Vandaag zullen we samen met Roman, de auteur van het YouTube-kanaal "Open Frime TV", een platform levitron samenstellen.
De geschiedenis van de creatie van dit apparaat begon in 2016. Toen stuitte de auteur op een artikel van "BrainChinov", en met heel mijn hart vuurde hij op om dit apparaat te herhalen.
Maar niet alles is zo eenvoudig. Het was voor de auteur niet mogelijk om zo'n optie te verzamelen. Daarna ging hij op zoek naar een alternatief en vond er een op RadioKot.
Ik heb de zegel gedownload, begon te vergiftigen en monteerde vervolgens het apparaat.
Maar uiteindelijk brak alles af. Zes maanden later, misschien iets meer, begon de auteur Arduino onder de knie te krijgen. En het idee kwam bij hem op om er een levitron op te maken. Met hernieuwde kracht stormde hij de strijd in, maar opnieuw teleurstelling. Veel slapeloze nachten in het schrijven van code en montage waren tevergeefs. De zwevende magneet wilde nog steeds niet hangen, hij werd heen en weer getrokken en dat is alles.
Na enige tijd kwam de auteur een ander artikel tegen met een volledige beschrijving, bestelde componenten, begon te assembleren, wond nieuwe spoelen op, begon alles en faalde opnieuw. De auteur begon na te denken waarom de Levitron niet startte en besefte wat het probleem was. Het bleek dat alle gewonden spoelen een metalen basis aan de binnenkant hadden en de kracht waarmee de magneet de kern bereikte, overtrof de reactie. Hierdoor gebeurde zo'n onzin. Als gevolg hiervan heeft de auteur de spoelen opnieuw opgerold en gebeurde er een wonder: de magneet vloog.
Joy kende geen grenzen. De auteur bewonderde de hele avond zijn zelfgemaakte product. Nou, zo was het, de achtergrond, maar nu gaan we direct naar de vergadering. Laten we eerst kennis maken met het apparaat.
Dus aan de basis hebben we permanente magneten die een magnetisch veld creëren in de vorm van een koepel. Helemaal bovenaan is er een evenwichtspunt, op dit punt lijken de basismagneten de zwevende magneet omhoog te duwen, waardoor de zwaartekracht wordt gecompenseerd. Maar er is één 'maar', dit punt is uiterst onstabiel en de zwevende magneet vliegt er constant vanaf.
Hier komen elektromagneten en Hall-sensoren ons te hulp, die de positie van de magneet volgen en zodra deze weg begint te vliegen van het punt, gaat de bijbehorende elektromagneet aan en trekt de zwevende magneet terug naar het midden. Zo maakt hij oscillaties in verschillende richtingen, maar met grote frequentie, en het oog ziet het praktisch niet.
Nou, de theorie bedacht, laten we verder gaan met oefenen. De hersenen van het circuit zullen zijn Arduino Uno.
Aanvankelijk wilde de auteur de Arduino Nano gebruiken, maar verbrandde deze per ongeluk, waardoor de verkeerde spanning werd gegeven. Het krachtgedeelte van het circuit is de L298N stappenmotoraandrijving.
Welnu, het volggedeelte is 2 Hall-sensoren in het midden van de structuur.
Laten we het nu doen bekijk het apparaatdiagram, laten we beginnen met het blokschema.
Het diagram laat zien waar het mee is verbonden, nu gaan we elk blok apart bekijken. De Hall-sensoren zijn uitgerust met een extra versterker op de LM324-chip. Het versterkte signaal van de Halls wordt naar de analoge ingang van Arduinki gestuurd.
Volgend blok - Dit is de driver en de spoelen. Over hun kronkeling iets later, maar nu is het een puur schema.
Zoals je kunt zien, is alles elementair en zonder problemen verbonden.
Nu ga naar de vergadering. Als basis gebruiken we een breadboard. Het moet iets worden verkleind en er moeten gaten worden geboord. De afstand tussen de gaten is 40 mm.
