DIY Elektromagnetiese Levitasie !: 6 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:27

Dit is 'n projek wat u sal verbaas en inspireer! Wat baat al die wetenskaplike kennis as ons nie iets gaafs daarmee kan doen nie?

Met hierdie projek gaan ons 'n paar komponente gebruik wat maklik is om te maak of om 'n kakebeenvouende, elektromagnetiese Levitator, of EMLEV, soos ek dit noem, te bou.

Met behulp van 'n paar eenvoudige stroombane, 'n magneet, 'n Hall Effect -sensor en 'n paar ander komponente, kan u voorwerpe in die lug lug!

Laat ons begin!

Stap 1: wat u benodig

Vir hierdie projek benodig ons 'n beheerstroombaan, 'n kragbron, 'n EM -spoel en 'n magneet saam met die hardeware en gereedskap om dit alles bymekaar te sit.

Die onderdele lys is soos volg:

Kringbord Laai die skema hier af

KRY DIE ONDERDELE KIT HIER

(1) Klein printplaat (1) LM7805 Spanningsreguleerder (1) MIC502 IC (1) LMD18201 IC (1) SS495 A Hall Effect Sensor (1) 470uF Kondensator (elektrolities) (1) 1uF Kondensator (keramiek) (1) 0.1 uF-kondensator (keramiek) (1) 0.01uF-kondensator (keramiek) (1) 2 gleufingangsaansluiting (+/-) (2) 2 draadkonnekte

(1) 12v/1a kragtoevoer

(1) LCD -spanningsskerm (opsioneel) (1) Groen LED (opsioneel) (1) 10K weerstand

Solenoïde (20g 150-300 draaie) (1) staalbout

Verskeie gekleurde draad (18-24 g) (2-3) Neodymium skyfmagnete (3) 8 "x10" plexiglasblaaie (4) 12 "x 5/15" draadstang (24) 5/16 "moere (24) 5/ 16 "ringe (8) 5/16" rubberkappe (opsioneel)

Die gereelde gereedskap bevat soldeerbout en soldeersel, boor en bisse tot 5/16 , en u wil ook 'n bietjie elektriese band of krimpfolie, gom en 'n 5/16 -sleutel byderhand hê.

Al die onderdele is HIER beskikbaar:

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

Stap 2: Teorie en kernkomponente

Waarom kan ons nie net metaalvoorwerpe met 'n magneet op die regte afstand sweef nie? Omdat 'n ystermateriaal 'n magnetiese veld nader, neem die krag eksponensieel toe. Dit word beskryf deur die magnetiese inverse vierkantwet wat lui:

Intensiteit1 / Intensiteit2 = Afstand1 / Afstand2

Daar is dus geen punt in die ruimte waar 'n magneet of elektromagneet 'n voorwerp natuurlik sal ophang sonder om kontak te maak nie. As ons eers in die veld is, is daar geen omdraaikans nie! … Tensy …

'N Voortplantende magnetiese veld kan in 2D -diagramme of op magnetiese kykfilm getoon word as kraglyne wat uit die pole voortspruit. Selfs op 'n ossilloskoop is dit onmoontlik om veel te vertel oor die beweging en rigting van die veld met slegs kiekies in twee dimensies (soos hierdie berugte illusie). As dit in 3D waargeneem word, kan hierdie veld toroidaal gesien en gevoel word, en mettertyd begin ons sien dat 'n voortplantende heliese veld na vore kom. Dit is dieselfde in die geval van 'n elektromagneet, en as die veld in duie stort, doen dit dit in die teenoorgestelde rigting. Dit word beskryf deur wat gewoonlik na verwys word as Vlamings Regs en Linkerhandreëls.

