DIY Elektro-Manyetik Levitasyon!: 6 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:21

Bu şaşırtacak ve ilham verecek bir proje! Eğer onunla havalı bir şey yapamıyorsak, tüm bu bilim bilgisi ne işe yarar?

Bu proje ile, yapması veya bulması kolay olan bir çene düşürücü, zihin büken Elektromanyetik Levitator veya benim adlandırdığım EMLEV olan birkaç bileşen kullanacağız.

Bazı basit devreler, bir mıknatıs, bir Hall Etkisi sensörü ve birkaç diğer bileşenin yardımıyla nesneleri havada havaya kaldırabileceksiniz!

Başlayalım!

Adım 1: İhtiyacınız Olan Şeyler

Bu proje için bir kontrol devresi, bir güç kaynağı, bir EM bobini ve bir mıknatısın yanı sıra hepsini bir araya getirmek için donanım ve araçlara ihtiyacımız olacak.

Parça listesi aşağıdaki gibidir:

Devre KartıŞEMATİK'İ BURADAN İNDİRİN

PARÇA KİTİNİ BURADAN EDİNİN

(1) Küçük Devre Kartı(1) LM7805 Voltaj Regülatörü(1) MIC502 IC(1) LMD18201 IC(1) SS495 A Hall Etkisi Sensörü(1) 470uF Kondansatör (elektrolitik)(1) 1uF Kondansatör (seramik)(1) 0.1 uF Kondansatör (seramik)(1) 0.01uF Kondansatör (seramik)(1) 2 Yuvalı Giriş Jakı (+/-)(2) 2 Telli Konnektör

(1) 12v/1a Güç Kaynağı

(1) LCD Voltaj Göstergesi (isteğe bağlı)(1) Yeşil LED (isteğe bağlı)(1) 10K Direnç

Solenoid (20g 150-300 dönüş)(1) Çelik Cıvata

Çeşitli Renkli Tel (18-24g) (2-3) Neodimyum Disk Mıknatıslar(3) 8"x10" Pleksiglas Levhalar(4) 12" x 5/15" Dişli Çubuk(24) 5/16" Somunlar(24) 5/ 16" Pullar (8) 5/16" Lastik Kapaklar (isteğe bağlı)

Gösterilen araçlar arasında havya ve lehim, 5/16 inç'e kadar matkap ve uçlar bulunur ve ayrıca elinizde biraz elektrik bandı veya şrink sargı, yapıştırıcı ve 5/16. anahtar olmasını isteyeceksiniz.

Tüm parçalara BURADAN ulaşabilirsiniz:

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

2. Adım: Teori ve Temel Bileşenler

Neden metal nesneleri bir mıknatısla doğru mesafeden havaya kaldıramıyoruz? Çünkü demirli bir malzeme manyetik alana yaklaştıkça kuvvet katlanarak artar. Bu, manyetik ters kare yasası olarak adlandırılan şeyle açıklanır:

Yoğunluk1 / Yoğunluk2 = Mesafe1 / Mesafe2

Dolayısıyla, uzayda bir mıknatısın veya elektromıknatısın temas etmeden bir nesneyi doğal olarak askıya alacağı hiçbir nokta yoktur. Tarlaya girdikten sonra geri dönüş yoktur!… Aksi takdirde…

Yayılan bir manyetik alan, 2B diyagramlarda veya manyetik görüntüleme filminde kutuplardan yayılan kuvvet çizgileri olarak gösterilebilir. Bir osiloskopta bile, alanın hareketi ve yönü hakkında sadece iki boyutlu anlık görüntülerle (bu kötü şöhretli illüzyon gibi) fazla bir şey söylemek imkansızdır. 3B'de gözlemlendiğinde bu alan toroidal olarak görülebilir ve hissedilebilir ve zamana göre yayılan bir sarmal alanın ortaya çıktığını görmeye başlarız. Bu, bir elektromıknatıs durumunda aynıdır ve alan çöktüğünde bunu ters yönde yapar. Bu, genellikle Flemings Sağ ve Sol El Kuralları olarak adlandırılan kurallarla tanımlanır.

Dolayısıyla teorik olarak, bir nesneyi istenen bir konuma ayarlamak için değişken girdaplar/sarmallar oluşturmak mümkün olacaktır. Yukarıdaki formüle dayalı bazı hesaplamalar yaptıktan sonra, ancak bu alanları hassas ve hızlı bir şekilde değiştirerek mümkün olduğunu görüyoruz (saniyede 50.000 kez veya daha fazla!) Sorun mu var? Hiç de bile. Birkaç bileşenle, alan gücünü algılayan bir sensör ve uygun alanı bir elektromıknatısa uygulayan bir devre tarafından kontrol edilen yayılan ve çöken bir elektromanyetik alan oluşturabiliriz. Bu projeyi hızlı ve kolay hale getirmek için bileşenlerin tümü burada tek tek veya bir kit olarak burada bulunabilir. Artık tüm bileşenlerimiz hazır olduğuna göre başlayalım!

