წვრილმანი ელექტრომაგნიტური ლევიტაცია!: 6 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:20

ეს არის პროექტი, რომელიც გააოცებს და შთააგონებს! რა სარგებლობა მოაქვს ამ მეცნიერების ცოდნას, თუ ჩვენ არ შეგვიძლია რაიმე მაგარი გავაკეთოთ, არა?

ამ პროექტით ჩვენ ვაპირებთ გამოვიყენოთ რამოდენიმე კომპონენტი, რომელთა დამზადებაც ადვილია ან პოვნა ყბის ჩამოსაშლელი, გონებაში მოხრილი ელექტრომაგნიტური ლევიტატორის, ან EMLEV როგორც მე მას ვეძახი.

მარტივი სქემის, მაგნიტის, ჰოლის ეფექტის სენსორის და რამდენიმე სხვა კომპონენტის დახმარებით თქვენ შეძლებთ საგნების ლევიტაციას ჰაერში!

Დავიწყოთ!

ნაბიჯი 1: რაც დაგჭირდებათ

ამ პროექტისთვის ჩვენ დაგვჭირდება კონტროლერის წრე, ენერგიის წყარო, EM ხვეული და მაგნიტი, ტექნიკასთან და ინსტრუმენტებთან ერთად, რომ ეს ყველაფერი ერთად იყოს.

ნაწილების სია ასეთია:

მიკროსქემის დაფა ჩამოტვირთეთ სქემატური აქ

მიიღეთ ნაწილების ნაკრები აქ

(1) მცირე მიკროსქემის დაფა (1) LM7805 ძაბვის რეგულატორი (1) MIC502 IC (1) LMD18201 IC (1) SS495 A Hall Effect Sensor (1) 470uF კონდენსატორი (ელექტროლიტური) (1) 1uF კონდენსატორი (კერამიკული) (1) 0.1 uF კონდენსატორი (კერამიკული) (1) 0.01uF კონდენსატორი (კერამიკული) (1) 2 სლოტი შეყვანის ჯეკი (+/-) (2) 2 მავთულის კონექტორები

(1) 12v/1a კვების ბლოკი

(1) LCD ძაბვის ჩვენება (სურვილისამებრ) (1) მწვანე LED (სურვილისამებრ) (1) 10K რეზისტორი

სოლენოიდი (20 გ 150-300 ბრუნვა) (1) ფოლადის ჭანჭიკი

სხვადასხვა ფერის მავთული (18-24 გ) (2-3) ნეოდიმი დისკი მაგნიტები (3) 8 "x10" პლექსიგლასის ფურცლები (4) 12 "x 5/15" ხრახნიანი ჯოხი (24) 5/16 "თხილი (24) 5/ 16 "საყელურები (8) 5/16" რეზინის ქუდები (სურვილისამებრ)

ნაჩვენები ინსტრუმენტები მოიცავს soldering რკინის და solder, საბურღი და ბიტი მდე 5/16 და თქვენ ასევე მინდა აქვს გარკვეული ელექტრო ფირზე ან შემცირება გადატანა, წებო და 5/16th wrench ხელთ.

ყველა ნაწილი ხელმისაწვდომია აქ:

www.drewpauldesigns.com/diy-electromagnetic-levitation-kit.html

ნაბიჯი 2: თეორია და ძირითადი კომპონენტები

რატომ არ შეგვიძლია უბრალოდ მოვიშოროთ ლითონის საგნები მაგნიტით სწორი მანძილიდან? რადგანაც, როგორც შავი მასალა უახლოვდება მაგნიტურ ველს, ძალა იზრდება ექსპონენციალურად. ეს აღწერილია რასაც ეწოდება მაგნიტური უკუ კვადრატული კანონი, რომელიც ამბობს:

ინტენსივობა 1 / ინტენსივობა 2 = მანძილი 1 / მანძილი 2

ასე რომ, არ არსებობს სივრცე სივრცეში, სადაც მაგნიტი ან ელექტრომაგნიტი ბუნებრივად შეაჩერებს ობიექტს კონტაქტის გარეშე. ერთხელ მინდორში, უკან ბრუნება არ არსებობს!… თუ…

გამრავლების მაგნიტური ველი შეიძლება ნაჩვენები იყოს 2D დიაგრამაზე ან მაგნიტურ საყურებელ ფილმზე, როგორც პოლუსებიდან მომდინარე ძალის ხაზები. ოსცილოსკოპზეც კი შეუძლებელია ბევრი რამის თქმა ველზე მოძრაობისა და მიმართულების შესახებ მხოლოდ ორი განზომილების კადრებით (როგორც ეს ყბადაღებული ილუზია). 3D- ში დაკვირვებისას ეს ველი შეიძლება ჩანდეს და იგრძნო, რომ ის ტოროიდულია და დროის მიმართ ჩვენ ვიწყებთ იმის დანახვას, რომ ჩნდება გამრავლების ხვეული ველი. ეს იგივეა ელექტრომაგნიტის შემთხვევაში და როდესაც ველი იშლება ის ამას აკეთებს საპირისპირო მიმართულებით. ეს აღწერილია იმით, რასაც ჩვეულებრივ მოიხსენიებენ, როგორც ფლამანდელთა მარჯვენა და მარცხენა ხელის წესებს.