In teorie sou dit dus moontlik wees om afwisselende draaikolk/heliks te skep om 'n voorwerp in 'n gewenste posisie aan te pas. Nadat ons 'n paar berekeninge gedoen het op grond van die formule hierbo, vind ons dat dit slegs moontlik is deur hierdie velde presies en vinnig (50, 000 keer per sekonde of meer!) Af te wissel. Glad nie. Met 'n paar komponente kan ons 'n voortplantende en ineenstortende elektromagnetiese veld skep wat beheer word deur 'n sensor wat die veldsterkte opspoor en 'n stroombaan wat die toepaslike veld op 'n elektromagneet toepas. Alle komponente kan hier afsonderlik of as 'n kit gevind word om hierdie projek vinnig en maklik te maak. Noudat ons al ons komponente gereed het, kan ons begin!

Stap 3: Bou die omhulsel

Die bou van ons omhulsel is redelik eenvoudig met die aanbevole materiaal, maar gebruik gerus alles wat u het. Hierdie super eenvoudige omhulsel is geïnspireer deur hierdie wonderlike robot om al die interne komponente te pronk. As dit voltooi is, moet die omhulsel 8 "Wx10" Dx12 "H wees.

Eerstens stapel en beveilig ons ons plexiglas en meet en boor ons vier gate naby die hoeke, sodat daar spasie van die rande af gelaat word en met groter stukkies geboor word om krake te voorkom. As dit klaar is, het ons vier gate van 5/16 duim in die hoeke van al drie plexiglasblaaie. *Let op die oriëntasie vir 'n simmetriese pasvorm. Vervolgens boor ons 'n gaatjie of gate vir ons ingangsaansluiting op een van die velle. Dit kan afhang van u domkrag, maar moet naby die agterkant van die omhulsel wees. Ons sal nou begin met die bou van die omhulsel. Plaas die vier stange met 'n draaddraad van 5/16 duim in die gate van een van u velle. Bevestig die laken ongeveer 1,5-2 duim van die onderkant van die stawe met 'n wasser en moer aan elke kant van die plexiglas en voeg 'n rubbervoet by onderaan elke staaf. Maak seker dat alles gelyk is voordat u verder gaan.

Vervolgens voeg ons 'n moer en wasser ongeveer 3-4 duim bo-op ons stawe by en plaas die laken met die gat vir die domkrag bo-op.

Die laaste stap na ons omhulsel is om die laaste vel plexiglas bo -aan vas te maak sodra ons die komponente in die volgende stap byvoeg.

Stap 4: Monteer en beveilig komponente

Noudat ons 'n platform het, kan ons ons komponente bou en installeer.

Hierdie relatief eenvoudige stroombaan- en solenoïde-paar kan volgens die aangehegte diagram gebou word, of u kan hier 'n voorafgeboude een kry. Let daarop dat die SS495 aan die onderkant van die spoel gemonteer word. As u 'n LED byvoeg, kan u die krag verifieer en met 'n digitale voltmeter kan u 'n las opspoor vir stemmingsdoeleindes, beide opsioneel; hulle kan direk aan die 12V-ingang van die stroombane gekoppel word met 'n in-line 10k-weerstand op die warmkabel (+). Dit is lekker om te weet dat een van die stroombane van die kring ontwerp is vir 'n motorbeheerder en die ander is bedoel vir 'n waaier, maar sit dit saam met 'n paar ander komponente saam, en ons kan dit gebruik om voorwerpe in die lug te sweef!

Ons kan dan die domkrag aan die ingang van die stroombaan koppel deur die stroombaan-diagram op te let en onthou dat die aansluiting se aansluiting die grond is (-).

Vervolgens verbind ons uitgang 1 en 2 van ons LMD18201 IC met ons solenoïdespoel. Steek 'n staalbout in die middel van die spoel en bevestig die SS495 A Hall Effect Sensor aan die kop van die bout, waarna ons ons leidings volgens die diagram sal koppel. Vooraf ingeboude komponente bevat verbindings wat net aanmekaar geheg kan word.

Op hierdie stadium kan dit nuttig wees om alles tydelik te beveilig, die krag sorgvuldig aan te sluit en die veld van die solenoïde met u magneet te toets.

