Novoročné sviatky sa blížia. A ako prísť na Nový rok bez daru, príbuzným, príbuzným a priateľom. A zároveň staré príslovie, že najlepším darčekom je dar, ešte nestratilo svoj význam Urob to sám, A prečo nie, skúsme z niekoho urobiť originálny novoročný darček.
Navrhuje sa vyrobiť najjednoduchší Levitron ako taký darček. Magnetická levitácia vždy vyzerá pôsobivo a je očarujúca. Neviditeľnou elektromagnetickou silou zdvíhame a držíme malý neodymový magnet vo vzduchu. Stúpajúci efekt sa vytvára zdvíhaním a spúšťaním magnetu vo veľmi malom rozsahu výšok, ale s vysokou frekvenciou. Dnes si môžete také zariadenie sami vyrobiť. A preto nie je potrebné minúť veľa peňazí a času.
V tomto článku sa zaoberáme schémou a technológiou výroby magnetického levitronu z jednoduchých a lacných komponentov.
Schéma zariadenia na magnetickú levitáciu uvedené nižšie.
Princíp činnosti zariadenia
Pomocou tohto obvodu cievka L1 vytvára špecifické elektromagnetické pole, ktoré drží permanentný magnet na svojej hmotnosti. Pretože rovnovážna poloha je extrémne nestabilná, používa sa na udržanie magnetu v obvode automatický riadiaci a riadiaci systém. Senzor monitorovania polohy je magneticky riadený snímač MD1, založený na Hallovom efekte. Je umiestnená a pripevnená v strede cievky zo strany pracovného konca.
Činnosť Hallovho senzora (MD1) spočíva v znížení výstupného signálu (kolík 3) až po vypnutie so zvýšením statického alebo dynamického magnetického poľa. S poklesom magnetického poľa je opak pravdou. Hallov senzor pracuje s malým napájacím napätím (4 ... 20 V) a nízkym prúdom (3 ... 20 mA), pričom riadi výkonový tranzistor VT1.
LED1 sa používa na vizuálne ovládanie činnosti zariadenia.
Dióda VD2 poskytuje vysokorýchlostnú prevádzku cievky.
Schéma funguje takto.
Keď zapnete zariadenie, prúd prechádza cievkou L1 a otvoreným tranzistorom VT1.
V tomto prípade cievka vytvorí magnetické pole a začne priťahovať permanentný magnet. Magnet je priťahovaný k elektromagnetu, ale stúpa, spadá do dosahu snímača polohy (MD1) a prepína ho pomocou svojho magnetického poľa. V tomto prípade je signál aplikovaný na tranzistor VT1, ktorý vypína elektromagnet. Potom permanentný magnet začne padať, ale po opustení zóny citlivosti senzora sa opäť zapne elektromagnet. V tomto prípade je magnet opäť nútený presunúť sa na elektromagnet. Takto permanentný magnet neustále kmitá okolo bodu definovaného systémom.
Aby sa zabránilo tomu, že sa permanentný magnet počas kmitania otočí, jeho poloha sa stabilizuje napríklad zaistením niečoho zdola. Keď sa magnet preklopí, jeho pól sa zmení oproti snímaču polohy MD1 a obvod prestane fungovať, pretože senzor je ovládaný iba južným pólom magnetu.
Výroba zariadení
1. Základ prístroja Levitron je určený elektromagnetickou cievkou. Dizajn tohto zariadenia do veľkej miery závisí od jeho výberu.
Cievka môže byť vyrobená nezávisle. Stačí na rúrku navinúť 500 ... 600 závitov smaltovaného drôtu s priemerom 0,3 ... 0,4 mm (bude potrebných asi 20 metrov drôtu). Na napájanie takéhoto zariadenia môžete použiť napájací zdroj alebo nabíjačku s napätím 5 - 9 voltov.
Je možné použiť existujúcu priemyselnú cievku. Zároveň je žiaduce poznať jeho menovité napájacie napätie a v budúcnosti zvoliť vhodný zdroj energie.
V našom prípade je pre originálny darček potrebný kompaktný dizajn zariadenia, takže bola vybraná malá reléová cievka.
2. Okrem cievky budeme opäť potrebovať tranzistor s efektom poľa, napríklad IRFZ44N alebo iný podobný MOSFET, v závislosti od parametrov použitej cievky. V našom prípade sa používa tranzistor IRF630, ktorý zostal po odstránení video zariadenia na kúpe dosky.
Potrebujete tiež Hallov senzor, napríklad typ A3144, AH443 alebo iný, pracujúci v podobných režimoch. V tomto prípade bol použitý lacný snímač nájdený v obchode, model HAL 508 UA-A-2-B-1-00.
Podľa zvyšného nákresu zariadenie podľa zvyšku zakúpených rádiokomponentov podhodnotíme.
3. Aby sme skontrolovali a nastavili činnosť Levitronu, zostavujeme ľavú časť vyššie uvedeného obvodu, s výnimkou odporu R2 a so zmenou menovitej hodnoty R3 na 330 ohmov. Pravá strana obvodu je zdrojom napájania zariadenia av tejto verzii nie je potrebná. Je vhodnejšie zostaviť a otestovať obvod na univerzálnej doske s plošnými spojmi, ale keďže už existujúci tranzistor bol spájkovaný spolu s chladičom na kúsku dosky s obvodmi vhodnej veľkosti, zapojil som obvod vedľa neho.
