Este artículo hablará sobre cómo hazlo tu mismo Puedes hacer un dispositivo tan interesante como Levitron. De hecho, un levitrón es un trompo u otro objeto que se eleva en el espacio debido a la acción de un campo magnético. Los levitrones son diversos. El modelo clásico utiliza un sistema de imanes permanentes y una peonza. Se cierne sobre los imanes durante la rotación debido a la formación de un cojín magnético debajo.
El autor decidió mejorar un poco el sistema construyendo un levitrón basado en Arduino utilizando electroimanes. Con estos métodos, la parte superior no tiene que girar para elevarse en el aire.
Tal dispositivo se puede usar para varios otros hecho en casa. Por ejemplo, puede ser un rodamiento excelente, ya que prácticamente no tiene fuerzas de fricción. Además, en un producto tan casero, puede realizar varios experimentos, bien, o jugar con amigos.
Materiales y herramientas para la fabricación:
- microcontrolador Arduino UNO;
- sensor Hall lineal (el modelo UGN3503UA);
- transformadores viejos (para bobinas de bobinado);
- transistores de efecto de campo, resistencias, condensadores y otros elementos (las clasificaciones y las marcas se muestran en el diagrama);
- cables;
- soldador con soldadura;
- Fuente de alimentación de 12V;
- corcho
- un pequeño imán de neodimio;
- pegamento caliente;
- La base para enrollar bobinas y materiales para crear un cuerpo casero.
El proceso de fabricación de levitron:
Primer paso Hacer una bobina
La bobina será un electroimán, creará un campo magnético que atraerá la parte superior. Como parte superior habrá un corcho en el que se adjunta un imán de neodimio. En lugar de corcho, puede usar otros materiales, pero no demasiado pesados.
En cuanto al número de vueltas en la bobina, aquí el autor no mencionó esa cifra, la bobina iba a la vista. Como resultado, su resistencia era de aproximadamente 12 ohmios, altura de 10 mm, diámetro de 30 mm y el grosor del cable utilizado debería ser de 0,3 mm. No hay núcleo en la bobina, si necesita hacer una parte superior más pesada, entonces la bobina puede equiparse con un núcleo.
Paso dos El papel del sensor Hall
Para que la parte superior se eleve en el aire, en lugar de pegarse firmemente al solenoide, el sistema necesita un sensor que pueda medir la distancia a la parte superior. Como tal elemento, se utiliza un sensor Hall. Este sensor es capaz de detectar el campo magnético no solo de un imán permanente, sino que también puede determinar la distancia a cualquier objeto metálico, ya que dichos sensores crean un campo magnético eléctrico.
Gracias a este sensor, la parte superior siempre se mantiene a la distancia correcta del solenoide.
Cuando la parte superior comienza a alejarse de la bobina, el sistema aumenta el voltaje. Por el contrario, cuando la parte superior se acerca a un solenoide, el sistema reduce el voltaje en la bobina y el campo magnético se debilita.
Hay tres salidas en el sensor, esto es 5 V de potencia, así como una salida analógica. Este último está conectado al Arduino ADC.
Paso tres Ensamblamos el circuito e instalamos todos los elementos.
Como cuerpo para el trabajo casero, puede usar una pieza de madera, para lo cual necesita hacer un soporte simple para unir la bobina. Electrónica El esquema es bastante simple, todo se puede entender a partir de la imagen. La electrónica funciona desde una fuente de 12V, y dado que el sensor necesita 5V, está conectado a través de un estabilizador especial, que ya está integrado en el controlador Arduino. El dispositivo máximo consume aproximadamente un amperio. Cuando la cima se dispara, el consumo actual está en el rango de 0.3-0.4 A.
Se utiliza un transistor de efecto de campo para controlar el solenoide. El solenoide en sí está conectado a las salidas de J1, y el primer contacto del conector J2 debe estar conectado al PWM Arduino. El diagrama no muestra cómo conectar el sensor Hall al ADC, pero no debería haber ningún problema con esto.
Paso cuatro Firmware del controlador
Para programar el controlador para las acciones necesarias, se requiere firmware. El programa funciona de manera muy simple. Cuando los valores comienzan a caer fuera del rango permitido, el sistema aumenta la corriente al máximo o se apaga por completo. En versiones posteriores del firmware, fue posible ajustar suavemente el voltaje en la bobina, por lo que las fuertes fluctuaciones de la parte superior se detuvieron.
Eso es todo, el producto casero está listo. Al principio, el dispositivo funcionaba, pero se descubrieron algunos defectos. Entonces, por ejemplo, cuando se trabaja por más de 1 minuto, la bobina y el transistor comenzaron a calentarse mucho. En este sentido, en el futuro, debe instalar un radiador en el transistor o colocar uno más potente. La bobina también deberá rehacerse, ya que ha tenido un diseño más confiable que solo bobinas de alambre con pegamento caliente.
Para proteger la fuente de alimentación, se deben suministrar condensadores grandes a los circuitos de entrada. La primera fuente de alimentación de 1,5 A del autor se quemó después de 10 segundos debido a fuertes sobretensiones.
En el futuro, se planea transferir todo el sistema a una fuente de alimentación de 5V.