Diy elektromagnetische Schwebevorrichtung

Dieses elektromagnetische Levitationsgerät ist cool, um ein Anti-Schwerkraft-Projekt zu bauen, das aufregend und interessant zu sehen ist. Das Gerät kann etwas ohne sichtbare Unterstützung schweben lassen, es ist wie ein Objekt, das im freien Raum oder in der Luft schwimmt. Damit dieses Gerät funktioniert, müssen Sie ein Objekt mit dem Elektromagneten anziehen. Wenn es sich jedoch sehr nahe am Elektromagneten befindet, sollte sich der Elektromagnet deaktivieren und das angezogene Objekt sollte aufgrund der Schwerkraft herunterfallen und das fallende Objekt erneut anziehen, bevor es herunterfällt vollständig aufgrund der Schwerkraft und dieser Prozess geht weiter. Das Projekt ähnelt unserer akustischen Ultraschallschwebung, aber hier werden anstelle von Ultraschallwellen elektromagnetische Wellen verwendet.

Zurück zum Konzept: Es ist für einen Menschen nicht möglich, den Elektromagneten ein- und auszuschalten, da dieser Schaltvorgang sehr schnell und in einem bestimmten Intervall erfolgen muss. Deshalb haben wir einen Schaltkreis aufgebaut, der den Elektromagneten steuert, um ein elektromagnetisches Schweben zu erreichen.

Komponente erforderlich

S.No.	Teile- / Komponentenname	Typ / Modell / Wert	Menge
1	Hall-Effekt-Sensor	A3144	1
2	Mosfet-Transistor	Irfz44N	1
3	Widerstand	330 Ohm	1
4	Widerstand	1k	1
5	Anzeige-LED	5mm jede Farbe	1
6	Diode	IN4007	1
7	26 oder 27 Gauge Magnetdraht	0,41 bis 0,46 mm	1 kg oder mehr
8	Gepunktete Vero-Tafel	Klein	1

Schaltplan der Magnetschwebebahn

Das vollständige Schema der Magnetschwebebahn finden Sie unten. Wie Sie sehen, besteht es nur aus wenigen normalerweise verfügbaren Komponenten.

Die Hauptkomponenten dieser DIY-Magnetschwebeschaltung sind der Hall-Effekt-Sensor und der MOSFET-Transistor sowie eine elektromagnetische Spule. Wir haben zuvor elektromagnetische Spulen verwendet, um andere interessante Projekte wie eine Mini-Tesla-Spule, eine elektromagnetische Spulenpistole usw. zu bauen.

Wir verwenden den Irfz44N N-Kanal Mosfet zum ersten Ein- und Ausschalten der Elektromagnete. Zu diesem Zweck kann ein Irfz44n / jeder N-Kanal-MOSFET oder ein ähnlicher (NPN) leistungsstarker Transistor verwendet werden, der über eine hohe Strombelastbarkeit wie TIP122 / 2N3055 usw. verfügt. Der Irfz44N-Transistor wird ausgewählt, weil er üblicherweise bei 5-V-betriebenen Mikrocontroller-Projekten verwendet wird und verwendet wird leicht auf den lokalen Märkten erhältlich. Auf der anderen Seite verfügt es über eine Abflussfähigkeit von 49 A bei einer Temperatur von 25 Grad. Es kann mit einem weiten Spannungsbereich verwendet werden.

Zuerst habe ich die Schaltung und das gesamte Projekt mit einer 12-Volt-Konfiguration experimentiert und getestet, aber ich stellte fest, dass meine elektromagnetische Spule und mein MOSFET extrem heiß wurden, sodass ich wieder auf 5 V umschalten musste. Ich habe keinen Unterschied oder Probleme bemerkt und der MOSFET und die Spule hatten normale Temperatur. Außerdem war der Kühlkörper für den Mosfet nicht erforderlich.