4. Zostavte cievku. Hallov senzor sa umiestni a dočasne sa upevní v strede otvoru, na samom spodku cievky.
5. Testovanie zariadenia. Cievku upevňujeme v určitej vzdialenosti od povrchu stola. Potom môže byť magnetické levitačné zariadenie napájané. Pretože cievka vyššie uvedeného relé má odpor vinutia 210 Ohmov a je navrhnutá pre jednosmerné napätie 12V, pripojíme ho k príslušnému zdroju energie.
Potom je potrebné určiť, na ktorej strane sa má permanentný neodýmový magnet orientovať na elektromagnet. Zapneme levitron (LED by sa mala rozsvietiť) a priviesť magnet ku dnu cievky zo strany Hallovho senzora. Ak je magnet pritiahnutý k cievke a LED dióda zhasne, magnet je správne orientovaný, ale ak ho magnetické pole cievky vytlačí, musí sa magnet otočiť. Ak dióda LED nezhasne, je potrebné pri pripojení magnetu na obidve strany vymeniť konce cievky, t. zmeniť póly. Ak sa to urobí správne, elektromagnetická sila zachytí magnet a udrží ho vo vzduchu. Nezabudnite stabilizovať polohu magnetu tak, aby sa pri kmitaní nekroutil. V tomto prípade sa použil neodýmový prstencový magnet s priemerom 7 mm a hrúbkou 1 mm, odobraný z mikro slúchadiel. Na jej stabilizáciu stačí kus izolačnej pásky prilepený na jednej strane magnetu.
Pozn. Prvé testy s touto cievkou neboli úspešné. Jadro reléovej cievky zosilnilo magnetické pole, ale tiež malo svoj vplyv, keď sa cievka vypla. Počas nastavovania nebola poloha magnetu stabilná alebo bol magnet pritiahnutý k jadru pri vypnutej cievke. Keď bolo jadro z cievky odstránené, proces sa stabilizoval, ako je vidieť na fotografii.
6. Inovujte zariadenie. Ďalšie testy odhalili niektoré nedostatky. Po prvé, potreba ďalšieho zdroja energie, ktorý zvyšuje zložitosť a veľkosť a neprináša darčeku originalitu. Po druhé, so zvyšujúcim sa letovým dosahom (vzdialenosť od cievky) musíte zvýšiť napájacie napätie, čo vedie k nežiadúcemu ohrevu cievky.
Je možné, samozrejme, venovať sa tejto možnosti, pričom sa využijú získané príležitosti. Zostáva iba „zabaliť“ zariadenie v slušnom prípade.
7. Druhú verziu zariadenia môžete vyrobiť tak, že cievku nahradíte vyšším napätím (ale s nižšou spotrebou prúdu) a vytvoríte dodatočný vstavaný zdroj bez transformátora. Kompletná schéma tohto zariadenia je uvedená na začiatku článku.
Druhá verzia cievky z importovaného relé je navrhnutá pre napätie 110 voltov a má odpor vinutia 4700 Ohmov. Kompletizujeme zariadenie časťami podľa schémy.
8. Vyrábame beztransformátorový napájací zdroj (pravá strana obvodu). Konvertuje striedavý prúd 220 voltov na napätie, ktoré potrebujeme - asi 100 voltov (určené Zenerovou diódou VD3) malého jednosmerného prúdu (určené kapacitanciou kondenzátora C3 typu K73-17). Takáto jednotka PSU má výhody - jednoduchý obvod a malé rozmery. Má však aj tú nevýhodu - pri kontakte s časťami na zapnutom zariadení existuje nebezpečenstvo úrazu elektrickým prúdom. Avšak podľa bezpečnostných predpisov bude absencia galvanickej izolácie v úplne izolovanom zariadení bezpečná.
9. V prípade Levitronu používame krytie vo veľkosti, kazetu z vyhoreného žiarivky šetriaceho energiu a kryt rozptyľujúci svetlo z LED žiarovky. Umiestnime a vytvoríme obvod na doske podľa vnútorných rozmerov patróny, spájkujeme dosku ku svorkám kazety.
Pretože vyhladzovací kondenzátor C2 nie je súčasťou kazety, nainštalujte ho na dosku Levitron. Odstránime tiež chladič tranzistora, pretože pri nízkom zaťažení je voliteľný.
10. Zložte zariadenie na stojan a otestujte ho.
V tomto prípade bol použitý prstencový neodýmový magnet s priemerom 10 mm a hrúbkou 3 mm. Senzor MD1 postavte do stredu cievky a pripevnite ho penou. Posunutím Hallova senzora sa dosiahne stabilné vznášanie sa magnetu v maximálnej vzdialenosti od cievky. Polohu senzora fixujeme vzhľadom na cievku.
11. Po nastavení Levitronu zariadenie zostavíme a prilepíme. Ak chcete zariadeniu poskytnúť väčší účinok LED žiarovky, môžete do LED diód natrvalo pridať 2 - 3 s obmedzovacími odpormi v tienidle. Ak chcete zaistiť odvod tepla, zaistite v kazete vetracie otvory, pokiaľ to nebolo upravené v konštrukcii pôvodnej žiarovky.
Aby sa vytvoril efekt prudko rastúceho obalu, magnet môže byť zahalený nejakou svetelnou figúrkou, napríklad obrysom mora.
