Levitron, bildiğiniz gibi, içinde manyetik alan kaynağının çalıştığı bir kutunun üzerinde havada dönen bir tepedir. Popüler bir salon sensöründen bir Levitron yapabilirsiniz.
Levitron Nedir?
DİKKAT! Yakıt tüketimini azaltmanın tamamen basit bir yolu bulundu! Bana inanmıyor musun? 15 yıllık tecrübeye sahip bir oto tamircisi de deneyene kadar inanmadı. Ve şimdi benzinden yılda 35.000 ruble tasarruf ediyor!
Levitron bir oyuncaktır. Üretim seçeneklerini biliyorsanız satın almanın bir anlamı yok ev yapımı cihaz. Örneğin bir araba distribütörü için satın alınan ve ileride kullanılmak üzere bırakılan normal bir salon sensörü varsa, böyle bir Levitron'un tasarımında karmaşık hiçbir şey olmayacaktır.
Havaya yükselme etkisinin her zaman oldukça dar bir bölgede gözlemlendiğini bilmelisiniz. Bu tür gerçekler zanaatkarların hareket özgürlüğünü bir şekilde sınırlamaktadır, ancak sabır ve zamanla Levitron'u her zaman verimli ve etkili bir şekilde kurabilirsiniz. Pratik olarak düşmeyecek veya zıplamayacak.
Salon sensöründen Levitron
Bir salon sensörü için Levitron ve üretim fikri, ustaca olan her şey gibi basittir. Manyetik alanın kuvveti sayesinde elektromanyetik özelliklere sahip herhangi bir malzemenin bir parçası havaya yükselir.
Havada süzülme, “havada kalma” efekti yaratmak için bağlantı yüksek frekansla yapılır. Yani manyetik alan malzemeyi kaldırıyor ve fırlatıyor gibi görünüyor.
Cihazın tasarımı çok basit ve fizik derslerini boşuna tamamlamamış bir okul çocuğu bile her şeyi kendi başına inşa edebilecek.
- Bir LED'e ihtiyacınız var (rengi bireysel tercihlere göre seçilir).
- Transistörler RFZ 44N (ancak bu parametrelere yakın herhangi bir saha cihazı işe yarayacaktır).
- Diyot 1N 4007.
- Dirençler 1 kOhm ve 330 Ohm.
- Aslında salon sensörünün kendisi (A3144 veya başka biri).
- 0,3-0,4 mm ölçülerinde bakır sargı teli (yaklaşık 20 metre yeterli olacaktır).
- 5x1 mm tablet şeklinde neodimyum mıknatıs.
- Cep telefonları için tasarlanmış 5 voltluk şarj cihazı.
Şimdi montajın nasıl gerçekleştirildiği hakkında ayrıntılı olarak:
- Elektromıknatıs için bir çerçeve, fotoğraftakiyle tamamen aynı parametrelerle yapılır. 6 mm çap, yaklaşık 23 mm sarım uzunluğu, 25 mm kenar boşluğu ile yanakların çapıdır. Çerçeve kartondan yapılmış ve sıradan defter sayfası süper yapıştırıcı kullanarak.
- Bakır telin ucu makaraya sabitlenir ve daha sonra sarılır (yaklaşık 550 tur). Hangi yöne sardığınız önemli değil. Telin diğer ucu da sabitlenir, bobin şimdilik bir kenara bırakılır.
- Her şeyi şemaya göre lehimliyoruz.
- Hall sensörü kablolara lehimlenir ve ardından bobine yerleştirilir. Bobinin içine yerleştirmeniz ve doğaçlama yöntemlerle sabitlemeniz gerekir.
Dikkat. Sensörün hassas alanı (salon sensörünün dokümantasyonundan belirlenebilir) yere paralel görünmelidir. Bu nedenle sensörü bobine yerleştirmeden önce buranın biraz bükülmesi tavsiye edilir.
- Bobin askıya alınır ve önceden lehimlenmiş bir kart aracılığıyla ona güç sağlanır. Bobin bir tripod kullanılarak sabitlenir.
Artık Levitron'un nasıl çalıştığını kontrol edebilirsiniz. Bobine alttan elektrikli herhangi bir malzeme getirilebilir. Polariteye bağlı olarak ya bobine çekilecek ya da itilecektir. Ama havada asılı kalacak, yüzecek malzemeye ihtiyacımız var. Malzemenin şekli bobine göre çok küçük değilse bu durum geçerli olacaktır.
Not. Tablet şeklindeki mıknatıs küçükse, çok etkili bir şekilde havaya yükselmeyecektir. Düşebilir. İşteki hataları ortadan kaldırmak için, malzemenin ağırlık merkezini tabana kaydırmanız gerekir - sıradan bir kağıt parçası yük olarak iş görecektir.
LED'e gelince, onu kurmanıza gerek yok. Öte yandan daha fazla etki istiyorsanız arkadan aydınlatmalı bir gösteri düzenleyebilirsiniz.
Sensörsüz klasik versiyonda ev yapımı Levitron
Gördüğünüz gibi salon sensörünün varlığı sayesinde oldukça etkileyici bir oyuncak ortaya çıkarmak mümkün oldu. Ancak bu kesinlikle sensör olmadan yapılamayacağı anlamına gelmez. Aksine, klasik versiyondaki ev yapımı Levitron sadece büyük mıknatıs hoparlörden (13-15 cm çapında) ve üst kısmı için küçük bir halka mıknatıstan (2-3 cm çapında), sensör kullanmadan.