3. Adım: Muhafazayı Oluşturun

Muhafazamızı inşa etmek, önerilen malzemelerle oldukça basittir, ancak etrafta ne varsa kullanmaktan çekinmeyin. Bu süper basit muhafaza, tüm dahili bileşenleri göstermek için bu harika robottan ilham aldı. Tamamlandığında, muhafaza 8"Gx10"Dx12"Y olmalıdır.

İlk olarak, pleksiglasımızı istifleyip sabitleyeceğiz ve kenarlardan boşluk kalacak şekilde köşelere yakın dört deliği ölçüp delin ve çatlamayı önlemek için giderek daha büyük bitlerle delin. Tamamlandığında, üç pleksiglas levhanın hepsinin köşelerinde dört adet 5/16 inç deliğe sahip olacağız. *Simetrik bir uyum için yönü not ettiğinizden emin olun. Daha sonra, giriş jakımız için sayfalardan birinde bir delik veya delikler açacağız. Bu, jakınıza bağlı olarak değişebilir ancak muhafazanın arkasına yakın olmalıdır. Şimdi muhafazayı oluşturmaya başlayacağız. Dört adet 5/16 dişli çubuğu sayfalarınızdan birinin deliklerine sokarak başlayın. Levhayı, pleksiglasın her iki tarafında birer pul ve somun ile çubukların altından yaklaşık 1,5-2 inç uzağa sabitleyin ve bir lastik ayak ekleyin. Devam etmeden önce her şeyin düz olduğundan emin olun.

Ardından, çubuklarımızın üstünden yaklaşık 3-4 inç uzağa bir somun ve rondela ekleyeceğiz ve kriko deliği üstte olan levhayı yerleştireceğiz.

Muhafazamızın son adımı, bir sonraki adımda bileşenleri eklediğimizde, son pleksiglas tabakasını üste sabitlemek olacaktır.

Adım 4: Bileşenleri Monte Edin ve Güvenli Hale Getirin

Artık bir platformumuz olduğuna göre, bileşenlerimizi oluşturabilir ve kurabiliriz.

Bu nispeten basit devre ve solenoid çifti, ekteki şemaya göre oluşturulabilir veya burada önceden oluşturulmuş bir tane edinebilirsiniz. SS495'in bobinin altına monte edildiğini unutmayın. Bir LED eklemek, gücü doğrulamanıza izin verir ve bir dijital voltmetre, her ikisi de isteğe bağlı olarak, ayarlama amacıyla bir yükü algılamanıza olanak tanır, bunlar, sıcak uçta (+) bir sıralı 10k dirençle doğrudan devrelerin 12v girişine bağlanabilir. Devrenin IC'lerinden birinin bir motor kontrolörü için tasarlandığını ve diğerinin bir fan için tasarlandığını bilmek eğlencelidir, ancak bunları birkaç başka bileşenle bir araya getirdiğinizde, nesneleri havada havaya kaldırmak için kullanabiliriz!

Daha sonra devre şemasına dikkat ederek jakı devrenin girişine bağlayabiliriz ve jakın kasasının toprak (-) olduğunu hatırlayabiliriz.

Ardından, LMD18201 IC'den Çıkış 1 ve 2'yi solenoid bobinimize bağlayacağız. Bobinin merkezine çelik bir cıvata yerleştirin ve kablolarımızı şemaya göre bağlayacağımız SS495 A Hall Etkisi Sensörünü cıvatanın başına takın. Önceden oluşturulmuş bileşenler, yalnızca birbirine oturtulabilen konektörler içerecektir.

Bu noktada her şeyi geçici olarak sabitlemek, gücü dikkatlice bağlamak ve solenoidin alanını mıknatısınızla test etmek yardımcı olabilir.

Memnun kaldığınızda, bileşenlerinizi platforma sabitleyebilirsiniz. Devre, hava akışına izin vermek için dik ve jakın yakınında olmalıdır, solenoid, sensör aşağı bakan tarafa sahip olmalıdır ve isteğe bağlı LED ve LCD uygun olan yere yerleştirilebilir. Bu noktada biraz streç film ve tel kaplama eklemek, her şeyi düzgün hale getirir ve kısa devrelerin ve kabloların çekilmesinin önlenmesine yardımcı olur. Son olarak, her şeyi daha da sabitlemek ve kaplamak için son pleksiglas levhamızı ekleyeceğiz. Önce her bir çubuğa bir somun ve rondela, ardından son pleksiglas levha ekleyin ve üst levha solenoidinizle temas edecek şekilde sıkıca yerinde tutarak aşağı doğru ayarlayın. Yerine yerleştirip düzleştirdikten sonra, lastik uç kapaklarınızla dört rondela ve somun ve kapak daha ekleyin.

