DIY Elektromagnetisk Levitation !: 6 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:30

Dette er et projekt, der vil forbløffe og inspirere! Hvad nytter al den videnskabelige know-how, hvis vi ikke kan gøre noget fedt med det, ikke?

Med dette projekt kommer vi til at bruge et par komponenter, der er lette at lave eller finder til at bygge en kæbefaldende, hjernebøjende elektromagnetisk levitator eller EMLEV, som jeg kalder det.

Ved hjælp af nogle enkle kredsløb, en magnet, en Hall Effect -sensor og et par andre komponenter vil du kunne svæve genstande i luften!

Lad os komme igang!

Trin 1: Hvad skal du bruge

Til dette projekt skal vi bruge et controller kredsløb, en strømkilde, en EM spole og en magnet sammen med hardware og værktøjer til at sætte det hele sammen.

Delelisten er som følger:

Kretskort DOWNLOAD SKEMATIKEN HER

FÅ DELE KITET HER

(1) Small Circuit Board (1) LM7805 Spændingsregulator (1) MIC502 IC (1) LMD18201 IC (1) SS495 A Hall Effect Sensor (1) 470uF Kondensator (elektrolytisk) (1) 1uF Kondensator (keramik) (1) 0,1 uF kondensator (keramik) (1) 0,01 uF kondensator (keramik) (1) 2 stikindgangsstik (+/-) (2) 2 ledningsstik

(1) 12v/1a strømforsyning

(1) LCD -spændingsdisplay (valgfrit) (1) Grøn LED (valgfri) (1) 10K modstand

Magnetventil (20g 150-300 omdrejninger) (1) Stålbolt

Forskellige farvede tråde (18-24 g) (2-3) Neodymskivemagneter (3) 8 "x10" plexiglasark (4) 12 "x 5/15" gevindstang (24) 5/16 "møtrikker (24) 5/ 16 "skiver (8) 5/16" gummihætter (valgfrit)

De viste værktøjer inkluderer loddejern og loddemetal, bor og bits op til 5/16 , og du vil også gerne have noget elektrisk tape eller krympepakning, lim og 5/16.nøgle ved hånden.

Alle dele fås HER:

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

Trin 2: Teori og kernekomponenter

Hvorfor kan vi ikke bare svæve metalgenstande med en magnet i den rigtige afstand? Fordi, da et jernholdigt materiale nærmer sig et magnetfelt, øges kraften eksponentielt. Dette beskrives ved det, der kaldes den magnetiske inverse firkantlov, der siger:

Intensitet1 / Intensitet2 = Distance1 / Distance2

Så der er ikke noget sted i rummet, hvor en magnet eller elektromagnet naturligt vil suspendere et objekt uden at komme i kontakt. Når vi er i feltet, er der ingen vej tilbage! … Medmindre …

Et udbredt magnetfelt kan vises i 2D -diagrammer eller på magnetisk visningsfilm som kraftlinjer, der stammer fra polerne. Selv på et oscilloskop er det umuligt at fortælle meget om feltets bevægelse og retning med kun øjebliksbilleder i to dimensioner (som denne berygtede illusion). Når det observeres i 3D, kan dette felt ses og føles som toroidalt, og med tiden begynder vi at se, at et formerende spiralformet felt dukker op. Dette er det samme i tilfælde af en elektromagnet, og når feltet falder sammen, gør det det i den modsatte retning. Dette beskrives ved det, der normalt kaldes Flemings Højre- og Venstrehåndsregler.

Så i teorien ville det være muligt at oprette skiftevis hvirvler/spiraler for at justere et objekt til en ønsket position. Efter at have foretaget nogle beregninger baseret på formlen ovenfor finder vi ud af, at det kun er muligt ved at skifte disse felter præcist og hurtigt (50.000 gange i sekundet eller mere!) Problem? Slet ikke. Med et par komponenter kan vi skabe et forplantende og kollapsende elektromagnetisk felt styret af en sensor, der registrerer feltstyrken og et kredsløb, der anvender det relevante felt på en elektromagnet. Komponenter kan alle findes enkeltvis her eller som et sæt her for at gøre dette projekt hurtigt og nemt. Nu hvor vi har alle vores komponenter klar, lad os komme i gang!

Trin 3: Byg kabinettet

Opbygningen af vores kabinet er ganske ligetil med de anbefalede materialer, men du er velkommen til at bruge det, du har liggende. Denne super enkle kabinet blev inspireret af denne fantastiske robot til at vise alle de interne komponenter frem. Når den er færdig, skal kabinettet være 8 "Bx10" Dx12 "H.

Først vil vi stable og sikre vores plexiglas og måle og bore fire huller i nærheden af hjørnerne og sørge for at efterlade plads fra kanterne og bore med trinvist større bits for at undgå revner. Når det er færdigt, vil vi have fire huller på 5/16 tommer i hjørnerne på alle tre plexiglasplader. *Sørg for at notere orienteringen for en symmetrisk pasform. Dernæst borer vi et hul eller huller til vores inputstik på et af arkene. Dette kan variere afhængigt af din donkraft, men bør være tæt på bagsiden af kabinettet. Vi begynder nu at bygge kabinettet. Start med at indsætte de fire 5/16 gevindstænger i hullerne på et af dine ark. Fastgør arket cirka 1,5-2 tommer fra bunden af stængerne med en skive og møtrik på hver side af plexiglasset og tilføj en gummifod på bunden af hver stang. Sørg for, at alt er plant, før du fortsætter.

Dernæst tilføjer vi en møtrik og skive ca. 3-4 tommer fra toppen af vores stænger og placerer arket med hullet til donkraften ovenpå.