Üst kısmın ekseni genellikle yapılır eski kalem veya kalem. Önemli olan, çubuğun halka mıknatısın ortasına sıkıca oturacak şekilde seçilmesidir. Daha sonra sapın fazla kısmı kesilir (yukarıdaki mıknatısla birlikte yaklaşık 10 cm uzunluğunda, ihtiyacınız olan şey budur).
Bir Levitron'un klasik üretim şeması aynı zamanda kalın kağıttan kesilmiş bir düzine farklı pulun varlığını da ima ediyor. Bunlara ne için ihtiyaç var? Yukarıda açıklanan durumda, kağıt da kullanılmışsa ve hatırladığımız gibi, ağırlık merkezini aşağı kaydırmak veya daha basit bir şekilde ayarlamak için. Burada da durum aynı. Üst kısmın ideal şekilde ayarlanması için rondelalara ihtiyaç duyulacaktır (gerekirse çubuk üzerindeki halka mıknatısın arkasına yerleştirilirler).
Dikkat. Ev yapımı bir üst kısmın mükemmel bir şekilde havaya kalkması için, rondelalarla ayarlamanın yanı sıra, polarite konusunda bir hata yapmamanız gerekir. Başka bir deyişle, halka mıknatısı büyük mıknatısla eş eksenli olarak takın.
Ama hepsi bu değil. Hem ilk durumda (salon sensörü kullanılarak) hem de ikinci durumda, çekim kaynağının ideal düzgünlüğünün elde edilmesi gerekir. Başka bir deyişle, büyük bir mıknatısı tamamen düz bir yüzeye yerleştirin. Bunu başarmak için şunu kullanın: ahşap bardak altlıklarıçeşitli kalınlıklarda. Mıknatıs aynı hizada oturmuyorsa, bir tarafa veya birkaç tarafa standlar yerleştirilerek düzgünlük ayarlanır.
Platform Levitronları
Levitron'un platform devresi, kural olarak, bir değil birkaç kaynak mıknatısın varlığıyla farklılık gösterir. Bu durumda, havada yüzen malzeme veya üst kısım, dikey eksenden kayarak mıknatıslardan birinin üzerine düşme eğiliminde olacaktır. Bunu önlemek için merkezi çekim bölgesini ayarlayabilmeniz ve bunu mükemmel bir şekilde doğru bir şekilde yapabilmeniz gerekir.
Ve burada aynı bobinler, içine bir salon sensörü yerleştirilmiş olarak kurtarmaya geliyor. Bu tür iki bobin olsun ve bunlar platformun tam ortasına, mıknatısların arasına yerleştirilmelidir. Diyagramda şöyle görünecektir (1 ve 2 mıknatıslardır).
Diyagramdan, bobinleri kontrol etmenin amacının yatay bir kuvvet, bir ağırlık merkezi oluşturmak olduğu açıkça görülmektedir. Bu kuvvet resmi olarak Fss olarak adlandırılır ve diyagramda X olarak gösterilen bir yer değiştirme meydana geldiğinde denge eksenine doğru yönlendirilir.
Bobinleri, darbenin ters kutuplu bir bölge oluşturacağı şekilde bağlarsanız, ofsetle ilgili sorunu çözebilirsiniz. Herhangi bir fizikçi bunu doğrulayacaktır.
Herhangi bir eski DVD oynatıcı, Levitron tasarımı platformu için muhafaza olarak kullanılabilir. Tüm "iç kısımlar" çıkarılır, mıknatıslar ve bobinler takılır ve güzellik amacıyla üst kısım ince, muhtemelen şeffaf malzemeden (manyetik alanı geçirgen) yapılmış pratik bir kapakla kapatılır.
Hall sensörleri platformun deliklerinden çıkmalı ve konektörlerin düzleştirilmiş bacaklarına lehimlenmelidir.
Mıknatıslara gelince, bunlar 4 mm kalınlığında yuvarlak elemanlar olabilir. Mıknatıslardan birinin çapının ikincisinden daha büyük olması arzu edilir. Örneğin 25 ve 30 mm.
Fazlası var karmaşık seçenekler Levitronlar, küçük bir kürenin içine yerleştirilmiş bir tepenin döndürülmesi şemasına göre yapılmıştır. Bu Levitronlar aynı zamanda otomotiv endüstrisinde ve insan faaliyetinin diğer alanlarında tam bir devrim yaratan etkili bileşenler olan Hall sensörleri kullanılarak da üretilebilir.
Bu eğitimin fikri, Japonlar tarafından yapılan gerçekten güzel ve gizemli bir proje olan "Air Bonsai" adlı Kickstarter kitlesel fonlama platformu projesinden ilham aldı.
Ancak içeriye bakarsanız her gizem açıklanabilir. Bu aslında yukarıdan yükselen bir nesnenin ve bir devre tarafından kontrol edilen bir elektromıknatısın olduğu manyetik kaldırmadır. Bu gizemli projeyi birlikte hayata geçirmeye çalışalım.
Kickstarter'da cihazın tasarımının oldukça karmaşık olduğunu, herhangi bir mikrokontrolcüye ihtiyaç duymadığını öğrendik. Analog devresini bulmanın bir yolu yoktu. Aslında daha yakından bakıldığında havaya yükselme prensibi oldukça basittir. Başka bir manyetik parçanın üzerinde "yüzen" bir manyetik parça yapmanız gerekir. Daha sonraki asıl çalışma, havaya yükselen mıknatısın düşmemesini sağlamaktı.
Bunu bir Arduino ile yapmanın aslında bir Japon cihazının devresini anlamaya çalışmaktan çok daha kolay olduğuna dair spekülasyonlar da var. Aslında her şeyin çok daha basit olduğu ortaya çıktı.
