.
ruský prezident
Čo ak:
Spustite tento vrch a nejakú kocku a vytvorte tam Vákuum, podľa predstavy tam nebude odpor vzduchu a bude sa točiť takmer donekonečna! A ak nie, a meď je tiež správne navinutá a odobrať energiu?
Jevgenij Petrov
Čítal som komentáre, som prekvapený, aké vlákno!? Všetko je tam ako magnetický top, dostal kožúšok. energie je konštantné magnetické pole vrcholu pri rotácii ktorého sa magnetické pole tiež otáča, ale hlavné je ako! Domény v magnetoch sú zabalené nerovnomerne, to nie je technicky možné, preto samotný pasívny magnet nemôže zostať na magnetickom vankúši, odíde na viac silná stránka kde je rozdiel vo všeobecnosti zanedbateľný, takže rotácia poľa to neumožňuje.
Viačeslav Subbotin
Ďalší nápad, čo ak laser neustále svieti z jednej strany? Zmení sa čas odstreďovania vrchnej časti vplyvom tlaku svetla? Ak si vezmete silný laser, môže sa stať, že sa vrch vôbec nezastaví.
Nikto Neznámy
Stará hračka ... pamätám si tento vrch a dosku pod ním na feritových magnetoch, na neodýme je to už nuda a spodný magnet základne bola jedna pevná platňa, nie päť samostatných magnetov, len to bolo šikovne zmagnetizované spôsob...
Aligarh Leopold
Igor Beletsky, môžete si vyrobiť čiapku, na ktorú pristane vrch, aby ste ju nezachytili. Môže sa k nemu pridať rotujúce magnetické pole, aby sa udržala rotácia? napríklad, ak sa jeho magnetický stôl otáča ..
Timur Aminev
A povedzte nám prosím, ako magnetické pole Zeme spomaľuje vrchol? V zmysle, ktoré momenty síl smerujúcich proti rotácii vznikajú a prečo.
Alexander Vasilievič
Ak nad magnet pripevníte cievku (alebo pod ňu by bolo vo všeobecnosti nádherné!) a otočte ňou vrch, získate akýsi motor na magnetickom zavesení. Tá vec je úplne praštěná, ale krásna. Bude sa točiť, kým sa neodpojí zdroj energie))
Ivan Petrov
No toto sme už videli. Nechajte magnet levitovať bez otáčania! (a samozrejme bez podpory a tekutého dusíka).
Vysoký elf
Rozvod pre porazených, to by sa dalo nazvať levitáciou, keby nebolo treba magnet rozkrútiť. Samotný magnet, ktorý je navrchu, sa vysunie, ak sa neotočí.
Andrej Solomennikov
A čo keď na plošinu pripojíte oheň a na gyroskop (Yulia) vrtule, aby sa otáčal, kým dole horí oheň. Nepamätám si názov motora, ale jeho podstatou je rotácia takpovediac rotora pomocou tepla.
Volžanin
Igor, je tu taký nápad... Na stole nemáte rovnomerné magnetické pole, ale ak si z niekoľkých magnetov vytvoríte vrchnú dosku a stôl roztočíte... Snáď vrch nestratí hybnosť... Co si myslis? ..
Anton Simovskikh
Igor Beletsky, prišli ste na fyziku procesu? Prečo je levitácia možná len v dynamike? Ovplyvňujú v ňom vznikajúce Foucaultove prúdy stabilizáciu zvršku?
Najjednoduchšie nastavenie s levitujúcim predmetom na magnete
K tomu budete potrebovať: krabicu na CD disky, jeden alebo dva disky, veľa prstencových magnetov a super lepidlo. V čínskom internetovom obchode si môžete kúpiť akýkoľvek magnet.
Keď vás prídu navštíviť vaši priatelia, budú prekvapení veľkolepým dizajnom, ktorý ste sami vytvorili.
Akým spôsobom Levitron účinkuje?
