Se apropie sărbătorile de Anul Nou. Și cum să ajungi la Anul Nou fără cadou, la rude, rude și prieteni. Și în același timp, vechea zicală că cel mai bun prezent este un prezent făcut nu și-a pierdut încă relevanța fă-o singur. Și de ce nu, să încercăm să facem cuiva un cadou original de Anul Nou.
Se propune să se facă cel mai simplu Levitron ca atare cadou. Levitarea magnetică arată întotdeauna impresionantă și vrăjitoare. Folosind o forță electromagnetică invizibilă, ridicăm și ținem în aer un mic magnet de neodim. Efectul în creștere este creat prin ridicarea și coborârea magnetului într-o gamă foarte mică de înălțimi, dar cu o frecvență ridicată. Astăzi poți face singur un astfel de dispozitiv. Și pentru aceasta nu este necesar să cheltuiți mulți bani și timp.
În acest articol, avem în vedere schema și tehnologia pentru fabricarea levitronului magnetic din componente simple și ieftine.
Schema dispozitivului pentru levitație magnetică prezentate mai jos.
Principiul funcționării dispozitivului
Folosind acest circuit, bobina L1 creează un câmp electromagnetic specific care ține magnetul permanent pe greutatea sa. Deoarece poziția de echilibru este extrem de instabilă, se folosește un sistem de control și gestionare automată pentru a ține magnetul în circuit. Senzorul de monitorizare a poziției este un senzor cu control magnetic MD1, bazat pe efectul Hall. Acesta este situat și fixat în centrul bobinei, din partea capătului de lucru.
Funcționarea senzorului Hall (MD1) constă în coborârea semnalului de ieșire (pin 3) până la oprire, cu o creștere a câmpului magnetic static sau dinamic. La coborârea câmpului magnetic, opusul este adevărat. Senzorul Hall funcționează cu o tensiune de alimentare mică (4 ... 20 V) și cu curent scăzut (3 ... 20 mA), controlând în același timp tranzistorul de putere VT1.
LED1 este utilizat pentru controlul vizual asupra funcționării dispozitivului.
Dioda VD2 asigură funcționarea de mare viteză a bobinei.
Schema funcționează după cum urmează.
Când porniți dispozitivul, curentul trece prin bobina L1 și tranzistorul deschis VT1.
În acest caz, bobina creează un câmp magnetic și începe să atragă un magnet permanent. Magnetul este atras de electromagnet, dar în ascensiune, intră în raza de acțiune a senzorului de poziție (MD1) și îl comută cu câmpul său magnetic. În acest caz, un semnal este aplicat tranzistorului VT1, care oprește electromagnetul. Apoi magnetul permanent începe să cadă, dar părăsind zona de sensibilitate a senzorului, acesta pornește din nou electromagnetul. În acest caz, magnetul este din nou forțat să se deplaseze la electromagnet. Astfel, magnetul permanent oscilează continuu în jurul unui punct definit de sistem.
Pentru a împiedica magnetul permanent să se întoarcă în timpul oscilațiilor, poziția sa este stabilizată, de exemplu, prin fixarea de ceva de jos. Când magnetul se răstoarnă, polul său se schimbă, cu fața către senzorul de poziție MD1 și circuitul nu mai funcționează, deoarece senzorul este controlat doar de polul sud al magnetului.
Fabricarea dispozitivelor
1. Baza dispozitivului Levitron este determinată de o bobină electromagnetă. Alegerea ei va determina în mare parte designul dispozitivului.
Bobina poate fi fabricată independent. Este suficient să înfășurați 500 ... 600 de rotații de sârmă emailată cu un diametru de 0,3 ... 0,4 mm pe tub (vor fi necesari aproximativ 20 de metri de sârmă). Pentru a alimenta un astfel de dispozitiv, puteți utiliza o sursă de alimentare sau un încărcător cu o tensiune de 5 - 9 volți.
Este posibil să folosiți o bobină industrială existentă. În același timp, este de dorit să cunoaștem tensiunea nominală de alimentare și să selectăm în viitor o sursă de alimentare adecvată.
În cazul nostru, pentru un cadou original, este necesar un design compact al dispozitivului, astfel încât a fost aleasă o bobină de releu de dimensiuni mici.
2. Pe lângă bobină, vom avea nevoie de un tranzistor cu efect de câmp, de exemplu, IRFZ44N sau alt MOSFET similar, din nou, în funcție de parametrii bobinei utilizate. În cazul nostru, se folosește tranzistorul IRF630, care a rămas pe o bucată a plăcii după eliminarea echipamentelor video.
De asemenea, aveți nevoie de un senzor Hall, de exemplu, tip A3144, AH443 sau altul, care funcționează în moduri similare. În acest caz, a fost utilizat senzorul ieftin găsit în magazin, modelul HAL 508 UA-A-2-B-1-00.
Vom subcontracta dispozitivul cu restul componentelor radio achiziționate în conformitate cu diagrama de mai sus.
3. Pentru a verifica și regla funcționarea Levitronului, asamblăm partea stângă a circuitului de mai sus, cu excepția rezistenței R2 și cu o modificare a valorii nominale de la R3 la 330 Ohmi. Partea din dreapta a circuitului este sursa de alimentare a dispozitivului, iar în această versiune nu este nevoie. Este mai convenabil să asamblați și să testați circuitul pe o placă de circuit universal, dar, deoarece tranzistorul existent era deja lipit împreună cu radiatorul pe o bucată a plăcii de circuit de dimensiuni adecvate, am sudat circuitul de lângă el.