Manyetik kaldırma iki bölümden oluşur: taban kısmı ve yüzen (havaya kaldıran) kısım.
Temel
Bu kısım altta olup, dairesel bir manyetik alan oluşturmak için bir mıknatıs ve bu manyetik alanı kontrol etmek için elektromıknatıslardan oluşur.
Her mıknatısın iki kutbu vardır: kuzey ve güney. Deneyler zıt kutupların birbirini çektiğini ve benzer kutupların birbirini ittiğini gösteriyor. Dört silindirik mıknatıs bir kare içine yerleştirilir ve aynı kutuplara sahiptir, aralarında aynı kutba sahip herhangi bir mıknatısı yukarı doğru itmek için dairesel bir manyetik alan oluşturur.
Genel olarak dört elektromıknatıs vardır, bunlar bir kare içine yerleştirilmiştir, iki simetrik mıknatıs bir çifttir ve manyetik alanları daima zıttır. Hall etkisi sensörü ve devresi elektromıknatısları kontrol eder. Elektromıknatısların içinden akım geçirerek üzerinde zıt kutuplar oluştururuz.
Yüzen kısım
Parça, küçük bir bitki saksısını veya diğer eşyaları taşıyabilen tabanın üzerinde yüzen bir mıknatıs içerir.
Üstteki mıknatıs, aynı kutuplara sahip oldukları için alttaki mıknatısların manyetik alanı tarafından kaldırılır. Ancak kural olarak düşme ve birbirlerini çekme eğilimindedirler. Mıknatısın üst kısmının dönmesini ve düşmesini önlemek için, Hall etkisi sensörü sayesinde elektromıknatıslar, yüzen kısmı dengelemek için itmek veya çekmek için manyetik alanlar oluşturacaktır. Elektromıknatıslar iki eksen X ve Y tarafından kontrol edilir, bu da üstteki mıknatısın dengede ve havada kalmasını sağlar.
Elektromıknatısları kontrol etmek kolay değildir ve bir PID kontrol cihazı gerektirir; bu, bir sonraki adımda ayrıntılı olarak tartışılacaktır.
Adım 2: PID denetleyicisi (PID)
Vikipedi'den: "Orantılı-integral-türevli (PID) denetleyici, geri beslemeli bir kontrol döngüsündeki bir cihazdır. Otomatik kontrol sistemlerinde, geçici sürecin gerekli doğruluğunu ve kalitesini elde etmek için bir kontrol sinyali oluşturmak için kullanılır. PID denetleyicisi, ilki giriş sinyali ile sinyal arasındaki farkla orantılı olan üç terimin toplamı olan bir kontrol sinyali üretir. geri bildirim(uyumsuzluk sinyali), ikincisi uyumsuzluk sinyalinin integrali, üçüncüsü uyumsuzluk sinyalinin türevidir."
Basit bir ifadeyle: "PID kontrol cihazı, ölçülen [Giriş] ile istenen ayar arasındaki fark olarak "hata" değerini hesaplar. Kontrolör [çıktıyı] ayarlayarak hatayı en aza indirmeye çalışır."
Böylece PID'ye neyi ölçeceğini (Girdi), hangi değeri istediğinizi ve bu değerin çıktı olarak alınmasına yardımcı olacak bir değişkeni söylersiniz. PID denetleyici daha sonra girişi ayara eşit olacak şekilde çıkışı ayarlar.
Örneğin: Bir arabada üç değerimiz var (Giriş, Kurulum, Çıkış) sırasıyla hız, istenilen hız ve gaz pedalı açısı olacaktır.
Bu projede:
- Giriş, yüzen mıknatısın konumu gerçek zamanlı olarak değişeceğinden sürekli olarak güncellenen, salon sensöründen gelen mevcut gerçek zamanlı değerdir.
- Set değeri, mıknatıs tabanının merkezinde, yüzer mıknatıs denge konumundayken ölçülen hall sensöründen gelen değerdir. Bu endeks sabittir ve zamanla değişmez.
- Çıkış sinyali elektromıknatısları kontrol etmek için hızdır.
Kullanımı oldukça kolay olan PID kütüphanesini yazdıkları için Arduino topluluğuna teşekkür ederiz. Ek Bilgiler Arduino PID hakkında resmi Arduino web sitesindedir. Arduino altında biri X ekseni, diğeri Y ekseni için olmak üzere bir çift PID kontrol cihazı kullanmamız gerekiyor.
Adım 3: Aksesuarlar
Dersin bileşenlerinin listesinin iyi olduğu ortaya çıktı. Aşağıda bu proje için satın almanız gereken bileşenlerin bir listesi bulunmaktadır; başlamadan önce her şeye sahip olduğunuzdan emin olun. Bileşenlerden bazıları çok popülerdir ve bunları büyük olasılıkla kendi deponuzda veya evinizde bulacaksınız.
Adım 4: Araçlar
İşte en sık kullanılan araçların listesi:
- Havya
- El testeresi
- Multimetre
- Delmek
- Osiloskop (isteğe bağlı, multimetre kullanabilirsiniz)
- tezgah matkabı
- Sıcak tutkal
- Pense
Adım 5: LM324 Op-amp, L298N sürücüsü ve SS495a
LM324 Op-amp
İşlemsel yükselteçler (op-amp'ler) günümüzde kullanılan en önemli, yaygın olarak kullanılan ve çok yönlü devreler arasındadır.