Der Widerstand R1 wird verwendet, um die Pin-Spannung des MOSFET-Gates hoch zu halten (wie ein Pull-up-Widerstand), um die richtige Schwellenspannung oder Triggerspannung zu erhalten. Befinden sich die Neodym-Magnete jedoch in der Nähe des mittig montierten Hall-Effekt-Sensors (in der Mitte von Elektromagneten) oder befinden sich die Neodym-Magnete im Bereich des Hall-Effekt-Sensors, sollte unsere Schaltung eine negative Ausgabe an den MOSFET-Gate-Pin liefern. Infolgedessen sinken die Pin- / Steuerpin-Spannung, der MOSFET-Drain-Pin-Ausgang für die Anzeige-LED und der Elektromagnet fallen ebenfalls ab und werden deaktiviert. Wenn die mit Neodym-Magneten befestigten Objekte aufgrund der Schwerkraft fallen oder fallen, verlassen die Neodym-Magnete den Bereich des Hall-Effekt-Sensors, und jetzt liefert der Hall-Effekt-Sensor keine Ausgabe mehr.Der Gate-Pin der MOSFETs wird hoch und wird schnell ausgelöst (für den R1-Widerstandssteuerstift / Gate-Pin bereits hoch). Er aktiviert die elektromagnetische Spule schnell und zieht das mit Neodym-Magneten befestigte Objekt an. Dieser Zyklus wird fortgesetzt und Objekte bleiben hängen.

Der Widerstand R2 330 Ohm wird für leuchtende LED bei 5 V (Anzeige-LED) verwendet und begrenzt den Spannungs- und Stromfluss für den LED-Schutz. Die D1-Diode ist nichts anderes als eine Rückkopplungssperrdiode, die in jedem Spulengerät wie ein Relais zur Sperrung der Rückkopplungsspannung verwendet wird.

Aufbau der Magnetschwebebahn

Beginnen Sie mit dem Bau der Spule für den Elektromagneten. Für die Herstellung eines Luftloch-Elektromagneten müssen Sie zunächst einen Rahmen oder Körper für die Elektromagnete herstellen. Nehmen Sie dazu einen alten Stift mit einem Durchmesser von ca. 8 mm, der bereits ein Mittelloch hat (in meinem Fall habe ich den Durchmesser in der Vernier-Skala gemessen). Markieren Sie die gewünschte Länge mit einem Permanentmarker und schneiden Sie sie in ca. 25 mm Länge.

Nehmen Sie als nächstes ein kleines Stück Pappe / ein hartes Papiermaterial, oder verwenden Sie Plexiglas und schneiden Sie zwei Stücke mit einem Wicklungsdurchmesser von etwa 25 mm Länge mit einem Mittelloch, wie in der Abbildung unten gezeigt.

Reparieren Sie alles mit Hilfe von "Feviquick" oder mit Hilfe eines starken Klebers. Schließlich sollte der Rahmen so aussehen.

Wenn Sie zu faul sind, um dies zu bauen, können Sie einen alten Lötdrahthalter nehmen.

Der Elektromagnetrahmen ist fertig. Fahren Sie nun mit der Herstellung einer elektromagnetischen Spule fort. Machen Sie zuerst ein kleines Loch auf einer Seite des Wicklungsdurchmessers und befestigen Sie den Draht. Beginnen Sie mit dem Aufwickeln des Elektromagneten und stellen Sie sicher, dass er ungefähr 550 Umdrehungen macht. Jede Schicht ist durch Celloband oder andere Bandtypen getrennt. Wenn Sie so faul sind, Ihre Elektromagnete herzustellen (in meinem Fall habe ich meine Elektromagnete hergestellt, die auch den Vorteil haben, mit 5 V zu arbeiten), können Sie sie aus dem 6-V- oder 12-V-Relais herausnehmen, aber Sie sollten darauf achten, dass Ihre Der Hall-Effekt-Sensor A3144 akzeptiert nur das Maximum von 5 V. Sie müssen also einen Spannungsregler-IC LM7805 verwenden, um Ihren Hall-Effekt-Sensor mit Strom zu versorgen.

Wenn Ihre Elektromagnetspule mit Luftkern in der Mitte fertig ist, legen Sie sie beiseite und fahren Sie mit Schritt 2 fort. Ordnen Sie alle Komponenten an und löten Sie sie auf die Vero-Platine, wie Sie auf den Bildern hier sehen können.

Zur Befestigung des Aufbaus der elektromagnetischen Spule und des Hall-Effekt-Sensors ist ein Ständer erforderlich, da die Zustandsausrichtung der Spule und der Sensoraufbau für das stabile Aufhängen des Objekts in Richtung der Schwerkraft wichtig sind. Ich arrangierte zwei Stück Rohr, Pappe und ein kleines Stück PVC-Kabelgehäuse. Zum Markieren der erforderlichen Länge habe ich einen Permanentmarker und zum Schneiden eine Handsäge und ein Messer verwendet. Und alles mit Hilfe von Kleber und Klebepistole repariert.