Teraz, keď máte záujem o levitáciu, keď ste si vytvorili alebo kúpili svoj prvý Levitron, musíte ovládať umenie spúšťania, pomôžeme vám s tým, keď zvážime princíp fungovania. A my vás naučíme umenie spúšťať Levitron, odhaľovať tajomstvá a zložitosti tejto technológie.
Zvládnete umenie spustiť rotačku a umiestniť ju do stabilnej levitačnej polohy, vy a vaše okolie zaručene zažijete totálny úžas. Dnes je levitácia problémom mnohých ľudí. Dostávame množstvo otázok od zákazníkov s otázkami o levitácii a vysvetleniach, ako levitrón funguje.
Mnohí vyjadrujú zmätok, že to funguje pre každého, často citujú Earnshawovu vetu (1,2) ako dôkaz, že by to fungovať nemalo. Záujem o Levitron medzi vedcami vždy vrie. Nedávno vedci pracujúci vo fascinujúcej oblasti výskumu, kde sa s hmotou manipuluje a skúma, jedna takáto mikroskopická častica naraz, rozpoznali analógie Levitronu s pascami na mikroskopické častice (napr. elektróny, neutróny). Prvý, kto rozpoznal analógiu, bol Dr. Michael W. Berry z Bristolskej univerzity. Dr. Berry, inšpirovaný týmto poznaním, zverejnil podrobný popis fyziky fungovania Levitrónu (v 3). Príspevok Dr. Berryho je jedným z najlepších vysvetlení toho, ako Levitron funguje, a láskavo pre nás pripravil krátke zhrnutie hlavných tém, ktoré uvádzame nižšie. Tí, ktorí si chcú prečítať celú expozíciu, by si mali vyžiadať kópiu článku od Dr. Berryho.
Čo ho drží?
"Antigravitácia" je sila, ktorá odtláča vrcholy od základne magnetizmu. Vrch aj ťažká doska vo vnútri základnej skrinky sú zmagnetizované, ale opak je pravdou. Predstavte si hlavný magnet so severným pólom smerujúcim nahor a zhora ako magnet so severným pólom smerujúcim nadol (obrázok 1). Princíp spočíva v tom, že dva rovnaké póly (ako dva severy) sa odpudzujú a dva opačné póly sa priťahujú, pričom sily sú silnejšie, keď sú póly bližšie. Na vrchole sú štyri magnetické sily: na jeho severnom póle odpudzovanie zo severu k základni a príťažlivosť z juhu k základni a tiež na jeho južnom póle príťažlivosť zo severu k základni a odpudzovanie z juhu. základ. Kvôli spôsobu, akým sily závisia od vzdialenosti, dominuje odpudzovanie zo severu na sever a zvršok sa magneticky odpudzuje. Visí tam, kde toto odpudzovanie smerom nahor vyrovnáva silu gravitácie smerom nadol, teda v bode rovnováhy, kde je celková sila nulová.
Prečo sa musí Levitron otáčať?
Aby sa vrch neprevrátil. Okrem poskytovania sily na vrchole ako celku poskytuje magnetické pole základne krútiaci moment, ktorý má tendenciu otáčať jej os otáčania. Ak sa vrchná časť neotáča, tento magnetický moment ju prevráti. Potom ona Južný pól bude smerovať nadol a sila zospodu bude príťažlivá – teda v rovnakom smere ako gravitácia – a vrch padne. Keď sa vrch otáča, krútiaci moment pôsobí gyroskopicky a os sa neprevráti, ale rotuje okolo (takmer vertikálneho) smeru magnetického poľa. Toto otáčanie sa nazýva precesia (obr. 2). S Levitronom je os takmer vertikálna a precesia je vnímaná ako chvenie, ktoré sa stáva výraznejším, keď sa vrchol spomaľuje. Účinnosť rotácie pri stabilizácii magneticky podporovaných vrcholov, ako je Levitron, objavil Roy M. Harrigan (4).
Prečo sa Levitron nekĺže nabok?