Hall sensöründen gelen sinyali yükseltmek için bir işlemsel yükselteç kullanıyoruz; bunun amacı, Arduino'nun manyetik alandaki değişikliği kolayca tespit edebilmesi için hassasiyeti artırmaktır. Hall sensörünün çıkışındaki birkaç mV'luk değişiklik, amplifikatörden geçtikten sonra Arduino'da birkaç yüz birim değişebilir. Bu, PID denetleyicinin düzgün ve kararlı çalışmasını sağlamak için gereklidir.
Seçtiğimiz ortak op-amp LM324'tür, ucuzdur ve herhangi bir elektronik mağazasından satın alabilirsiniz. LM324, esnek bir şekilde kullanılmasına olanak tanıyan 4 dahili amplifikatöre sahiptir, ancak bu projede yalnızca iki amplifikatöre ihtiyaç vardır: biri X ekseni için, diğeri Y ekseni için.
L298N modülü
L298N ikili H köprüsü genellikle iki motorun hızını ve yönünü kontrol etmek için kullanılır doğru akım veya tek bir bipolar step motoru kolayca kontrol eder. L298N, 5 ila 35 VDC aralığındaki motorlarla kullanılabilir.
Ayrıca dahili 5V regülatör vardır, yani besleme voltajı 12V'a kadar ise karttan 5V güç kaynağı da bağlayabilirsiniz.
Bu proje, iki çift elektromıknatıs bobinini sürmek için L298N'yi kullanıyor ve Arduino ve Hall sensörüne güç sağlamak için 5V çıkışını kullanıyor.
Modül pin çıkışı:
- Çıkış 2: bir çift elektromıknatıs X
- Çıkış 3: Y solenoid çifti
- Giriş gücü: DC 12V giriş
- TOPRAK: Toprak
- 5v çıkış: Arduino ve Hall sensörleri için 5v
- EnA: Çıkış 2 için PWM sinyalini etkinleştirir
- In1: Çıkış 2 için etkinleştirme
- Giriş2: Çıkış 2 için Etkinleştir
- In3: Çıkış 3 için etkinleştir
- In4: Çıkış 3 için etkinleştir
- EnB: Out3 için PWM sinyalini etkinleştirir
Arduino’ya Bağlantı: EnA ve EnB pinlerindeki 2 adet jumper’ı söküp ardından 6 adet In1, In2, In3, In4, EnA, EnB pinini Arduino’ya bağlamamız gerekiyor.
SS495a Salon Sensörü
SS495a, analog çıkışlı doğrusal bir Hall sensörüdür. Lütfen analog çıkış ile dijital çıkış arasındaki farka dikkat edin, bu projede dijital çıkışlı bir sensör kullanamazsınız, yalnızca 1 veya 0 olmak üzere iki durumu vardır, dolayısıyla manyetik alanların çıkışını ölçemezsiniz.
Analog sensör, Arduino'nun analog girişini kullanarak okuyabileceğiniz 250 ila Vcc arasında bir voltaj aralığıyla sonuçlanacaktır. Hem X hem de Y eksenindeki manyetik alanı ölçmek için iki Hall sensörü gereklidir.
Adım 6: NdFeB (Neodimyum Demir Bor) Neodimyum Mıknatıslar
Wikipedia'dan: "Neodimyum - kimyasal element gümüşi beyaz renkte, altın renginde nadir toprak metali. Lantanit grubuna aittir. Havada kolayca oksitlenir. 1885 yılında Avusturyalı kimyager Karl Auer von Welsbach tarafından keşfedildi. Uçak ve roket üretiminde alüminyum ve magnezyumlu alaşımların bir bileşeni olarak kullanılır."
Neodimyum ferromanyetik bir metaldir (özellikle antiferromanyetik özellikler gösterir), yani demir gibi mıknatıslanarak mıknatıs haline getirilebilir. Ancak Curie sıcaklığı 19K (-254°C) olduğundan saf formu manyetizması yalnızca aşırı derecede kendini gösterir Düşük sıcaklık. Bununla birlikte, demir gibi geçiş metallerine sahip neodimyum bileşikleri önemli ölçüde daha yüksek Curie sıcaklıklarına sahip olabilir. oda sıcaklığı ve neodimyum mıknatısların yapımında kullanılırlar.
Güçlü, neodimyum mıknatısı tanımlamak için kullanılan kelimedir. Ferrit mıknatısları kullanamazsınız çünkü manyetizmaları çok zayıftır. Neodimyum mıknatıslar ferrit mıknatıslardan çok daha pahalıdır. Taban için küçük mıknatıslar, yüzen/havada kalan kısım için büyük mıknatıslar kullanılır.
Dikkat! Güçlü manyetizmaları size zarar verebileceği veya verilerinizi bozabileceği için neodimyum mıknatısları kullanırken dikkatli olmanız gerekir. sabit disk veya diğerleri elektronik aletler Manyetik alanlardan etkilenirler.
Tavsiye! İki mıknatısı yatay olarak çekerek ayırabilirsiniz, manyetik alanları çok güçlü olduğundan ters yönde ayıramazsınız. Ayrıca çok kırılgandırlar ve kolayca kırılırlar.
Adım 7: Tabanın Hazırlanması
Genellikle etli veya kaktüs yetiştirmek için kullanılan küçük bir pişmiş toprak saksı kullandık. Ayrıca kullanabilirsin seramik saksı veya uygunsa tahta bir kap. DC soketini tutmak için kullanılan tencerenin alt kısmında bir delik oluşturmak için 8 mm'lik bir matkap ucu kullanın.
Adım 8: Yüzen Parçayı 3B Yazdırma
3D yazıcınız varsa harika. Onunla her şeyi yapma yeteneğine sahipsiniz. Yazıcınız yoksa umutsuzluğa kapılmayın çünkü... Artık çok popüler olan ucuz 3D baskı hizmetini kullanabilirsiniz.