4. Asamblați bobina. Plasăm senzorul Hall și îl fixăm temporar în centrul orificiului, chiar în partea de jos a bobinei.
5. Testarea dispozitivului. Fixăm bobina la o anumită distanță de suprafața mesei. După aceea, dispozitivul de levitație magnetică poate fi alimentat. Deoarece bobina releului menționat anterior are o rezistență de înfășurare de 210 Ohms și este proiectată pentru tensiunea continuă de 12V, o conectăm la sursa de alimentare adecvată.
Apoi, este necesar să se determine ce parte să se orienteze magnetul de neodim permanent către electromagnet. Pornim levitronul (LED-ul ar trebui să se aprindă) și aducem magnetul în partea de jos a bobinei, din partea senzorului Hall. Dacă magnetul este atras de bobină și LED-ul se stinge, magnetul este orientat corect, dar dacă câmpul magnetic al bobinei îl împinge, atunci magnetul trebuie să fie întors. Dacă LED-ul nu se stinge, atunci când conectați magnetul de o parte și de alta, este necesar să schimbați capetele bobinei, adică. schimbă-i poli. Când este făcută corect, forța electromagnetică va ridica magnetul și îl va ține în aer. Nu uitați să stabilizați poziția magnetului, astfel încât să nu se răstoarne în timpul oscilațiilor. În acest caz, a fost folosit un magnet cu inel din neodim cu un diametru de 7 mm și o grosime de 1 mm, preluat dintr-un micro-căști. Pentru a o stabiliza, este suficientă o bucată de bandă izolatoare lipită pe o parte a magnetului.
Notă. Primele teste cu această bobină nu au avut succes. Nucleul bobinei releului a amplificat câmpul magnetic, dar și-a exercitat influența atunci când bobina a fost oprită. În timpul instalării, poziția magnetului nu a fost stabilă sau a fost atrasă de miez cu bobina oprită. Când miezul a fost îndepărtat din bobină, procesul s-a stabilizat, așa cum se poate vedea în fotografie.
6. Actualizați dispozitivul. Testele ulterioare au relevat unele defecte. În primul rând, necesitatea unei surse suplimentare de energie, care crește complexitatea și dimensiunea și nu adaugă originalitate cadoului. În al doilea rând, odată cu creșterea intervalului de zbor (distanța de la bobină), trebuie să creșteți tensiunea de alimentare, iar acest lucru duce la încălzirea nedorită a bobinei.
Este posibil, desigur, să vă bazați pe această opțiune, folosind oportunitățile obținute. Rămâne doar să „împachetați” dispozitivul într-un caz decent.
7. Puteți realiza a doua versiune a dispozitivului înlocuind bobina cu o tensiune mai mare (dar cu un consum de curent mai mic) și puteți face o sursă suplimentară de transformare fără transformare. O diagramă completă a acestui dispozitiv este dată la începutul articolului.
A doua versiune a bobinei dintr-un releu importat este proiectată pentru o tensiune de 110 volți și are o rezistență la înfășurare de 4700 Ohmi. Completăm dispozitivul cu piese conform schemei.
8. Producem o sursă de alimentare fără transformare (partea dreaptă a circuitului). Acesta convertește un curent alternativ de 220 de volți la tensiunea de care avem nevoie - aproximativ 100 de volți (determinată de dioda Zener VD3) dintr-un mic curent continuu (determinată de capacitatea unui condensator C3 de tip K73-17). Un astfel de PSU are avantaje - un circuit simplu și dimensiuni mici. Dar are și un dezavantaj - există pericolul de electrocutare atunci când vine în contact cu piesele de pe dispozitivul pornit. Cu toate acestea, sub rezerva reglementărilor de siguranță, absența izolării galvanice într-un dispozitiv complet izolat va fi sigură.
9. Așa cum este cazul Levitron, folosim o împerechere ca mărime, un cartuș dintr-o lampă de economisire a energiei fluorescente arse și o capacă de difuzie a luminii de la o lampă LED. Plasăm și formăm un circuit pe placă în funcție de dimensiunile interne ale cartușului, lipim placa către bornele cartușului.
Deoarece condensatorul de netezire C2 nu este inclus în cartuș, instalați-l pe placa Levitron. De asemenea, scoatem radiatorul tranzistorului, deoarece cu o putere de încărcare redusă este opțional.
10. Montați dispozitivul pe suport și testați.
În acest caz, a fost folosit un magnet de neodim cu inel cu un diametru de 10 mm și o grosime de 3 mm. Setați senzorul MD1 în centrul bobinei și fixați-l cu o bucată de spumă. Prin mișcarea senzorului Hall, obținem un pasaj stabil al magnetului la distanța maximă de la bobină. Fixăm poziția senzorului în raport cu bobina.
11. După instalarea Levitron, asamblăm și lipim dispozitivul. Pentru a oferi dispozitivului un efect mai mare al unei lămpi cu LED, puteți adăuga 2-3 pe LED-uri cu rezistențe limitante în interiorul abajurului. Pentru a asigura disiparea căldurii, asigurați găuri de ventilație în cartuș, dacă acestea nu au fost prevăzute de proiectarea fostei lămpi.
Pentru a crea un efect de înfășurare, magnetul poate fi învelit cu un fel de figură ușoară, de exemplu, conturul unei molii.
