DIY Electro-Magnetic Levitation !: 6 Mga Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:15

Ito ay isang proyekto na magpahanga at magbigay inspirasyon! Ano ang kabutihan ng lahat ng kaalaman sa agham na iyon kung hindi tayo makakagawa ng isang bagay na cool dito, tama?

Gamit ang proyektong ito gagamitin namin ang isang pares ng mga bahagi na madaling gawin o hanapin upang makabuo ng isang drop ng panga, baluktot ng isip ang Electromagnetic Levitator, o EMLEV na tinatawag ko ito.

Sa tulong ng ilang simpleng circuitry, isang pang-akit, isang sensor ng Hall Effect at ilang iba pang mga bahagi maaari mong makuha ang mga bagay sa gitna ng hangin!

Magsimula na tayo!

Hakbang 1: Ano ang Kakailanganin Mo

Para sa proyektong ito kakailanganin namin ang isang circuit circuit, isang mapagkukunan ng kuryente, isang EM coil at isang magnet kasama ang hardware at mga tool upang pagsamahin ang lahat.

Ang listahan ng mga bahagi ay ang mga sumusunod:

Circuit BoardDOWNLOAD THE SKEMATIC DITO

GET DITO ANG BAHAGI NG KIT

(1) Maliit na Lupon ng Circuit (1) LM7805 Voltage Regulator (1) MIC502 IC (1) LMD18201 IC (1) SS495 A Hall Effect Sensor (1) 470uF Capacitor (electrolytic) (1) 1uF Capacitor (ceramic) (1) 0.1 uF Capacitor (ceramic) (1) 0.01uF Capacitor (ceramic) (1) 2 Slot Input Jack (+/-) (2) 2 Wire Connectors

(1) 12v / 1a Power Supply

(1) LCD Voltage Display (opsyonal) (1) Green LED (opsyonal) (1) 10K Resistor

Solenoid (20g 150-300 liko) (1) Steel Bolt

Iba't ibang Colored Wire (18-24g) (2-3) Neodymium Disc Magnets (3) 8 "x10" Plexiglass Sheets (4) 12 "x 5/15" Threaded Rod (24) 5/16 "Nuts (24) 5 / 16 "Mga Washer (8) 5/16" Mga Caps ng Goma (opsyonal)

Ang mga tool na ipinakita ay kasama ang soldering iron at solder, drill at bits hanggang sa 5/16 at gugustuhin mo ring magkaroon ng ilang electrical tape o pag-urong ng balot, pandikit at 5/16 na wrench.

Ang lahat ng mga bahagi ay magagamit DITO:

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

Hakbang 2: Mga Teorya at Pangunahing Mga Bahagi

Bakit hindi lamang natin magawa ang mga metal na bagay na may magnet sa tamang distansya? Sapagkat, tulad ng isang ferrous material na papalapit sa isang magnetikong larangan, ang lakas ay tumataas nang mabilis. Inilarawan ito ng tinatawag na magnetic inverse square law na nagsasaad:

Intensity1 / Intensity2 = Distansya1 / Distansya2

Kaya, walang point sa space kung saan natural na suspindihin ng isang magnet o electromagnet ang isang bagay nang hindi nakikipag-ugnay. Kapag nasa bukid, walang pag-urong! … Maliban kung…

Ang isang nagpapalaganap na magnetikong patlang ay maaaring ipakita sa mga diagram ng 2D o sa magnetikong pagtingin sa pelikula bilang mga linya ng puwersa na nagmumula sa mga poste. Kahit na sa isang oscilloscope imposibleng masabi ang tungkol sa paggalaw at direksyon ng patlang na may mga snapshot lamang sa dalawang sukat (tulad ng kilalang ilusyon na ito). Kapag na-obserbahan sa 3D ang patlang na ito ay maaaring makita at madama na maging toroidal at patungkol sa oras ay nagsisimulang makita na lumaganap ang isang lumalaganap na helical na patlang. Ito ay pareho sa kaso ng isang electromagnet, at kapag bumagsak ang patlang ginagawa ito sa kabaligtaran na direksyon. Inilarawan ito ng kung ano ang karaniwang tinutukoy bilang Mga Panuntunan sa Kanan at Kaliwang Kamay.

Kaya, sa teorya, posible na lumikha ng mga alternating vortice / heliks upang ayusin ang isang bagay sa isang nais na posisyon. Matapos gawin ang ilang mga kalkulasyon batay sa pormula sa itaas nakita namin na posible lamang sa pamamagitan ng pagpapalit ng mga patlang na ito nang tumpak at mabilis (50, 000 beses bawat segundo o higit pa!) May problema ba? Hindi talaga. Sa ilang mga bahagi maaari kaming lumikha ng isang nagpapalaganap at gumuho na electromagnetic na patlang na kinokontrol ng isang sensor na nakakakita ng lakas ng patlang at isang circuit na naglalapat ng naaangkop na patlang sa isang electromagnet. Ang mga bahagi ay maaaring matagpuan nang paisa-isa dito o bilang isang kit dito upang gawing mas mabilis at madali ang proyektong ito. Ngayon na handa na nating lahat ang aming mga sangkap, magsimula na tayo!

