LED ng Levitating: 6 na Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:12

Ako at ang aking koponan ay nagtakda upang makagawa ng isang naiilaw na LED levitation. Matapos ang isang maikling oras sa pag-googling, nakakita ako ng isang video mula sa SparkFun Electronics, na matatagpuan dito, kung saan ibinase namin ang aming disenyo ng. Ang aming ilaw ay nagpapalabas ng isang electromagnet sa itaas ng ilaw. Pinili namin ang disenyo na ito sapagkat nangangailangan lamang ito ng isang electromagnet upang makuha ang LED. Upang makamit ang wireless power transfer nagamit namin ang isang pangunahing coil na nakakabit sa ilalim ng levitation electromagnet at isang pangalawang coil na soldered sa LED. Ang LED module ay may puting LED, pangalawang coil, at isang malakas na permanenteng magnet. Dinisenyo ko ang istraktura at 3D na naka-print ang lahat ng mga bahagi.

Hakbang 1: Pagdidisenyo ng Istraktura

Gumamit ako ng Solidworks upang idisenyo ang istraktura. Ang batayan ay inilaan upang maglagay ng isang naka-print na circuit board. Mayroong mga tunnel sa pamamagitan ng base, mga binti, at nangungunang mga piraso upang mag-ruta ng mga wire. Wala kaming oras upang makakuha ng isang naka-print na circuit board, kaya't ang paggupit ng circuit board ay hindi nagamit.

Hakbang 2: Paikot-ikot na Electromagnet

Upang i-wind ang electromagnet, gumamit kami ng isang drill ng kuryente upang i-on ang isang bolt sa mga washer bilang hadlang. Napaka mabagal namin upang matiyak na ang kawad ay hindi nagsasapawan sa sarili nito. Ang paggawa nito sa ganitong paraan ay tumagal ng mahabang panahon. Sa palagay ko ay masarap na makatipid ng maraming oras at hindi gaanong maingat sa pagsasapawan habang paikot-ikot. Tinantya namin na mayroong 1500 liko sa electromagnet.

Hakbang 3: Mga Pantustos sa Kuryente

Para sa pagsubok, gumamit kami ng variable na DC power supply. Matapos gumana ang lahat, gumamit ako ng isang lumang 19V laptop charger at isang 12V voltage regulator upang maibigay ang lakas sa 12V rail. Gumamit ako ng isang 5V regulator mula sa output ng 12V regulator upang magbigay ng lakas sa 5V rail. Napakahalaga na ikonekta ang lahat ng iyong mga bakuran. Nagkaroon kami ng mga isyu sa aming mga circuit bago namin ito nagawa. Gumamit kami ng mga capacitor sa kabuuan ng 12V at 5V power supplies upang mabawasan ang anumang ingay sa mga riles ng kuryente sa pisara.

Hakbang 4: Levitation Circuit

Ang circuit ng levitation ay ang pinakamahirap na bahagi ng proyektong ito. Ang magnetikong levitation ay nagagawa gamit ang isang sensor ng hall effect upang hatulan ang distansya mula sa permanenteng pang-akit sa electromagnet at isang kumpare na circuit upang ilipat o patayin ang electromagnet. Habang ang sensor ay tumatanggap ng isang mas malakas na magnetic field ang sensor ay naglalabas ng isang mas mababang boltahe. Ang boltahe na ito ay inihambing sa isang naaayos na boltahe na nagmumula sa isang potensyomiter. Gumamit kami ng isang op-amp upang ihambing ang dalawang voltages. Ang output ng op amp ay lumilipat sa isang N-channel mosfet on o off upang payagan ang kasalukuyang dumaloy sa pamamagitan ng electromagnet. Kapag ang permanenteng magnetiko (nakakabit sa LED) ay masyadong malapit sa electromagnet, kung saan ito ay sususo hanggang sa electromagnet, ang electromagnet ay papatayin, at kapag ito ay masyadong malayo, kung saan ito ay mawawala sa levitation, ang electromagnet buksan Kapag natagpuan ang isang balanse, ang electromagnet ay nakabukas at naka-off nang napakabilis, nakahahalina at naglalabas ng pang-akit, na pinapayagan itong mag-levit. Ang potensyomiter ay maaaring magamit upang ayusin ang distansya na magpapasada sa magnet.

Sa imahe ng screen ng oscilloscope, makikita mo ang signal mula sa output ng sensor ng hall effect at pag-on at pag-off ng magnet. Habang papalapit ang LED sa sensor, tataas ang dilaw na linya. Kapag ang magnet ay nasa berdeng linya ay mababa. Kapag naka-off ang berdeng linya ay mataas.

Depende sa kapaligiran at kung ano ang ginagamit mo bilang isang generator ng alon, maaaring kailanganin mong magdagdag ng isang maliit na capacitor mula sa output ng sensor sa lupa. Papayagan nito ang karamihan sa ingay na dumiretso sa lupa at ang malinis na signal mula sa sensor na gagamitin ng op-amp.

Hakbang 5: Wireless Power Circuit

Upang hawakan ang paglipat ng wireless na kuryente, nakabalot kami ng pangunahing likaw na 25 liko na may 24 gauge magnet wire sa paligid ng may hawak ng sensor. Pagkatapos ay gumawa kami ng pangalawang likaw sa pamamagitan ng balot ng 32 gauge magnet wire sa isang tubo ng papel sa loob ng 25 liko. Kapag nakabalot na ito, isinalid namin ang likid sa papel at hinang ito sa isang LED. Tiyaking aalisin ang enamel coating ng magnet wire kung saan ka naghihinang.

Gumamit kami ng isang square wave generator sa 1 MHz upang ilipat at patayin ang isang MOSFET na nagbibigay-daan sa kasalukuyang dumaloy sa pangunahing likaw mula 0 hanggang 12V sa 1 MHz. Para sa pagsubok, gumamit kami ng Analog Discovery para sa isang function generator. Ang huling bersyon ay gumagamit ng isang 555 timer square circuit generator circuit upang ilipat ang MOSFET. Gayunpaman, ang circuit na ito ay gumawa ng isang bungkos ng ingay na nakagagambala sa mga riles ng kuryente. Gumawa ako ng isang kahon ng linya ng aluminyo na foil na may isang divider upang paghiwalayin ang generator ng alon at ang circuit ng levitation. Ito ay makabuluhang nagbawas ng dami ng ingay.

Hakbang 6: Assembly

Ginamit ko ang Chroma Strand Labs ABS upang i-print ang 3D sa base at mga binti. Ang mga binti ay masyadong nag-warped habang nagpi-print, kaya't nag-print ulit ako sa Chroma Strand Labs PETg. Napakaliit ng pag-away ng PETg. Ang lahat ng mga bahagi ay magkakasama nang walang paggamit ng pandikit. Kailangan naming gupitin ang ilang mga notch dito upang magdagdag ng karagdagang clearance para sa mga wire. Maaaring kailanganin mong buhangin ang mga lugar na makipag-ugnay sa iba pang mga piraso upang payagan ang isang looser fit.

Plano naming makakuha ng isang circuit board na naka-print at maghinang ng mga bahagi dito upang magkasya ang lahat sa loob ng ginupit na circuit board.