Na vrchole zostáva zavesená, samotná rovnováha nestačí. Rovnováha musí byť tiež stabilná, takže malý horizontálny alebo vertikálny pohyb je produkovaný silou, ktorá tlačí smerom hore späť k bodu rovnováhy. Pre Levitron je ťažké dosiahnuť stabilitu. Závisí to od skutočnosti, že pri pohybe vrcholu do strany, smerom od osi hlavného magnetu, sa magnetické pole základne, okolo ktorej prechádzala os vrcholu, mierne odchyľuje od vertikály (obr. 2). Ak by sa vrchol pohyboval okolo presnej vertikály, fyzika magnetických polí by urobila rovnováhu nestabilnou. Pretože je pole tak blízko vertikálnej rovine, rovnováha je stabilná iba v malom rozsahu výšok - od približne 1,25 palca do 1,75 palca nad stredom základne. (2,5 až 3,0 palca pre „nový Super Levitron“ zapletenia.) Earnshawova veta neporušuje správanie Levitronu. Táto veta hovorí, že žiadne statické usporiadanie magnetických (alebo elektrických) nábojov nemôže byť stabilné, samotné alebo silou. neplatí pre Levitron, pretože magnet (v hornej časti) sa otáča a tak dynamicky reaguje na pole zo základne.
Prečo je hmotnosť Levitronu dôležitá (a prečo by sa mala upravovať)?
Hmotnosť vrchnej časti a magnetizačné sily podstavca a vrchnej časti určujú rovnovážnu výšku, kde magnetizmus vyrovnáva silu gravitácie. Táto výška by mala byť v stabilnom rozsahu. Malé zmeny teploty menia magnetizáciu základne a vrchnej časti. (Keď teplota stúpa, smer atómových magnetov je náhodný a pole slabne). Ak sa hmotnosť neupraví, aby sa kompenzovala, rovnováha sa dostane mimo stabilný rozsah a vrchol klesne. Keďže stabilný rozsah je taký malý, toto nastavenie je jemné – najľahšia podložka predstavuje len asi 0,3 % hornej hmotnosti.
Prečo Levitron nakoniec spadne?
Najvyššie otáčky sú stabilné v rozsahu približne 20 až 35 otáčok za sekundu (RPS). Nad 35-40 RPS a pod 18 RPM je úplne nestabilný. Po roztočení a levitovaní zvršku sa vplyvom odporu vzduchu spomalí. Po niekoľkých minútach dosiahne spodnú hranicu stability (18 RPS) a spadne. Životnosť odstreďovania Levitronu možno predĺžiť jeho umiestnením do vákua. Počas niekoľkých vákuových experimentov, ktoré sa uskutočnili, vrchol spadol asi po 30 minútach. Prečo to robí, nie je jasné; možno keď sa teplota zmení, vytlačí sa rovnováha mimo stabilný rozsah; možno existuje nejaká malá zvyšková dlhodobá volatilita, pretože vrchol sa neotáča dostatočne rýchlo; alebo možno vibrácie vákuového zariadenia rozbiehajú pole a postupne posúvajú os precesie preč zo smeru magnetického poľa. Levitáciu je možné výrazne predĺžiť fúkaním vzduchu vhodným vzduchovým ozubeným golierom umiestneným po obvode vretena, aby sa frekvencia odstreďovania udržala v stabilnom rozsahu. Vrchná časť Levitronu sa týmto spôsobom v poslednom čase otáča už niekoľko dní. Ale najúspešnejším prostriedkom na predĺženie levitácie zvršku je nové, elektromagnetické pulzné zariadenie, ktoré dokáže udržať zvršok v levitácii celé dni alebo dokonca týždne.
Ako sa používa princíp Levitronu?
V posledných desaťročiach boli mikroskopické častice študované ich zachytávaním z magnetických a / alebo elektrických polí. Existuje niekoľko druhov pascí. Napríklad neutróny sa môžu držať v magnetickom poli, generované systémom cievky. Neutróny sú rotujúce magnetické častice, takže analógia takejto pasce neutrónov s Levitrónom je blízka.