İçin lazer kesim Dosyalar ayrıca yukarıdaki arşivde bulunmaktadır - AkrilikLaserCut.dwg dosyası (bu autocad'dir). Akrilik kısım mıknatısları ve elektromıknatısları desteklemek için kullanılır, geri kalanı ise pişmiş toprak tencerenin yüzeyini kaplamak için kullanılır.
Adım 9: SS495a Hall Sensör Modülünü Hazırlayın
PCB düzenini iki parçaya bölün; bir kısmı salon sensörünü takmak için, diğeri ise LM324 devresini takmak için. İki manyetik sensörü dik olarak takın baskılı devre kartı. Kullanmak ince tellerİki VCC sensör pinini birbirine bağlamak için aynı işlemi GND pinleriyle yapın. Çıkış kontakları ayrıdır.
Adım 10: Op-amp Devresi
Daha sonra kalibrasyonu kolaylaştırmak için iki potansiyometreyi aynı yöne yerleştirmeye dikkat ederek, şemayı takip ederek soketi ve dirençleri PCB'ye lehimleyin. LM324'ü sokete bağlayın, ardından hall sensör modülünün iki çıkışını op-amp devresine bağlayın.
LM324'ün iki çıkış kablosunu Arduino'ya bağlayın. L298N modülünün 12V girişi ile 12V girişi, L298N modülünün 5V çıkışı ile 5V potansiyometre.
Adım 11: Elektromıknatısların Montajı
Elektromıknatısları akrilik bir levha üzerine monte edin, merkeze yakın dört deliğe sabitlenirler. Hareketi önlemek için vidaları sıkın. Elektromıknatıslar merkezde simetrik olduğundan her zaman zıt kutuplarda bulunurlar, dolayısıyla teller içeri Elektromıknatıslar birbirine bağlanır ve teller dıştan elektromıknatıslar L298N'ye bağlanır.
L298N'ye bağlanmak için akrilik tabakanın altındaki kabloları bitişik deliklerden çekin. Bakır tel yalıtımlı bir katmanla kaplıdır, bu nedenle bunları birbirine lehimlemeden önce onu bir bıçakla çıkarmanız gerekir.
Adım 12: Sensör Modülü ve Mıknatıslar
Kullanmak sıcak tutkal Sensör modülünü elektromıknatıslar arasına sabitlemek için lütfen her sensörün biri önde, diğeri arkada olmak üzere iki elektromıknatısla kare şeklinde olması gerektiğini unutmayın. Üst üste gelmemeleri için iki sensörü mümkün olduğunca merkezi olarak kalibre etmeye çalışın, bu da sensörü en etkili hale getirecektir.
Bir sonraki adım mıknatısları üzerine monte etmektir. akrilik taban. İki D15*4mm mıknatısı ve bir D15*3mm mıknatısı bir silindir oluşturacak şekilde bir araya getirerek mıknatısların ve elektromıknatısların aynı yüksekliğe sahip olmasını sağlayacaktır. Mıknatısları elektromıknatıs çiftleri arasına monte edin; yükselen mıknatısların kutuplarının aynı olması gerektiğini unutmayın.
Adım 13: DC Güç Jakı ve L298N 5V Çıkışı
DC güç soketini iki kabloyla lehimleyin ve ısıyla daralan makaron kullanın. DC güç jakını L298N modülünün girişine bağladığınızda, 5V çıkışı Arduino'ya güç sağlayacaktır.
Adım 14: L298N ve Arduino
Yukarıdaki şemayı takip ederek L298N modülünü Arduino'ya bağlayın:
L298N → Arduino
5V → VCC
GND → GND
EnA → 7
B1 → 6
B2 → 5
B3 → 4
B4 → 3
EnB → 2
Adım 15: Arduino Pro Mini Programcısı
Arduino pro mini'nin USB'den seri bağlantı noktasına sahip olmaması nedeniyle harici bir programlayıcı bağlamanız gerekir. FTDI Basic, Pro Mini'yi programlamak (ve çalıştırmak) için kullanılacaktır.
Manyetik kaldırma her zaman etkileyici ve büyüleyici görünür. Bugün sadece böyle bir cihazı satın alamazsınız, aynı zamanda kendiniz de yapabilirsiniz. Ve böyle bir manyetik kaldırma cihazı oluşturmak için ona çok fazla para ve zaman harcamanıza gerek yok.
İÇİNDE bu materyal Ucuz bileşenlerden manyetik bir kaldırıcının montajı için bir şema ve talimatlar sunulacak. Toplantının kendisi iki saatten fazla sürmeyecek.
Levitron adı verilen bu cihazın fikri oldukça basit. Elektromanyetik kuvvet, bir manyetik malzeme parçasını havaya kaldırır ve süzülme etkisi yaratmak için, nesne çok küçük bir yükseklik aralığında, ancak çok yüksek bir frekansla yükselip alçalır.
Bir Levitron'u monte etmek için bobin dahil yalnızca yedi bileşene ihtiyacınız olacak. Manyetik kaldırma cihazının şeması aşağıda sunulmuştur.
Yani şemadan görebileceğimiz gibi, bobine ek olarak alan etkili bir transistöre, örneğin IRFZ44N veya başka bir benzer MOSFET'e, bir HER207 diyota veya 1n4007, 1 KOhm ve 330 Ohm dirençlere ihtiyacımız olacak. A3144 Hall sensörü ve isteğe bağlı gösterge LED'i. Bobini kendiniz yapabilirsiniz, bunun için 0,3-0,4 mm çapında 20 metre tel gerekecektir. Devreye güç vermek için şunları yapabilirsiniz: Şarj cihazı 5 V.