Hakbang 3: Buuin ang Enclosure

Ang pagbuo ng aming enclosure ay medyo tuwid na may mga inirekumendang materyales ngunit huwag mag-atubiling gamitin ang anumang nakaratay mo. Ang sobrang simpleng enclosure na ito ay inspirasyon ng kamangha-manghang robot na ito upang ipakita ang lahat ng mga panloob na bahagi. Kapag nakumpleto, ang enclosure ay dapat na 8 "Wx10" Dx12 "H.

Una, ise-stack at mai-secure namin ang aming plexiglass at sukatin at mag-drill ng apat na butas na malapit sa mga sulok na siguraduhing mag-iiwan ng puwang mula sa mga gilid at mag-drill na may dagdag na malalaking piraso upang maiwasan ang pag-crack. Kapag kumpleto magkakaroon kami ng apat na 5 / 16th pulgada na mga butas sa mga sulok ng lahat ng tatlong mga sheet ng plexiglass. * Tiyaking tandaan ang oryentasyon para sa isang simetriko na magkasya. Susunod, mag-drill kami ng isang butas o mga butas para sa aming input jack sa isa sa mga sheet. Maaari itong mag-iba depende sa iyong jack ngunit dapat ay malapit sa likuran ng enclosure. Magsisimula na kaming magtayo ng enclosure. Magsimula sa pamamagitan ng pagpasok ng apat na 5/16 sinulid na mga tungkod sa mga butas ng isa sa iyong mga sheet. I-secure ang sheet tungkol sa 1.5-2 pulgada mula sa ilalim ng mga tungkod na may isang washer at nut sa bawat panig ng plexiglass at magdagdag ng isang paa ng goma sa ilalim ng bawat pamalo. Siguraduhin na ang lahat ay antas bago magpatuloy.

Susunod, magdagdag kami ng isang nut at washer tungkol sa 3-4inches mula sa tuktok ng aming mga rod at ilagay ang sheet na may butas para sa jack sa itaas.

Ang huling hakbang sa aming enclosure ay ang pag-secure ng huling sheet ng plexiglass sa itaas sa sandaling idagdag namin ang mga bahagi sa susunod na hakbang.

Hakbang 4: Mga Bundok at Ligtas na Mga Bahagi

Ngayon na mayroon kaming isang platform, maaari na naming mabuo at mai-install ang aming mga bahagi.

Ang medyo simpleng circuit at solenoid na pares na ito ay maaaring itayo alinsunod sa nakalakip na diagram o maaari kang makakuha ng isang paunang binuo dito. Tandaan na ang SS495 ay nakakabit sa ilalim ng likaw. Ang pagdaragdag ng isang LED ay nagbibigay-daan sa iyo upang i-verify ang lakas at pinapayagan ka ng isang digital voltmeter na makita ang isang pag-load para sa mga layunin ng pag-tune, parehong opsyonal, maaari silang direktang mai-wire sa mga circuit na 12v input na may isang in-line na 10k risistor sa mainit na lead (+). Nakatutuwang malaman na ang isa sa mga IC ng circuit ay idinisenyo para sa isang motor controller at ang iba pa ay inilaan para sa isang tagahanga, ngunit pinagsama ang mga ito sa ilang iba pang mga bahagi at maaari namin itong gamitin upang mag-levit ng mga bagay sa gitna ng hangin!

Maaari nating mai-wire ang jack sa input ng circuit na binabanggit ang circuit diagram at tandaan na ang kaso ng jack ay ang ground (-).

Susunod, ikonekta namin ang Mga Output 1 at 2 mula sa aming LMD18201 IC sa aming solenoid coil. Magpasok ng isang bolt ng bakal sa gitna ng coil at sa ulo ng bolt i-mount ang SS495 A Hall Effect Sensor kung saan ikonekta namin ang aming mga lead ayon sa diagram. Ang mga naunang built na bahagi ay magsasama ng mga konektor na maaaring mai-snap nang magkasama.

Maaari itong maging kapaki-pakinabang sa puntong ito upang ma-secure ang lahat pansamantala, maingat na ikonekta ang lakas at subukan ang patlang ng solenoid sa iyong pang-akit.

Kapag nasiyahan, maaari mong ma-secure ang iyong mga bahagi sa platform. Ang circuit ay dapat na patayo upang payagan ang airflow at malapit sa jack, ang solenoid ay dapat na may gilid na may sensor na nakaharap pababa at ang opsyonal na LED at LCD ay maaaring mailagay saanman maginhawa. Ang pagdaragdag ng ilang pag-urong na balot at mga takip ng kawad sa puntong ito ay ginagawang malinis ang lahat at tumutulong na maiwasan ang mga maikling circuit at naka-igit na mga wire. Panghuli, upang mas ma-secure at masakop ang lahat ng idaragdag namin ang aming panghuling sheet ng plexiglass. Magdagdag muna ng isang nut at washer sa bawat tungkod, pagkatapos ay ang huling sheet ng plexiglass at ayusin ito pababa upang ang tuktok na sheet ay makipag-ugnay sa iyong solenoid, mahigpit na hawakan ito sa lugar. Kapag nasa lugar at antas na, magdagdag ng apat pang mga washer at mani at takup ng iyong mga takip na goma na nagtatapos.