Det sidste trin til vores kabinet vil være at sikre det sidste ark plexiglas til toppen, når vi tilføjer komponenterne i det næste trin.

Trin 4: Monter og fastgør komponenter

Nu hvor vi har en platform, kan vi bygge og installere vores komponenter.

Dette relativt enkle kredsløb og magnetventilpar kan bygges i henhold til det vedlagte diagram, eller du kan få et forudbygget et her. Bemærk, at SS495 bliver monteret i bunden af spolen. Tilføjelse af en LED giver dig mulighed for at verificere strøm, og et digitalt voltmeter giver dig mulighed for at registrere en belastning til tuningformål, begge valgfrie, de kan forbindes direkte til kredsløbets 12v-indgang med en in-line 10k modstand på varmeledningen (+). Det er sjovt at vide, at en af kredsløbets IC'er er designet til en motorstyring og den anden er beregnet til en blæser, men sæt dem sammen med et par andre komponenter, og vi kan bruge den til at svæve genstande i luften!

Vi kan derefter tilslutte stikket til kredsløbets input og notere kredsløbsdiagrammet og huske, at stikket er jorden (-).

Dernæst forbinder vi udgange 1 og 2 fra vores LMD18201 IC til vores magnetspole. Indsæt en stålbolt i spolens centrum og på hovedet af bolten monter SS495 A Hall Effect Sensor, som vi vil forbinde vores ledninger med i henhold til diagrammet. Præbyggede komponenter vil omfatte stik, der bare kan snappes sammen.

Det kan være nyttigt på dette tidspunkt at sikre alt midlertidigt, omhyggeligt tilslutte strøm og teste magnetens felt med din magnet.

Når du er tilfreds, kan du sikre dine komponenter til platformen. Kredsløbet skal være opretstående for at tillade luftstrøm og i nærheden af stikket, skal solenoiden have siden med sensoren nedad, og den valgfri LED og LCD kan placeres, hvor det er bekvemt. Tilføjelse af krympepapir og tråddæksler på dette tidspunkt gør alt pænt og hjælper med at undgå kortslutninger og slidte ledninger. Til sidst, for yderligere at sikre og dække alt, tilføjer vi vores sidste plexiglasark. Tilføj først en møtrik og skive til hver stang, derefter det sidste plexiglasark og juster det ned, så det øverste ark kommer i kontakt med din solenoid og holder den stramt. Når den er på plads og i niveau, tilføjes yderligere fire skiver og møtrikker og hætte med dine gummi -endehætter.

Trin 5: Din EMLEV er færdig! Tid til at stille og teste

Vi er næsten færdige; men vi skal lave et par beregninger og lidt tuning, før vi kan begynde at begejstre venner og kolleger.

Ved montering af vores solenoid tog vores orientering ikke hensyn til polaritet. Derfor bliver vi nødt til at vælge den korrekte pol på vores magnet for at vende mod vores spole. For at gøre dette skal du tilslutte strøm og begynde at bringe magneten ind i solenoidens felt. Den ene side af magneten vil tiltrække kontinuerligt, den anden vil have en tendens til at låse på plads flere centimeter fra vores spole, noter denne side af magneten. Pas på ikke at komme for tæt på; begge poler vil tiltrække voldsomt, hvis de bringes for tæt på den energiserede spole.

Nu hvor vi ved, hvilken pol af vores magnet vi bruger, vil vi nu bestemme den vægt, den kan holde. For lidt vægt og belastningen vil tiltrække uden at svæve, for meget vægt og magnetfeltet vil ikke være i stand til at overvinde tyngdekraften, og dit objekt vil falde. Du kan bruge tilfældige forsøg og fejl til at finde den optimale vægt ved at vedhæfte tilfældige objekter til din magnet, men jeg foreslår en tilgang, der fører til mere kvantificerede resultater. Brug små møtrikker og bolte, tilføj dem trinvist til din magnet og test. Når du finder et balancepunkt (du vil mærke et lille klik, når det låses på plads), skal du notere vægten af belastningen ved hjælp af en lille skala. Tilføj eller fjern derefter små mængder vægt for at finde din rækkevidde og optimere for stabilitet. Du kan derefter bruge dette som en reference og begynde at svæve alt inden for dette vægtinterval, som normalt er mellem 45-55 gram, inklusive magneten.

Når det fungerer korrekt, skal du tilslutte et oscilloskop for at se felterne i aktion! Takket være aflæsningerne fra min DSO nano kan vi præcist se, hvornår feltet ændrer sig og hvorfor.

Trin 6: Forbered dig på at inspirere og forbløffe

Tillykke! Du har gjort det umulige muligt!

Din EMLEV skal nu være komplet, fungerende og vil svæve ethvert element i det bestemte vægtinterval. Nu kan vi vælge et objekt, der skal svæve. Prøv at montere magneten på en sten, eller fastgør søm eller møtrikker, vedhæft et minde, mulighederne er uendelige, disse fyre svævede endda en levende frø!

Jeg valgte en stor spiseskefuld til effekt.

"Flyt ikke skeen; det er umuligt. Prøv i stedet kun at indse sandheden. Der er ingen ske."- stk. The Matrix (1999)

Denne enhed vil blæse sind; øjne bukker, kæber falder og hoveder eksploderer! Er det magi? Er det videnskab? Den eneste forskel mellem en tryllekunstner og en videnskabsmand er, at en videnskabsmand fortæller dig, hvordan det er gjort. Tak fordi du tjekkede min Instructable, og jeg kan ikke vente med at se, hvad du svæver, efterlad billeder i kommentarerne. Synes du, at Instructable er sejt? Lad mig vide det ved at klikke på afstemning øverst på siden!

Anden pris i Sensors Contest 2016

Anden pris i Make It Fly Contest 2016