Bobin yapmak için aşağıdaki şekilde gösterilen boyutlarda bir taban almanız gerekir. Bobinimiz için 550 tur sarmak yeterli olacaktır. Sarmayı bitirdikten sonra bobinin bir tür elektrik bandı ile yalıtılması tavsiye edilir.
Şimdi Hall sensörü ve bobin dışındaki hemen hemen tüm bileşenleri küçük bir tahtaya lehimleyin. Hall sensörünü bobinin deliğine yerleştirin.
Bobini yüzeyin üzerinde belli bir mesafede olacak şekilde sabitleyin. Bundan sonra bu cihaz manyetik kaldırma çalıştırılabilir. Küçük bir neodim mıknatıs parçası alın ve onu bobinin altına tutun. Her şey doğru yapılırsa elektromanyetik kuvvet onu alıp havada tutacaktır.
Bu cihaz sizin için düzgün çalışmıyorsa sensörü kontrol edin. Hassas kısmı yani yazıların bulunduğu düz tarafı yere paralel olmalıdır. Ayrıca, satılan çoğu neodim mıknatıs için tipik olan tablet şekli, havaya yükselme açısından en başarılı olanı değildir. Ağırlık merkezinin "yürümesini" önlemek için, onu mıknatısın altına doğru hareket ettirmeniz ve ona çok ağır olmayan ancak çok hafif olmayan bir şey bağlamanız gerekir. Örneğin ilk görseldeki gibi bir parça karton veya el işi kağıdı ekleyebilirsiniz.
Bazı gelişmiş mağazalarda, pencereden bir şey veya marka imajına sahip bir öğe havaya uçtuğunda ilginç etkiler gösteren reklam standları görebilirsiniz. Bazen rotasyon eklenir. Ancak ev yapımı ürünler konusunda fazla tecrübesi olmayan bir kişi bile böyle bir kurulum yapabilir. Bunu yapmak için bilgisayar parçalarında bulunabilen bir neodimyum mıknatısa ihtiyacınız var.
Bir mıknatısın özellikleri şaşırtıcıdır. Benzer kutuplar tarafından itilme özelliklerinden biri, manyetik kaldırma trenleri, komik oyuncaklar veya muhteşem tasarım nesnelerinin temeli olarak kullanılan nesnelerde kullanılır. Mıknatıslara dayalı olarak havaya uçan bir nesne nasıl yapılır?
Videoda manyetik kaldırma
Beş noktalı neodimyum mıknatısların üst kısmının havaya kaldırılması. Manyetik Kaldırma, manyetizma, manyetik deney, truco magnetica, moto perpetuo, muhteşem oyun. Eğlenceli fizik.
Tartışma
şahin
Mıknatıs döndüğünde havaya yükselme meydana gelir ve mıknatısın hızı azalırsa yörüngeden düşer... bu etkiyi haklı çıkarırız. Mıknatıslar arasındaki manyetik alanların etkileşimi açıktır, ancak dönmenin rolü nedir? Ayrıca bobinlerden gelen alternatif bir manyetik alanı kullanarak bir mıknatısı havada tutabilirsiniz.
pukla777
Lütfen konu üzerinde çalışın - volan jeneratörü. Faydalı olacağını düşünüyorum pratik uygulama. Ayrıca bunu uzun zaman önce bir videoda çekmişsiniz ama çok az ve bilgisiz.
RusyaBaşkan
Farzedelim:
Bu tepeyi bir tür küp şeklinde fırlatın ve orada bir Vakum oluşturun, bu fikre göre hava direnci olmayacak ve neredeyse sonsuz bir şekilde dönecektir! Ve ayrıca bakırı düzgün bir şekilde sarmak ve enerjiyi ortadan kaldırmak için değilse?
Evgeniy Petrov
Yorumları okudum, şaşırdım, hangi konu? Oradaki her şey mıknatıslı bir topuz gibi, ona kürk vermişler. enerji tepenin sabit manyetik alanıdır, döndüğünde manyetik alan da döner, ama asıl önemli olan nasıl olduğu! Mıknatıslarda etki alanları eşit şekilde dağılmamıştır; bu teknik olarak mümkün değildir; bu nedenle pasif mıknatısın kendisi manyetik yastık üzerinde kalamaz; daha uzun sürecektir sağlam nokta farkın genellikle ihmal edilebilir olduğu durumlarda alan rotasyonu bunun yapılmasına izin vermez.
Vyacheslav Subbotin
Başka bir fikir: Lazeri sürekli olarak bir tarafa tutarsanız ne olur? Hafif basınç nedeniyle üst kısmın dönüş süresi değişir mi? Güçlü bir lazer alırsanız tepenin hiç durmamasını sağlayabilirsiniz.
Bilinmeyen Kimse
Eski bir oyuncak... Bu üst kısmı ve altındaki ferrit mıknatıslı plakayı hatırlıyorum, neodimyumda zaten sıkıcıydı ve tabanın alt mıknatısı tek bir katı plakaydı ve beş ayrı mıknatıs değil, sadece akıllıca mıknatıslanmıştı yol...
Aligarh Leopold
Igor Beletsky, yakalamamak için tepenin üzerine düşeceği bir kapak yapabilirsiniz. Dönmeyi sürdürmek için dönen bir manyetik alan eklemek mümkün müdür? örneğin, manyetik tablasını döndürürseniz...
Timur Aminev
Lütfen bize Dünyanın manyetik alanının tepeyi nasıl yavaşlattığını söyleyin? Dönmeye karşı yönlendirilen kuvvetlerin hangi anlarının ortaya çıktığı ve neden olduğu anlamında.
Alexander Vasilievich
Mıknatısın üstüne (ya da altına) bir bobin takarsanız ve üst kısmını onunla çevirirseniz, bir çeşit manyetik olarak asılı motor elde edersiniz. Bu şey kesinlikle aptalca ama güzel. Güç kaynağı kaldırılana kadar dönecektir))
Ivan Petrov
Aslında bunu zaten gördük. Mıknatısın dönmeden havaya yükselmesini sağlayın! (ve tabii ki destekler ve sıvı nitrojen olmadan).
Yüksek Elf
Fakir öğrenciler için bir aldatmaca; eğer mıknatısın bükülmesine gerek olmasaydı buna havaya yükselme denilebilirdi. Mıknatısın kendisi, kendisine rotasyon verilmediği takdirde üst kısımda kayacaktır.
Andrey Solomennikov
Platforma bir ateş ve jiroskopa (Yula) pervaneler takarsanız, aşağıdaki ateş yanarken dönmesini sağlarsanız ne olur? Motorun adını hatırlamıyorum ama özü, tabiri caizse rotorun ısı kullanarak dönmesidir.
Voljanin
Igor, bir fikir var... Masanda düzgün bir manyetik alan yok ama birkaç mıknatıstan bir tepe yapıp masayı döndürürsen... Belki tepe hız kaybetmez... Ne sence?..
Anton Simovskikh
Igor Beletsky, sürecin fiziğini anladınız mı? Havaya yükselme neden yalnızca dinamikte mümkündür? İçinde ortaya çıkan Foucaultcu akımlar tepenin istikrarını etkiler mi?
Mıknatıs üzerinde yükselen bir nesneyle en basit kurulum
Bunun için ihtiyacınız olacak: bir CD kutusu, bir veya iki disk, çok sayıda halka mıknatıs ve süper yapıştırıcı. Herhangi bir mıknatısı Çin çevrimiçi mağazasından satın alabilirsiniz.
Arkadaşlarınız sizi ziyarete geldiğinde, kendi yarattığınız muhteşem tasarım karşısında şaşıracaklar.
Levitron nasıl çalışır?
Artık ilk Levitron'unuzu yaratarak veya satın alarak havaya yükselmeye ilgi duymaya başladığınıza göre tek yapmanız gereken fırlatma sanatında ustalaşmak, çalışma prensibini dikkate alarak size bu konuda yardımcı olacağız. Ve size bu teknolojinin sırlarını ve inceliklerini anlatarak Levitron'u başlatma sanatını öğreteceğiz.
Bir tepeyi fırlatma ve onu sabit bir havaya yükselme pozisyonuna yerleştirme sanatında ustalaştığınızda, sizin ve etrafınızdakilerin tam bir şaşkınlık deneyimlemesi garanti edilir. Bugün havaya yükselme birçok insanı endişelendiriyor. Müşterilerden havaya yükselmeyle ilgili sorular ve Levitron'un nasıl çalıştığına dair açıklamalar içeren çok sayıda talep alıyoruz.
Birçoğu bunun işe yaradığına açıkça şaşırıyor ve genellikle Earnshaw teoremini (1.2) işe yaramaması gerektiğine dair kanıt olarak gösteriyor. Levitron'a olan ilgi bilim adamları arasında her zaman kaynıyor. Son zamanlarda, mikroskobik parçacıklar (örneğin, elektronlar, nötronlar) için levitron tuzaklarına benzerlikler, maddenin her seferinde bir mikroskobik parçacık olarak manipüle edildiği ve incelendiği büyüleyici araştırma alanında çalışan bilim adamları tarafından kabul edilmiştir. Bu benzetmeyi ilk fark eden kişi Bristol Üniversitesi'nden Dr. Michael W. Berry oldu. Bu tanımadan ilham alan Dr. Berry, Levitron operasyonunun fiziğinin ayrıntılı bir açıklamasını yayınladı (3'te). Dr. Berry'nin makalesi Levitron'un nasıl çalıştığına dair mevcut en iyi açıklamalardan biridir ve aşağıda sunduğumuz ana konuların kısa bir özetini bizim için nazikçe hazırlamıştır. Açıklamanın tamamını okumak isteyenler, makalenin bir kopyasını Dr. Berry'den talep etmelidir.
Onu geride tutan ne?
"Anti-yerçekimi", üst kısımları taban manyetizmasından uzaklaştıran kuvvettir. Taban kutusunun hem üst kısmı hem de ağır levha mıknatıslanmıştır, ancak bu durum tam tersi yöndedir. Kuzey kutbu yukarıya bakan bir ana mıknatıs ve kuzey kutbu aşağıya bakan tepeye benzer bir mıknatıs düşünün (Şekil 1). Prensip, iki özdeş kutbun (örneğin iki Kuzey) birbirini itmesi ve iki zıt kutbun çekmesidir; kutuplar yakın olduğunda kuvvetler daha güçlü olur. Tepede dört manyetik kuvvet vardır: Kuzey kutbunda kuzeyden tabana itme ve güneyden tabana çekim, güney kutbunda ise kuzeyden tabana çekim ve güneyden tabana itme. temel. Kuvvetlerin mesafeye bağlı olmasından dolayı kuzey-kuzey itmesi baskındır ve üst itme manyetiktir. Bu yukarı itme kuvvetinin aşağı doğru yerçekimi kuvvetini dengelediği yerde, yani net kuvvetin sıfır olduğu denge noktasında asılı kalır.