ასე რომ, თეორიულად, შესაძლებელი იქნებოდა ალტერნატიული მორევების/სპირალების შექმნა, რათა ობიექტი სასურველ პოზიციაზე მორგებულიყო. ზემოაღნიშნული ფორმულის საფუძველზე გამოთვლების შემდეგ აღმოვაჩინეთ, რომ შესაძლებელია მხოლოდ ამ ველების ზუსტად და სწრაფად მონაცვლეობით (50, 000 -ჯერ წამში ან მეტი!) პრობლემა? Არაფერს. რამოდენიმე კომპონენტით ჩვენ შეგვიძლია შევქმნათ გამრავლების და დაშლის ელექტრომაგნიტური ველი, რომელსაც აკონტროლებს სენსორი, რომელიც ამოიცნობს ველის სიძლიერეს და წრე, რომელიც მიმართავს შესაბამის ველს ელექტრომაგნიტზე. კომპონენტები შეგიძლიათ იხილოთ ინდივიდუალურად აქ ან როგორც ნაკრები აქ, რათა ეს პროექტი სწრაფად და მარტივად მოხდეს. ახლა, როდესაც ჩვენ გვაქვს ყველა ჩვენი კომპონენტი მზად, დავიწყოთ!

ნაბიჯი 3: შექმენით დანართი

ჩვენი კორპუსის მშენებლობა საკმაოდ სწორია რეკომენდებული მასალებით, მაგრამ მოგერიდებათ გამოიყენოთ ყველაფერი, რაც გარშემო გაქვთ. ეს სუპერ მარტივი დანართი შთაგონებულია ამ გასაოცარი რობოტის მიერ, რათა აჩვენოს ყველა შიდა კომპონენტი. დასრულების შემდეგ, დანართი უნდა იყოს 8 "Wx10" Dx12 "H.

პირველ რიგში, ჩვენ დავაგროვებთ და დავიცავთ ჩვენს პლექსიგლასს და გავზომავთ და გავუბურღავთ ოთხ ხვრელს კუთხეების მახლობლად, რა თქმა უნდა დავტოვებთ სივრცეს კიდეებიდან და ვბურღავთ თანდათანობით უფრო დიდი ნაჭრებით, რათა არ მოხდეს ბზარი. დასრულების შემდეგ ჩვენ გვექნება ოთხი 5/16 ინჩიანი ხვრელი პლექსიგლასის სამივე ფურცლის კუთხეში. *დარწმუნდით, რომ გაითვალისწინეთ ორიენტაცია სიმეტრიული მორგებისთვის. შემდეგი, ჩვენ გავაღრმავებთ ხვრელს ან ხვრელებს ჩვენი შეყვანის ბუდეზე ერთ ფურცელზე. ეს შეიძლება განსხვავდებოდეს თქვენი ბუდის მიხედვით, მაგრამ უნდა იყოს გარს უკანა მხარეს. ჩვენ ახლა დავიწყებთ კორპუსის მშენებლობას. დაიწყეთ ოთხი 5/16 ხრახნიანი წნულის ჩასმა თქვენი ერთ-ერთი ფურცლის ხვრელებში. დააფიქსირეთ ფურცელი ღეროების ბოლოდან დაახლოებით 1,5-2 სანტიმეტრით პლექსიგლასის თითოეულ მხარეს ერთი საყელურით და თხილით და დაამატეთ რეზინის ფეხი თითოეული ჯოხის ბოლოში. გაგრძელებამდე დარწმუნდით, რომ ყველაფერი დონეზეა.

შემდეგი, ჩვენ დავამატებთ თხილი და სარეცხი დაახლოებით 3-4 ინჩი ჩვენი წნელები ზემოდან და მოათავსეთ ფურცელი ხვრელი ჯეკის თავზე.

ჩვენი საფარის ბოლო ნაბიჯი იქნება პლექსიგლასის ბოლო ფურცლის თავზე შეკვრა მას შემდეგ, რაც კომპონენტებს დავამატებთ შემდეგ საფეხურზე.

ნაბიჯი 4: დააინსტალირეთ და დაიცავით კომპონენტები

ახლა, როდესაც ჩვენ გვაქვს პლატფორმა, ჩვენ შეგვიძლია ავაშენოთ და დავაინსტალიროთ ჩვენი კომპონენტები.