Adım 5: EMLEV'iniz Tamamlandı! Ayarlama ve Test Zamanı

Neredeyse tamamlandık; ama arkadaşlarımızı ve meslektaşlarımızı şaşırtmaya başlamadan önce birkaç hesaplama yapmamız ve biraz ayarlama yapmamız gerekecek.

Solenoidimizi monte ederken, oryantasyonumuz polariteyi dikkate almadı. Bu nedenle, bobinimize bakacak şekilde mıknatısımızın doğru kutbunu seçmemiz gerekecek. Bunu yapmak için gücü bağlayın ve mıknatısı solenoidin alanına getirmeye başlayın. Mıknatısın bir tarafı sürekli olarak çekecek, diğer tarafı bobinimizden birkaç inç uzakta kilitlenme eğiliminde olacak, mıknatısın bu tarafını not edin. Çok yaklaşmamaya dikkat edin; enerji verilmiş bobine çok yaklaştırılırsa her iki kutup da şiddetli bir şekilde çekilecektir.

Artık mıknatısımızın hangi kutbunu kullandığımızı bildiğimize göre, şimdi taşıyabileceği ağırlığı belirleyeceğiz. Çok az ağırlık ve yük havaya kalkmadan çekecek, çok fazla ağırlık ve manyetik alan yerçekimini yenemeyecek ve nesneniz düşecek. Mıknatısınıza rastgele nesneler ekleyerek optimum ağırlığı bulmak için rastgele deneme yanılma yöntemini kullanabilirsiniz, ancak daha nicel sonuçlara yol açan bir yaklaşım öneriyorum. Küçük somunlar ve cıvatalar kullanarak bunları kademeli olarak mıknatısınıza ekleyin ve test edin. Bir denge noktası bulduğunuzda (yerine oturduğunda hafif bir tıklama hissedeceksiniz), küçük bir ölçek kullanarak yükün ağırlığını not edin. Ardından, aralığınızı bulmak ve stabilite için optimize etmek için az miktarda ağırlık ekleyin veya kaldırın. Daha sonra bunu referans olarak kullanabilir ve mıknatıs hariç genellikle 45-55 gram arasında olan bu ağırlık aralığındaki herhangi bir şeyi havaya kaldırmaya başlayabilirsiniz.

Doğru çalışırken, alanları çalışırken görmek için bir osiloskop bağlayın! DSO nano'mdaki okumalar sayesinde, değişen alanın ne zaman ve neden meydana geldiğini tam olarak görebiliyoruz.

Adım 6: İlham Vermeye ve Şaşırtmaya Hazırlanın

Tebrikler! İmkansızı mümkün kıldın!

EMLEV'iniz şimdi tamamlanmış, çalışır durumda ve belirlenen ağırlık aralığındaki herhangi bir öğeyi havaya kaldıracaktır. Şimdi havalanmak için bir nesne seçebiliriz. Mıknatısı bir taşa takmayı veya çivi veya somun takmayı deneyin, bir hatıra ekleyin, olasılıklar sonsuz, bu adamlar canlı bir kurbağayı bile havaya kaldırdı!

Etkisi için büyük bir yemek kaşığı seçtim.

"Kaşığı havaya kaldırmayın; bu imkansız. Bunun yerine, yalnızca gerçeği anlamaya çalışın. Kaşık yok."- para. Matris (1999)

Bu cihaz aklınızı başınızdan alacak; gözler şişecek, çeneler düşecek ve kafalar patlayacak! Büyü mü? Bilim mi? Bir sihirbaz ile bir bilim adamı arasındaki tek fark, bir bilim insanının size nasıl yapıldığını söylemesidir. Eğitilebilirliğimi kontrol ettiğiniz için teşekkürler ve neyi havaya kaldırdığınızı görmek için sabırsızlanıyorum, yorumlarda resim bırakın. Bu Eğitilebilirliğin havalı olduğunu mu düşünüyorsun? Sayfanın üst kısmındaki oylamayı tıklayarak bana bildirin!

Sensörler Yarışması 2016'da İkincilik Ödülü

Make It Fly Yarışması 2016'da İkincilik Ödülü