Hakbang 5: Kumpleto na ang iyong EMLEV! Oras upang Tune at Pagsubok

Halos kumpleto na kami; ngunit kakailanganin naming gumawa ng ilang mga kalkulasyon at kaunting pag-tune bago namin masimulan ang paghahangad ng mga kaibigan at kasamahan.

Kapag pinataas ang aming solenoid, ang aming orientation ay hindi isinasaalang-alang ang polarity. Samakatuwid, kakailanganin naming piliin ang tamang poste ng aming pang-akit upang harapin ang aming likid. Upang gawin ito kumonekta sa lakas at simulang dalhin ang pang-akit sa patlang ng solenoid. Ang isang bahagi ng pang-akit ay patuloy na maaakit, ang iba ay magkakaroon ng pagkahilig upang i-lock sa lugar ng maraming pulgada mula sa aming likid, gumawa ng isang tala ng panig na ito ng pang-akit. Mag-ingat na huwag maging masyadong malapit; ang parehong mga poste ay mag-akit nang marahas kung masyadong malapit sa energized coil.

Ngayon alam na natin kung aling poste ng aming pang-akit ang ginagamit namin, matutukoy namin ngayon ang bigat na maaaring hawakan nito. Masyadong maliit na timbang at ang pagkarga ay makakaakit nang walang levitating, sobrang timbang at ang magnetic field ay hindi magagawang pagtagumpayan ang gravity at ang iyong object ay mahuhulog. Maaari mong gamitin ang random trial at error upang mahanap ang pinakamainam na timbang sa pamamagitan ng paglakip ng mga random na bagay sa iyong pang-akit, subalit iminumungkahi ko ang isang diskarte na hahantong sa mas maraming dami ng mga resulta. Paggamit ng maliliit na mani at bolt, dagdagan ang mga ito sa iyong pang-akit at pagsubok. Kapag nakakita ka ng isang punto ng balanse (madarama mo ang isang bahagyang pag-click habang nakakulong ito sa lugar), tandaan ang bigat ng pag-load gamit ang isang maliit na sukat. Pagkatapos ay idagdag o alisin ang maliit na halaga ng timbang upang makita ang iyong saklaw at i-optimize para sa katatagan. Maaari mo itong magamit bilang isang sanggunian at simulang mag-levitate ng anumang bagay sa loob ng saklaw ng timbang na ito ay karaniwang nasa pagitan ng 45-55 gramo na hindi kasama ang pang-akit.

Kapag gumagana nang tama, ikonekta ang isang oscilloscope upang makita ang mga patlang na kumikilos! Salamat sa mga pagbabasa mula sa aking DSO nano maaari naming makita nang tumpak kung kailan nangyayari ang pagbabago ng patlang at bakit.

Hakbang 6: Maghanda upang magbigay ng inspirasyon at Humanga

Binabati kita! Ginawa mong posible ang imposible!

Ang iyong EMLEV ay dapat na kumpleto ngayon, gumana at kukuha ng anumang item sa tinukoy na saklaw ng timbang. Ngayon ay maaari na tayong pumili ng isang bagay na gagamitin. Subukan ang pag-mount ng pang-akit sa isang bato o maglakip ng mga kuko o mani, maglakip ng isang alaala, ang mga posibilidad ay walang katapusang, ang mga taong ito kahit na naglabas ng isang live na palaka!

Pinili ko ang isang malaking kutsara para sa epekto.

"Huwag libutin ang kutsara; imposible iyan. Sa halip, subukan lamang na mapagtanto ang katotohanan. Walang kutsara." - para. The Matrix (1999)

Ang aparatong ito ay magpapasabog ng isip; ang mga mata ay namumugto, ang mga panga ay malalaglag at ang mga ulo ay sasabog! Mahika ba? Agham ba? Sa gayon, ang pagkakaiba lamang sa pagitan ng isang salamangkero at isang siyentista ay sinasabi sa iyo ng isang siyentista kung paano ito tapos. Salamat sa pag-check sa aking Instructable at hindi ako makapaghintay upang makita kung ano ang kinukuha mo, mag-iwan ng mga larawan sa mga komento. Isipin na ang Instructable na ito ay cool? Ipaalam sa akin sa pamamagitan ng pag-click sa boto sa tuktok ng pahina!

Pangalawang Gantimpala sa Sensors Contest 2016

Pangalawang Gantimpala sa Make It Fly Contest 2016