Machen Sie ein Loch in die Mitte des PVC-Kabelgehäuses und befestigen Sie die Spule mit Hilfe von Klebstoff. Klappen Sie danach den Sensor zusammen. In das Loch der elektromagnetischen Spule stecken. Bitte beachten Sie, dass der Abstand des hängenden Objekts (mit Neodym-Magneten befestigt) von der elektromagnetischen Spule davon abhängt, wie stark der Sensor in das mittlere Loch des Elektromagneten gedrückt wird. Der Hall-Effekt-Sensor hat einen bestimmten Erfassungsabstand, der innerhalb des elektromagnetischen Anziehungsbereichs liegen sollte, um die Objekte perfekt aufzuhängen. Unser hausgemachtes elektromagnetisches Schwebegerät ist jetzt einsatzbereit.

Arbeiten und Testen des Magnetschwebekreises

Befestigen Sie die Steuerplatine mit Pappe mit beidseitigem Klebeband. Mit Hilfe eines Kabelbinders schön mit dem Ständerrahmen verkabeln. Stellen Sie alle Verbindungen mit dem Steuerkreis her. Setzen Sie den Sensor in das mittlere Loch des Elektromagneten ein. Stellen Sie die perfekte Position des Hall-Effekt-Sensors im Elektromagneten ein und stellen Sie den maximalen Abstand zwischen dem Elektromagneten und dem Neodym-Magneten ein. Die Entfernung kann abhängig von der Anziehungskraft Ihres Elektromagneten variieren. Schalten Sie es über ein mobiles 5-V-Ladegerät mit 1 Ampere oder 2 Ampere ein und testen Sie zunächst, wie das Projekt funktioniert.

Bitte beachten Sie einige wichtige Punkte zu diesem elektromagnetischen Schwebeprojekt. Die Ausrichtung der Spule und des Sensors ist wichtig. Daher ist es notwendig, die Objekte stabil und gerade in Richtung der Schwerkraft aufzuhängen. Ein stabiles System bedeutet, dass etwas ausgeglichen ist. Stellen Sie sich als Beispiel einen langen Stock vor, der von oben gehalten wird. Es ist stabil und hängt direkt in Richtung Schwerkraft. Wenn Sie den Boden von der geraden Position nach unten wegschieben, zieht die Schwerkraft ihn tendenziell in die stabile Position zurück. Anhand dieses Beispiels verstehen Sie deutlich, wie wichtig die gerade Ausrichtung von Spule und Sensor ist. Es ist wichtig, das Objekt lange Zeit gerade aufzuhängen, ohne zu fallen, und deshalb setzen wir uns für dieses Projekt ein. Zum besseren VerständnisIch habe ein Blockdiagramm erstellt, um zu zeigen, wie wichtig ein stabiles Aufhängen ist und wie der Sensor und die Spule montiert werden sollten, um eine hervorragende Leistung zu erzielen.

• Wenn Sie den Abstand hängender Objekte vom Elektromagneten vergrößern möchten, müssen Sie den Leistungs- und Anziehungsbereich des Elektromagneten vergrößern und die Sensoranordnung / -position ändern.
• Wenn Sie größere Gegenstände aufhängen möchten, müssen Sie die elektromagnetische Leistung erhöhen. Dazu müssen Sie die Magnetdrahtanzeige und die Anzahl der Windungen erhöhen, und es ist auch eine erhöhte Anzahl von Neodym-Magneten erforderlich, die mit hängenden Objekten befestigt sind.
• Der größere Elektromagnet verbraucht mehr Strom, und meine Schaltung arbeitet derzeit nur mit 5 V, aber in einigen Fällen kann es abhängig vom Spulenparameter erforderlich sein, die Spannung zu erhöhen.
• Wenn Sie eine 12-V-Relaisspule oder eine leistungsstarke elektromagnetische Hochspannungsspule verwenden, vergessen Sie nicht, einen Spannungsregler LM7805 für den Hall-Effekt-Sensor A3144 zu verwenden.

Das Bild unten zeigt, wie unser Projekt nach Abschluss funktioniert. Ich hoffe, Sie haben das Tutorial verstanden und etwas Nützliches gelernt.

Sie können auch die vollständige Arbeitsweise dieses Projekts in dem unten angehängten Video überprüfen. Wenn Sie Fragen haben, können Sie diese im Kommentarbereich unten hinterlassen oder unsere Foren für andere technische Fragen verwenden.