As u tevrede is, kan u u komponente aan die platform vasmaak. Die kring moet regop wees om lugvloei moontlik te maak en naby die domkrag moet die solenoïde die kant met die sensor na onder hê, en die opsionele LED en LCD kan oral geplaas word. As u 'n paar krimpfolies en draadbedekkings byvoeg, word alles netjies en help dit om kortsluitings en drade te vermy. Uiteindelik, om alles verder te beveilig en te bedek, voeg ons ons laaste plexiglasvel by. Voeg eers 'n moer en wasser by elke staaf, dan die laaste plexiglasblad en pas dit neer sodat die boonste vel met u solenoïde in aanraking kom en dit styf vashou. Sodra dit op hul plek en gelyk is, voeg nog vier wassers en moere by en maak die dop toe met u rubber -einddoppe.

Stap 5: u EMLEV is voltooi! Tyd om af te stem en te toets

Ons is amper voltooi; maar ons moet 'n paar berekeninge doen en 'n bietjie afstel voordat ons vriende en kollegas kan begin verwonder.

By die montering van ons solenoïde het ons oriëntasie geen polariteit in ag geneem nie. Daarom sal ons die regte paal van ons magneet moet kies om ons spoel te sien. Om dit te doen, koppel die krag aan en begin die magneet in die veld van die solenoïde bring. Die een kant van die magneet trek voortdurend aan, die ander kant het 'n neiging om 'n paar sentimeter van ons spoel af te sluit, let op hierdie kant van die magneet. Wees versigtig om nie te naby te kom nie; beide pole trek gewelddadig aan as hulle te naby aan die spoel kom.

Noudat ons weet watter paal van ons magneet ons gebruik, sal ons nou bepaal watter gewig dit kan bevat. Te min gewig en die las sal trek sonder om te sweef, te veel gewig en die magnetiese veld kan nie die swaartekrag oorwin nie en u voorwerp val. U kan willekeurige toetse en foute gebruik om die optimale gewig te vind deur willekeurige voorwerpe aan u magneet te heg, maar ek stel 'n benadering voor wat tot meer gekwantifiseerde resultate lei. Met klein moere en boute, voeg dit geleidelik by u magneet en toets. Sodra u 'n balanspunt gevind het (u sal 'n effense klik voel terwyl dit op sy plek klink), let op die gewig van die vrag met 'n klein skaal. Voeg dan klein hoeveelhede gewig by om u reeks te vind en optimaliseer vir stabiliteit. U kan dit dan as 'n verwysing gebruik en alles binne hierdie gewigsbereik begin sweef, gewoonlik tussen 45-55 gram, die magneet nie ingesluit nie.

As u korrek funksioneer, koppel 'n ossilloskoop om die velde in aksie te sien! Danksy die lesings van my DSO nano kan ons presies sien wanneer die veranderende veld plaasvind en waarom.

Stap 6: Berei u voor om te inspireer en te verstom

Baie geluk! U het die onmoontlike moontlik gemaak!

Jou EMLEV moet nou volledig, funksioneel wees en sal enige item in die vasgestelde gewigsreeks ophef. Nou kan ons 'n voorwerp kies om te sweef. Probeer om die magneet op 'n klip te monteer, of maak spykers of moere vas, maak 'n aandenking vas, die moontlikhede is eindeloos, hierdie ouens het selfs 'n lewendige padda opgehef!

Ek het 'n groot eetlepel vir effek gekies.

"Moenie die lepel sweef nie; dit is onmoontlik. Probeer eerder net om die waarheid te besef. Daar is geen lepel nie."- par. The Matrix (1999)

Hierdie toestel sal die gees blaas; oë bult, kake val en koppe ontplof! Is dit towerkuns? Is dit wetenskap? Die enigste verskil tussen 'n towenaar en 'n wetenskaplike is dat 'n wetenskaplike jou vertel hoe dit gedoen is. Dankie dat u my Instructable nagegaan het, en ek kan nie wag om te sien wat u opgee nie, laat foto's in die kommentaar. Dink hierdie Instructable is cool? Laat weet my deur op die stem bo -aan die bladsy te klik!

Tweede prys in die Sensors -wedstryd 2016

Tweede prys in die Make It Fly Contest 2016