In diesem Artikel wird darüber gesprochen, wie mit seinen eigenen Händen Sie können ein so interessantes Gerät wie Levitron herstellen. Tatsächlich ist ein Levitron ein Kreisel oder ein anderes Objekt, das aufgrund der Wirkung eines Magnetfelds im Raum aufsteigt. Levitrons sind vielfältig. Das klassische Modell verwendet ein System aus Permanentmagneten und einem Kreisel. Es schwebt während der Drehung über den Magneten, da sich darunter ein Magnetkissen bildet.
Der Autor beschloss, das System ein wenig zu verbessern, indem er ein Levitron auf der Basis von baute Arduino mit Elektromagneten. Mit diesen Methoden muss sich die Oberseite nicht drehen, um in der Luft zu schweben.
Eine solche Vorrichtung kann für verschiedene andere verwendet werden hausgemacht. Zum Beispiel kann es ein ausgezeichnetes Lager sein, da es praktisch keine Reibungskräfte enthält. Außerdem können Sie mit einem solchen hausgemachten Produkt verschiedene Experimente durchführen oder Freunde spielen.
Materialien und Werkzeuge für die Herstellung:
- Mikrocontroller Arduino UNO;
- linearer Hallsensor (das Modell UGN3503UA);
- alte Transformatoren (zum Wickeln von Spulen);
- Feldeffekttransistor, Widerstände, Kondensatoren und andere Elemente (Nennwerte und Marken sind in der Abbildung dargestellt);
- Drähte;
- Lötkolben mit Lötmittel;
- 12V Stromversorgung;
- Kork;
- ein kleiner Neodym-Magnet;
- Heißkleber;
- Die Basis für das Wickeln von Spulen und Materialien zur Herstellung eines hausgemachten Körpers.
Der Herstellungsprozess von Levitron:
Erster Schritt. Machen Sie eine Spule
Die Spule wird ein Elektromagnet sein, es wird ein Magnetfeld erzeugt, das die Oberseite anzieht. Als Oberseite wird es einen Korken geben, auf dem ein Neodym-Magnet montiert ist. Anstelle von Kork können Sie auch andere Materialien verwenden, die jedoch nicht zu schwer sind.
Was die Anzahl der Windungen in der Spule betrifft, so erwähnte der Autor hier eine solche Zahl nicht, die Spule ging ins Auge. Infolgedessen betrug sein Widerstand etwa 12 Ohm, Höhe 10 mm, Durchmesser 30 mm, und die Dicke des verwendeten Drahtes sollte 0,3 mm betragen. Es gibt keinen Kern in der Spule. Wenn Sie eine schwerere Oberseite herstellen müssen, kann die Spule mit einem Kern ausgestattet werden.
Schritt zwei Die Rolle des Hallsensors
Damit das Oberteil in der Luft schwebt, anstatt fest am Magneten zu haften, benötigt das System einen Sensor, der den Abstand zum Oberteil messen kann. Als solches Element wird ein Hallsensor verwendet. Dieser Sensor kann nicht nur das Magnetfeld eines Permanentmagneten erfassen, sondern auch den Abstand zu Metallgegenständen bestimmen, da solche Sensoren selbst ein elektrisches Magnetfeld erzeugen.
Dank dieses Sensors hält die Oberseite immer den richtigen Abstand zum Magneten.
Wenn sich die Oberseite von der Spule wegbewegt, erhöht das System die Spannung. Wenn sich die Oberseite dagegen einem Magneten nähert, senkt das System die Spannung in der Spule und das Magnetfeld wird schwächer.
Es gibt drei Ausgänge am Sensor, dies ist eine 5-V-Stromversorgung sowie einen analogen Ausgang. Letzterer ist mit dem Arduino ADC verbunden.
Schritt drei Wir bauen die Schaltung zusammen und installieren alle Elemente
Als Karosserie für hausgemachte Arbeiten können Sie ein Stück Holz verwenden, an dem Sie eine einfache Halterung zum Anbringen der Spule anbringen müssen. Elektronisch Das Schema ist recht einfach, alles kann aus dem Bild verstanden werden. Die Elektronik arbeitet mit einer 12-V-Quelle. Da der Sensor 5 V benötigt, wird er über einen speziellen Stabilisator angeschlossen, der bereits in den Arduino-Controller integriert ist. Das maximale Gerät verbraucht ungefähr ein Ampere. Wenn die Spitze steigt, liegt der Stromverbrauch im Bereich von 0,3 bis 0,4 A.
Ein Feldeffekttransistor dient zur Steuerung des Magneten. Der Magnet selbst ist mit den Ausgängen von J1 verbunden, und der erste Kontakt des J2-Steckers muss mit dem PWM Arduino verbunden sein. Das Diagramm zeigt nicht, wie der Hallsensor an den ADC angeschlossen wird, es sollte jedoch keine Probleme geben.
Schritt vier Controller-Firmware
Um den Controller für die erforderlichen Aktionen zu programmieren, ist Firmware erforderlich. Das Programm funktioniert sehr einfach. Wenn die Werte außerhalb des zulässigen Bereichs liegen, erhöht das System den Strom entweder auf das Maximum oder schaltet ihn vollständig ab. In späteren Versionen der Firmware wurde es möglich, die Spannung an der Spule reibungslos einzustellen, so dass die starken Schwankungen der Oberseite aufhörten.
Das ist alles, das hausgemachte Produkt ist fertig. Beim ersten Start funktionierte das Gerät, es wurden jedoch einige Mängel festgestellt. Wenn zum Beispiel länger als 1 Minute gearbeitet wurde, begannen die Spule und der Transistor sehr heiß zu werden. In diesem Zusammenhang müssen Sie in Zukunft einen Kühler am Transistor installieren oder einen leistungsstärkeren einsetzen. Die Spule muss ebenfalls erneuert werden, da sie ein zuverlässigeres Design aufweist als nur Drahtspulen mit Heißkleber.
Um die Stromquelle zu schützen, müssen die Eingangsstromkreise mit großen Kondensatoren versorgt werden. Das erste 1,5-A-Netzteil des Autors ist nach 10 Sekunden aufgrund starker Spannungsspitzen durchgebrannt.
In Zukunft ist geplant, das gesamte System an eine 5-V-Stromversorgung anzuschließen.