ეს შედარებით მარტივი წრე და სოლენოიდი წყვილი შეიძლება აშენდეს თანდართული დიაგრამის მიხედვით, ან აქ შეგიძლიათ მიიღოთ წინასწარ აშენებული. გაითვალისწინეთ, რომ SS495 დამონტაჟებულია კოჭის ბოლოში. LED- ის დამატება საშუალებას გაძლევთ გადაამოწმოთ სიმძლავრე და ციფრული ვოლტმეტრი საშუალებას გაძლევთ აღმოაჩინოთ დატვირთვა ტუნინგის მიზნით, როგორც სურვილისამებრ, მათი მიერთება შესაძლებელია უშუალოდ 12 ვ შეყვანილ სქემებზე, ხაზოვანი 10k რეზისტორი ცხელ ტყვიაზე (+). სახალისოა იმის ცოდნა, რომ მიკროსქემის ერთი IC განკუთვნილია საავტომობილო კონტროლერისთვის, ხოლო მეორე განკუთვნილია გულშემატკივართათვის, მაგრამ შეაერთეთ ისინი რამდენიმე სხვა კომპონენტთან ერთად და ჩვენ შეგვიძლია გამოვიყენოთ ის ჰაერში საგნების ლევიტაციისთვის!

ამის შემდეგ ჩვენ შეგვიძლია მივაერთოთ ჯეკი მიკროსქემის შეყვანისას სქემის დიაგრამაზე და გვახსოვდეს, რომ ჯეკის საქმე არის მიწა (-).

შემდეგი, ჩვენ დავაკავშირებთ 1 და 2 გამომავალს ჩვენი LMD18201 IC– დან ჩვენს სოლენოიდულ კოჭასთან. ჩადეთ ფოლადის ჭანჭიკი გრაგნილის ცენტრში და ჭანჭიკის სათავეში SS495 A Hall Effect Sensor, რომელსაც ჩვენ დავუკავშირებთ დიაგრამის მიხედვით. წინასწარ ჩამონტაჟებული კომპონენტები მოიცავს კონექტორებს, რომელთა უბრალოდ დაჭერა შესაძლებელია.

ამ დროს შეიძლება სასარგებლო იყოს ყველაფრის დროებით უზრუნველყოფა, ფრთხილად დაკავშირება ძალაზე და სელენოიდის ველის გამოცდა თქვენს მაგნიტთან.

მას შემდეგ რაც დაკმაყოფილდებით, თქვენ შეგიძლიათ უზრუნველყოთ თქვენი კომპონენტები პლატფორმაზე. წრე უნდა იყოს თავდაყირა ჰაერის ნაკადის დასაშვებად და ბუდის მახლობლად, სოლენოიდს უნდა ჰქონდეს გვერდი სენსორით ქვემოთ და სურვილისამებრ LED და LCD შეიძლება განთავსდეს იქ, სადაც მოსახერხებელია. რამოდენიმე შეკუმშვის და მავთულის გადასაფარებლის დამატება ამ დროს ყველაფერს სისუფთავეს ხდის და ეხმარება თავიდან აიცილოს მოკლე ჩართვები და მავთულხლართები. ბოლოსდაბოლოს, ყველაფრის კიდევ უფრო უზრუნველსაყოფად და დასაფარავად, ჩვენ დავამატებთ ჩვენს ბოლო პლექსიგლასის ფურცელს. ჯერ დაამატეთ თხილი და გამრეცხი თითოეულ ჯოხს, შემდეგ ბოლო პლექსიგლასის ფურცელი და დაარეგულირეთ ისე, რომ ზედა ფურცელი დაუკავშირდეს თქვენს სოლენოიდს, მჭიდროდ დაიჭირეთ იგი თავის ადგილას. მას შემდეგ რაც ადგილზე და დონეზე, დაამატეთ კიდევ ოთხი სარეცხი და კაკალი და ქუდი თქვენი რეზინის ბოლოს ქუდები.

ნაბიჯი 5: თქვენი EMLEV დასრულებულია! დრო დარეგულირებისა და გამოცდისთვის

ჩვენ თითქმის დასრულებული ვართ; მაგრამ ჩვენ უნდა გავაკეთოთ რამოდენიმე გათვლა და ცოტა მორგება, სანამ დავიწყებთ მეგობრებისა და კოლეგების გაოცებას.