Nadat we het breadboard-model hebben voorbereid, gaan we wikkelspoelen gebruiken. Zoals eerder vermeld, was het in de spoelen het probleem, omdat ze allemaal een metalen kern hadden. Neem als basis een dop voor een injectienaald. De begrenzers voor de spoelen zelf zijn, zoals in de eerste versies, gemaakt van textoliet.
De grootte van de spoelen voor je.
Ze zijn allemaal in één richting gewikkeld. Het aantal windingen 350, de diameter van de draad 0,44 mm. Ik denk dat als je 10 of zelfs 20 procent wijzigingen aanbrengt in de parameters van de wikkelingen, het resultaat niet zal veranderen.
Als de spoelen klaar zijn, installeer ze dan op het bord, net als de rest van de onderdelen. Nu is het nodig om de spoelen van 2 stuks in serie te verbinden, zodat bij het aanleggen van spanning op een paar spoelen een van de twee aantrekt en de tweede afstoot op dit moment.
Wat betreft de locatie van de Hall-sensoren. Ze moeten strikt op de as van hun spoelen liggen. Waar ze worden ingezet speelt geen rol, alles wordt aangepast in de instellingen.
Volgende stap - aansluiting van alle elementen in één circuit en Arduino-firmware. Je vindt de schets zelf en alle foto's met de schema's in het projectarchief.
Maar nadat de firmware-problemen beginnen. Permanente magneten kunnen niet in de basis worden geplaatst voor aanpassing. Toen de schets naar Arduino werd geüpload, nemen we de magneet, die moet zweven en boven de spoelen worden geplaatst, terwijl we onze hand over de plaats bewegen waar het levitatiepunt zou moeten zijn, we zouden de weerstand van de spoelen moeten voelen.
Stel dat we naar links rijden, dat betekent dat de spoelen worden geactiveerd en naar rechts worden getrokken, als de tractie de verkeerde kant op gaat, moet u de uitgangen van de spoelen op de bestuurder verwisselen.
Nu is het tijd om de magneten op het bord te installeren. Magneten moeten neodymium zijn.
Over het algemeen kunt u rechthoekige magneten aan de basis gebruiken, maar de auteur heeft besloten om ronde magneten te nemen, omdat ze goedkoper zijn en een gat hebben voor montage. We plaatsen magneten in de ruimtes tussen de spoelen. De diagonale afstand daartussen is 5,5 cm.
Nu nemen we een magneet, die we zullen ophangen en proberen deze in het levitatiecentrum te plaatsen. Het is belangrijk om te raden met het gewicht van de magneet. De auteur deed dit, nam de hoofdmagneet en hing er kleine aan, en zo een balans te vinden. Maar de magneet in het midden bleef niet lang hangen, hij werd constant in één richting afgebroken. Hier komen afstemweerstanden ons te hulp, door ze te draaien kunt u het evenwichtspunt verschuiven. Zo richten we de stijgende magneet uit.
Alles, de installatie is voltooid. Het blijft om dit alles mooi in de koffer te regelen. Een dergelijke doos is hiervoor geschikt.
Maar, zo bleek, het heeft hele dikke muren en we hebben elke millimeter letterlijk zijn gewicht in goud waard. Daarom is het noodzakelijk om een gat te maken voor de spoelen in het deksel en deze gelijk met de behuizing te bevestigen.
Het resulterende gat in de koffer moest met iets worden bedekt. En hier kwam een ander prototypebord perfect uit de verf, dat is heel goed gelukt.
De bestuurder en Arduinka bevinden zich in de behuizing en we nemen de stroom van een externe adapter voor 12V, 2A. Hierdoor werd het ontwerp vergelijkbaar met de fabriek het model. Hierop kunt u een soort decoratief ding installeren, zoals een vliegtuig of een typemachine, en ervan genieten.
Dat is alles. Bedankt voor je aandacht. Tot binnenkort!
Video: