Ngày lễ tết đang đến gần. Và làm thế nào để đến Tết mà không có một món quà, cho người thân, người thân và bạn bè. Và đồng thời, người xưa nói rằng món quà tốt nhất là món quà được làm vẫn chưa mất đi sự liên quan của nó tự làm. Và tại sao không, chúng ta hãy cố gắng làm cho ai đó một món quà năm mới ban đầu.
Nó được đề xuất để làm cho Levitron đơn giản nhất như một món quà như vậy. Bay từ luôn trông ấn tượng và mê hoặc. Sử dụng một lực điện từ vô hình, chúng tôi nâng và giữ một nam châm neodymium nhỏ trong không khí. Hiệu ứng tăng vọt được tạo ra bằng cách nâng và hạ nam châm trong một phạm vi độ cao rất nhỏ, nhưng với tần số cao. Hôm nay bạn có thể tự làm một thiết bị như vậy. Và đối với điều này, không cần thiết phải tiêu tốn nhiều tiền và thời gian.
Trong bài viết này, chúng tôi xem xét sơ đồ và công nghệ sản xuất levitron từ tính từ các thành phần đơn giản và rẻ tiền.
Sơ đồ của thiết bị bay từ trường trình bày dưới đây.
Nguyên lý hoạt động của thiết bị
Sử dụng mạch này, cuộn L1 tạo ra một trường điện từ cụ thể giữ nam châm vĩnh cửu trên trọng lượng của nó. Do vị trí cân bằng cực kỳ không ổn định, một hệ thống điều khiển và quản lý tự động được sử dụng để giữ nam châm trong mạch. Cảm biến giám sát vị trí là cảm biến MD1 được điều khiển từ tính, dựa trên hiệu ứng Hall. Nó được đặt và cố định ở trung tâm của cuộn dây, từ phía bên của đầu làm việc.
Hoạt động của cảm biến Hall (MD1) bao gồm hạ thấp tín hiệu đầu ra (chân 3), cho đến khi tắt máy, với sự gia tăng của từ trường tĩnh hoặc động. Khi hạ thấp từ trường, điều ngược lại là đúng. Cảm biến Hall hoạt động với điện áp cung cấp nhỏ (4 ... 20 V) và dòng điện thấp (3 ... 20 mA), trong khi điều khiển bóng bán dẫn điện VT1.
LED1 được sử dụng để kiểm soát trực quan hoạt động của thiết bị.
Diode VD2 cung cấp hoạt động tốc độ cao của cuộn dây.
Đề án hoạt động như sau.
Khi bạn bật thiết bị, dòng điện đi qua cuộn dây L1 và bóng bán dẫn VT1 mở.
Trong trường hợp này, cuộn dây tạo ra từ trường và bắt đầu thu hút một nam châm vĩnh cửu. Nam châm bị hút vào nam châm điện, nhưng tăng lên, nó rơi vào phạm vi của cảm biến vị trí (MD1) và chuyển nó bằng từ trường của nó. Trong trường hợp này, tín hiệu được áp dụng cho bóng bán dẫn VT1, tắt nam châm điện. Sau đó, nam châm vĩnh cửu bắt đầu rơi, nhưng khi rời khỏi vùng nhạy cảm biến, nó lại bật nam châm điện. Trong trường hợp này, nam châm một lần nữa buộc phải di chuyển đến nam châm điện. Do đó, nam châm vĩnh cửu liên tục dao động xung quanh một điểm được xác định bởi hệ thống.
Để ngăn nam châm vĩnh cửu quay vòng trong quá trình dao động, ví dụ, vị trí của nó được ổn định bằng cách đảm bảo một cái gì đó cho nó từ bên dưới. Khi nam châm lật, cực của nó thay đổi, đối diện với cảm biến vị trí MD1 và mạch ngừng hoạt động, vì cảm biến chỉ được điều khiển bởi cực nam của nam châm.
Sản xuất thiết bị
1. Cơ sở của thiết bị Levitron được xác định bởi một cuộn nam châm điện. Sự lựa chọn của cô sẽ quyết định phần lớn đến thiết kế của thiết bị.
Các cuộn dây có thể được thực hiện độc lập. Nó đủ để cuộn 500 ... 600 vòng dây tráng men có đường kính 0,3 ... 0,4 mm vào ống (sẽ cần khoảng 20 mét dây). Để cấp nguồn cho một thiết bị như vậy, bạn có thể sử dụng nguồn điện hoặc bộ sạc với điện áp 5 - 9 volt.
Có thể sử dụng một cuộn dây công nghiệp hiện có. Đồng thời, mong muốn biết điện áp cung cấp định mức của nó và chọn một nguồn năng lượng phù hợp trong tương lai.
Trong trường hợp của chúng tôi, đối với một món quà ban đầu, cần phải có một thiết kế nhỏ gọn của thiết bị, do đó, một cuộn dây rơle cỡ nhỏ đã được chọn.
2. Ngoài cuộn dây, chúng ta sẽ cần một bóng bán dẫn hiệu ứng trường, ví dụ, IRFZ44N hoặc một MOSFET tương tự khác, tùy thuộc vào các tham số của cuộn dây được sử dụng. Trong trường hợp của chúng tôi, bóng bán dẫn IRF630 được sử dụng, vẫn còn trên một mảnh của bảng sau khi xử lý thiết bị video.
Bạn cũng cần một cảm biến Hall, ví dụ, gõ A3144, AH443 hoặc loại khác, hoạt động ở các chế độ tương tự. Trong trường hợp này, cảm biến giá rẻ được tìm thấy trong cửa hàng, model HAL 508 UA-A-2-B-1-00, đã được sử dụng.
Chúng tôi sẽ bảo vệ thiết bị với phần còn lại của các thành phần radio đã mua theo sơ đồ trên.
3. Để kiểm tra và điều chỉnh hoạt động của Levitron, chúng tôi lắp ráp phần bên trái của mạch trên, ngoại trừ điện trở R2 và với sự thay đổi giá trị danh nghĩa của R3 thành 330 Ohms. Phía bên phải của mạch là nguồn năng lượng của thiết bị và trong phiên bản này không cần thiết. Sẽ thuận tiện hơn khi lắp ráp và kiểm tra mạch trên bảng mạch phổ quát, nhưng vì bóng bán dẫn hiện tại đã được hàn cùng với bộ tản nhiệt trên một mảnh của bảng mạch có kích thước phù hợp, tôi đã hàn mạch bên cạnh nó.
4. Lắp ráp cuộn dây. Chúng tôi đặt cảm biến Hall và tạm thời sửa nó ở giữa lỗ, ở dưới cùng của cuộn dây.
5. Kiểm tra thiết bị. Chúng tôi cố định cuộn dây ở một khoảng cách nhất định từ bề mặt của bàn. Sau đó, thiết bị bay từ trường có thể được cung cấp năng lượng. Do cuộn dây của rơle đã đề cập trước đây có điện trở cuộn dây là 210 Ohms và được thiết kế cho điện áp DC là 12 V, chúng tôi kết nối nó với nguồn điện thích hợp.
Sau đó, cần phải xác định phía nào để định hướng nam châm neodymium vĩnh viễn cho nam châm điện. Chúng tôi bật levitron (đèn LED sẽ sáng lên) và đưa nam châm xuống dưới cùng của cuộn dây, từ phía bên của cảm biến Hall. Nếu nam châm bị hút vào cuộn dây và đèn LED tắt, nam châm được định hướng chính xác, nhưng nếu từ trường của cuộn dây đẩy nó ra, thì phải lật nam châm. Nếu đèn LED không tắt, khi kết nối nam châm với hai bên, cần phải thay thế các đầu của cuộn dây, tức là thay đổi cực của cô. Khi thực hiện chính xác, lực điện từ sẽ nhấc nam châm và giữ nó trong không khí. Đừng quên ổn định vị trí của nam châm để nó không bị lăn trong quá trình dao động. Trong trường hợp này, một nam châm vòng neodymium có đường kính 7 mm và độ dày 1 mm, được lấy từ một tai nghe siêu nhỏ, đã được sử dụng. Để ổn định nó, một miếng băng keo cách điện được dán ở một bên của nam châm là đủ.
Lưu ý Các thử nghiệm đầu tiên với cuộn dây này đã không thành công. Lõi của cuộn dây rơle khuếch đại từ trường, nhưng cũng gây ảnh hưởng khi cuộn dây bị tắt. Trong quá trình thiết lập, vị trí nam châm không ổn định hoặc nam châm bị hút vào lõi khi cuộn dây bị tắt. Khi lõi được lấy ra khỏi cuộn dây, quá trình ổn định, như có thể thấy trong ảnh.
6. Nâng cấp thiết bị. Thử nghiệm thêm cho thấy một số sai sót. Thứ nhất, cần một nguồn năng lượng bổ sung, làm tăng sự phức tạp và kích thước và không thêm tính nguyên bản vào món quà. Thứ hai, với việc tăng phạm vi bay (khoảng cách từ cuộn dây), bạn cần tăng điện áp cung cấp, và điều này dẫn đến sự nóng lên không mong muốn của cuộn dây.
Tất nhiên, có thể tập trung vào tùy chọn này, sử dụng các cơ hội có được. Nó chỉ còn để "đóng gói" thiết bị trong một trường hợp tốt.
7. Bạn có thể tạo phiên bản thứ hai của thiết bị bằng cách thay thế cuộn dây bằng điện áp cao hơn (nhưng với mức tiêu thụ dòng điện thấp hơn) và cung cấp thêm nguồn điện biến áp tích hợp. Một sơ đồ hoàn chỉnh của thiết bị này được đưa ra ở đầu bài viết.
Phiên bản thứ hai của cuộn dây từ rơle nhập khẩu được thiết kế cho điện áp 110 volt và có điện trở cuộn dây là 4700 Ohms. Chúng tôi hoàn thành các thiết bị với các bộ phận theo sơ đồ.
8. Chúng tôi sản xuất một nguồn cung cấp điện biến áp (bên phải của mạch). Nó chuyển đổi một dòng điện xoay chiều 220 volt thành điện áp mà chúng ta cần - khoảng 100 volt (được xác định bởi diode Zener VD3) của một dòng điện trực tiếp nhỏ (được xác định bởi điện dung của tụ điện C3 loại K73-17). Một PSU như vậy có lợi thế - một mạch đơn giản và kích thước nhỏ. Nhưng nó cũng có một nhược điểm - có nguy cơ bị điện giật khi tiếp xúc với các bộ phận trên thiết bị được bật. Tuy nhiên, theo các quy định an toàn, việc không cách ly điện trong một thiết bị cách điện hoàn toàn sẽ an toàn.
9. Như trường hợp của Levitron, chúng tôi sử dụng kích thước giao phối, hộp mực từ đèn tiết kiệm năng lượng huỳnh quang bị cháy và vỏ khuếch tán ánh sáng từ đèn LED. Chúng tôi đặt và tạo thành một mạch trên bảng theo kích thước bên trong của hộp mực, hàn bảng vào các đầu cực của hộp mực.
Vì tụ điện làm mịn C2 không được bao gồm trong hộp mực, hãy cài đặt nó trên bảng Levitron. Chúng tôi cũng loại bỏ bộ tản nhiệt của bóng bán dẫn, vì với công suất tải thấp, nó là tùy chọn.
10. Lắp ráp thiết bị trên giá đỡ và kiểm tra.
Trong trường hợp này, một nam châm neodymium vòng có đường kính 10 mm và độ dày 3 mm đã được sử dụng. Đặt cảm biến MD1 ở giữa cuộn dây và cố định nó bằng một miếng bọt biển. Bằng cách di chuyển cảm biến Hall, chúng ta đạt được sự di chuyển ổn định của nam châm ở khoảng cách tối đa từ cuộn dây. Chúng tôi sửa vị trí của cảm biến liên quan đến cuộn dây.
11. Sau khi thiết lập Levitron, chúng tôi lắp ráp và dán thiết bị. Để cung cấp cho thiết bị hiệu ứng lớn hơn của đèn LED, bạn có thể thêm 2-3 vĩnh viễn vào đèn LED với các điện trở giới hạn bên trong trần nhà. Để đảm bảo tản nhiệt, cung cấp các lỗ thông gió trong hộp mực, nếu chúng không được cung cấp theo thiết kế của đèn trước.
Để tạo ra một hiệu ứng bao bọc cao vút, nam châm có thể được che giấu bằng một số hình ánh sáng, ví dụ, đường viền của một con sâu bướm.