ჩვენი სოლენოიდის დამონტაჟებისას ჩვენი ორიენტაცია არ ითვალისწინებდა პოლარობას. აქედან გამომდინარე, ჩვენ დაგვჭირდება ავირჩიოთ ჩვენი მაგნიტის სწორი პოლუსი ჩვენს კოჭასთან შესახვედრად. ამისათვის დააკავშირეთ ძალა და დაიწყეთ მაგნიტის შემოტანა სოლენოიდის ველში. მაგნიტის ერთი მხარე განუწყვეტლივ იზიდავს, მეორეს ექნება მიდრეკილება ჩაკეტოს ადგილზე ჩვენი გრაგნილიდან რამდენიმე ინჩის მანძილზე, შენიშნოს მაგნიტის ეს მხარე. ფრთხილად იყავით, რომ არ მიუახლოვდეთ; ორივე პოლუსი ძალადობრივად მიიზიდავს, თუკი ძალიან ახლოსაა ენერგიულ კოჭასთან.

ახლა, როდესაც ჩვენ ვიცით ჩვენი მაგნიტის რომელ პოლუსს ვიყენებთ, ჩვენ ახლა განვსაზღვრავთ იმ წონას, რომელსაც იგი იტევს. ძალიან მცირე წონა და დატვირთვა იზიდავს ლევიტაციის გარეშე, ზედმეტი წონა და მაგნიტური ველი ვერ შეძლებს გრავიტაციის გადალახვას და თქვენი ობიექტი დაეცემა. თქვენ შეგიძლიათ გამოიყენოთ შემთხვევითი ცდა და შეცდომა ოპტიმალური წონის საპოვნელად, მაგნიტზე შემთხვევითი საგნების მიმაგრებით, თუმცა მე გირჩევთ მიდგომას, რომელიც უფრო რაოდენობრივ შედეგს გამოიღებს. პატარა კაკლებისა და ჭანჭიკების გამოყენებით, თანდათანობით დაამატეთ ისინი თქვენს მაგნიტს და გამოსცადეთ. მას შემდეგ რაც იპოვით ბალანსის წერტილს (თქვენ იგრძნობთ მცირე დაწკაპუნებას, როდესაც ის იკეტება), გაითვალისწინეთ დატვირთვის წონა მცირე ზომის გამოყენებით. შემდეგ დაამატეთ ან წაშალეთ მცირე რაოდენობით წონა, რომ იპოვოთ თქვენი დიაპაზონი და ოპტიმიზაცია მოახდინოთ სტაბილურობისთვის. ამის შემდეგ შეგიძლიათ გამოიყენოთ ეს როგორც მითითება და დაიწყოთ ლევიტირება ამ წონის ფარგლებში, რაც ჩვეულებრივ 45-55 გრამს შორისაა, მაგნიტის ჩათვლით.

როდესაც სწორად ფუნქციონირებთ, დაუკავშირეთ ოსცილოსკოპი, რომ ნახოთ მოქმედი ველები! ჩემი DSO ნანოს წაკითხვის წყალობით ჩვენ შეგვიძლია ზუსტად ვნახოთ როდის ხდება ცვალებადი ველი და რატომ.

ნაბიჯი 6: მოემზადეთ ინსპირაციისთვის და გასაოცარი

გილოცავთ! თქვენ შეუძლებელი გახადეთ შესაძლებელი!

თქვენი EMLEV უნდა იყოს სრულყოფილი, ფუნქციონირებს და გააქტიურებს ნებისმიერ ნივთს განსაზღვრული წონის დიაპაზონში. ახლა ჩვენ შეგვიძლია ავირჩიოთ ობიექტი ლევიტაციისთვის. სცადეთ მაგნიტი დააინსტალიროთ ქვაზე, მიამაგრეთ ლურსმნები ან თხილი, მიამაგრეთ სამახსოვრო, შესაძლებლობები უსასრულოა, ამ ბიჭებმა ცოცხალი ბაყაყიც კი ლევიტაციეს!

მე ავირჩიე დიდი სუფრის კოვზი ეფექტისთვის.

"კოვზს ნუ ატრიალებ; ეს შეუძლებელია. სამაგიეროდ, ეცადე მხოლოდ გააცნობიერო სიმართლე. კოვზი არ არის."- პარაგრაფი მატრიცა (1999)

ეს მოწყობილობა აგიჟებს გონებას; თვალები ამობურცულდება, ყბები ჩამოუვარდება და თავები აფეთქდება! ჯადოსნურია? მეცნიერებაა? ისე, ერთადერთი განსხვავება ჯადოქარსა და მეცნიერს შორის არის მეცნიერი, რომელიც გეუბნებათ როგორ კეთდება იგი. გმადლობთ, რომ შეამოწმეთ ჩემი Instructable და მე არ შემიძლია დაველოდო იმის სანახავად, რასაც თქვენ აკეთებთ, დატოვეთ სურათები კომენტარებში. ფიქრობთ, რომ ეს ინსტრუქცია მაგარია? შემატყობინეთ ხმის დაჭერით გვერდის ზედა ნაწილში!

მეორე პრიზი სენსორების კონკურსში 2016

მეორე პრიზი Make It Fly კონკურსში 2016