Levitron'un neden dönmesi gerekiyor?
Üst kısmın devrilmesini önlemek için. Tepedeki genel kuvveti sağlamanın yanı sıra, tabanın manyetik alanı, dönme eksenini döndürme eğiliminde olan bir tork sağlar. Eğer üst kısım dönmüyorsa, bu manyetik tork onu ters çevirecektir. Sonra ona Güney Kutbu aşağıya doğru yönlendirilecek ve tabandan gelen kuvvet çekici olacak - yani yerçekimi kuvvetiyle aynı yönde - ve üst kısım düşecek. Üst kısım döndüğünde, tork jiroskopik olarak etki eder ve eksen devrilmez, ancak manyetik alanın (neredeyse dikey) yönü etrafında döner. Bu dönmeye devinim denir (Şekil 2). Levitron'da eksen neredeyse dikeydir ve devinim, tepe yavaşladıkça daha belirgin hale gelen bir sarsıntı olarak görülebilir. Levitron gibi manyetik olarak desteklenen köşelerin stabilizasyonunda spinin etkinliği Roy M. Harrigan (4) tarafından keşfedilmiştir.
Levitron neden yana doğru kaymıyor?
En üstteki için askıda kalır; denge tek başına yeterli değildir. Dengenin de kararlı olması gerekir, böylece küçük bir yatay veya dikey hareket, denge noktasına doğru yukarı doğru iten bir kuvvet üretir. Levitron için istikrarın sağlanması zordur. Bu, üst kısmın ana mıknatısın ekseninden yanal olarak hareket etmesiyle, etrafında üst kısmın ekseninin devindiği tabanın manyetik alanının dikeyden biraz sapması gerçeğine bağlıdır (Şekil 2). Eğer tepe tam olarak dikey yönde devinirse, manyetik alanların fiziği dengeyi kararsız hale getirecektir. Alan dikeye çok yakın olduğu için denge yalnızca tabanın merkezinin yaklaşık 1,25 inç ila 1,75 inç yukarısındaki küçük bir yükseklik aralığında stabildir. ("Yeni Süper Levitron" hobileri için 2,5 ila 3,0 inç).Earnshaw teoremi Levitron'un davranışı tarafından ihlal edilmez.Bu teorem, manyetik (veya elektrik) yüklerin hiçbir statik düzenlemesinin tek başına veya etki altında kararlı olamayacağını belirtir. kuvvet yerçekimi. Bu Levitron için geçerli değildir, çünkü mıknatıs (üstte) döner ve böylece tabandan gelen alana dinamik olarak tepki verir.
Levitron'un ağırlığı neden önemlidir (ve neden ayarlanmalıdır)?
Üst kısmın ağırlığı ve tabanın ve üst kısmın mıknatıslanma kuvvetleri, manyetizmanın yer çekimini dengelediği denge yüksekliğini belirler. Bu yükseklik sabit bir aralıkta olmalıdır. Sıcaklıktaki küçük değişiklikler tabandaki ve üstteki mıknatıslanmayı değiştirir. (Sıcaklık arttıkça atomik mıknatısların yönleri rastgeleleşir ve alan zayıflar). Ağırlık bunu telafi edecek şekilde ayarlanmazsa denge sabit aralığın dışına çıkacak ve üst kısım düşecektir. Sabit aralık çok küçük olduğundan, bu ayar hassastır; en hafif yıkayıcı, üst kısmın ağırlığının yalnızca %0,3'ü kadardır.
Levitron neden nihayet düşüyor?
Üst dönüşler saniyede yaklaşık 20 ila 35 devir (RPS) aralığında stabildir. 35-40 RPS'nin üzerinde ve 18 RPS'nin altında tamamen dengesizdir. Üst kısım döndürülüp havaya kaldırıldığında hava direnci nedeniyle yavaşlar. Birkaç dakika sonra stabilitenin alt sınırına (18 RPS) ulaşacak ve düşecek. Levitron'un dönüş ömrü, onu vakuma yerleştirerek uzatılabilir. Yapılan çeşitli vakum deneyleri sırasında üst kısım yaklaşık 30 dakika sonra düştü. Bunu neden yaptığı belli değil; belki sıcaklık değiştiğinde dengeyi kararlı aralığın dışına iter; belki de üst kısım yeterince hızlı dönmediğinden dolayı uzun vadeli bir istikrarsızlık kalmıştır; veya belki de vakum ekipmanının titreşimi alanı süpürür ve devinim eksenini yavaş yavaş manyetik alan yönünden uzaklaştırır. Dönme frekansını sabit bir aralıkta tutmak amacıyla, üst kısmın çevresine yerleştirilmiş uygun bir hava dişli bileziği ile hava üflenerek havaya yükselme önemli ölçüde uzatılabilir. Son zamanlarda Levitron'un tepesi birkaç gün bu şekilde döndürülmeye devam edildi. Ancak tepenin havada kalma süresini uzatmanın en başarılı yolu, tepeyi günlerce, hatta haftalarca havada tutabilen yeni bir elektromanyetik darbe cihazıdır.
Levitron ilkesi nasıl kullanılır?
Son yıllarda mikroskobik parçacıklar, manyetik ve/veya elektrik alanlarından yakalanarak incelenmiştir. Birkaç çeşit tuzak vardır. Örneğin nötronlar manyetik bir alanda iletilebilir. sistem tarafından oluşturulan bobinler Nötronlar dönen manyetik parçacıklardır, dolayısıyla böyle bir nötron tuzağının Levitron'a benzetilmesi yakındır.
