S’acosten les vacances de Cap d’Any. I com arribar a l’Any Nou sense regal, a familiars, familiars i amics. I al mateix temps, la vella dita que el millor present és un present realitzat encara no ha perdut la seva rellevància fes-ho tu mateix. I per què no, intentem que algú sigui un regal original de Cap d’Any.
Es proposa fer el Levitron més senzill com a tal regal. La levitació magnètica sempre sembla impressionant i commovedora. Utilitzant una força electromagnètica invisible, aixequem i mantenim un petit imant de neodimi a l’aire. Crea un efecte en alça i disminució de l’imant en un rang d’altures molt reduït, però amb una freqüència elevada. Avui en dia podeu fer aquest tipus de dispositiu. I per això no cal gastar molts diners i temps.
En aquest article, considerem l’esquema i la tecnologia per fabricar levitrons magnètics a partir de components senzills i barats.
Esquema del dispositiu per a la levitació magnètica es presenta a continuació.
El principi de funcionament del dispositiu
Amb aquest circuit, la bobina L1 crea un camp electromagnètic específic que manté l'imant permanent sobre el seu pes. Com que la posició d’equilibri és extremadament inestable, s’utilitza un sistema de control i control automàtic per mantenir l’imant al circuit. El sensor de control de posició és un sensor controlat magnèticament MD1, basat en l'efecte Hall. Està situat i fixat al centre de la bobina, del costat de l’extrem de treball.
El funcionament del sensor Hall (MD1) consisteix a disminuir el senyal de sortida (pin 3) fins a apagar, amb un augment del camp magnètic estàtic o dinàmic. Amb una disminució del camp magnètic, és cert el contrari. El sensor Hall funciona amb una tensió de subministrament petita (4 ... 20 V) i baixa corrent (3 ... 20 mA), tot controlant el transistor de potència VT1.
El LED1 s'utilitza per al control visual del funcionament del dispositiu.
El díode VD2 proporciona un funcionament d'alta velocitat de la bobina.
El sistema funciona de la manera següent.
Quan engegueu el dispositiu, el corrent passa per la bobina L1 i el transistor obert VT1.
En aquest cas, la bobina crea un camp magnètic i comença a atreure un imant permanent. L'imant és atret per l'electroimant, però ascendent, cau en l'abast del sensor de posició (MD1) i el commuta amb el seu camp magnètic. En aquest cas, s’aplica un senyal al transistor VT1, que apaga l’electroimant. Aleshores l’imant permanent comença a caure, però havent deixat la zona de sensibilitat del sensor, torna a encendre l’electroimant. En aquest cas, l’imant es veu obligat de nou a desplaçar-se a l’electroimant. Així, l’imant permanent oscil·la contínuament al voltant d’un punt definit pel sistema.
Per tal d’evitar que l’imant permanent es giri durant les oscil·lacions, la seva posició s’estabilitza, per exemple, assegurant-li alguna cosa per sota. Quan l’imant gira, el seu pol canvia, de cara al sensor de posició MD1 i el circuit deixa de funcionar, ja que el sensor només està controlat pel pol sud de l’imant.
Fabricació de dispositius
1. La base del dispositiu Levitron està determinada per una bobina d’electromagnet. La seva elecció determinarà en gran mesura el disseny del dispositiu.
La bobina es pot fer de forma independent. N’hi ha prou d’enrotllar 500 ... 600 voltes de filferro esmaltat amb un diàmetre de 0,3 ... 0,4 mm al tub (calen uns 20 metres de filferro). Per alimentar aquest dispositiu, podeu utilitzar una font d'alimentació o un carregador amb una tensió de 5 a 9 volts.
És possible utilitzar una bobina industrial existent. Al mateix temps, és convenient conèixer la seva tensió d'alimentació nominal i seleccionar en el futur una font d'alimentació adequada.
En el nostre cas, per a un regal original, cal un disseny compacte del dispositiu, de manera que es va triar una bobina de relé de mida petita.
2. A més de la bobina, necessitarem un transistor d’efectes de camp, per exemple, IRFZ44N o un altre MOSFET similar, de nou, segons els paràmetres de la bobina utilitzada. En el nostre cas, s’utilitza el transistor IRF630, que va quedar en un tros del tauler després de l’eliminació d’equips de vídeo.
També necessiteu un sensor Hall, per exemple, tipus A3144, AH443 o un altre, que funcioni en modes similars. En aquest cas, es va utilitzar el sensor barat que es troba a la botiga, el model HAL 508 UA-A-2-B-1-00.
Subratllarem el dispositiu amb la resta de components de ràdio comprats segons el diagrama anterior.
3. Per comprovar i ajustar el funcionament del Levitron, muntem la part esquerra del circuit anterior, a excepció de la resistència R2 i amb un canvi en el valor nominal de R3 a 330 Ohms. El costat dret del circuit és la font d’energia del dispositiu, i en aquesta versió no es necessita. És més convenient muntar i provar el circuit en una placa de circuit universal, però com que el transistor existent ja estava soldat juntament amb el radiador en un tros de la placa de circuit d’una mida adequada, vaig soldar el circuit al costat.
4. Muntem la bobina. Col·locem el sensor de la sala i el fixem temporalment al centre del forat, a la part inferior de la bobina.
5. Prova del dispositiu. Fixem la bobina a una certa distància de la superfície de la taula. Després d'això, es pot alimentar el dispositiu de levitació magnètica. Com que la bobina del relé esmentat anteriorment té una resistència al bobinat de 210 ohms i està dissenyada per a tensió de corrent continu de 12V, la connectem a la font d’alimentació adequada.
Aleshores, cal determinar quin costat orientar l’imant de neodim permanent a l’electromagnet. Engeguem el levitró (el LED s’ha d’encendre) i portem l’imant a la part inferior de la bobina, des del costat del sensor Hall. Si l’imant s’atreu a la bobina i el LED s’apaga, l’imant està orientat correctament, però si el camp magnètic de la bobina l’empeny, l’imant s’ha de capgirar. Si el LED no s’apaga, en connectar l’imant a banda i banda, cal intercanviar els extrems de la bobina, és a dir. canvia els seus pols. Quan es faci correctament, la força electromagnètica recollirà l’imant i el mantindrà a l’aire. No oblideu estabilitzar la posició de l’imant de manera que no s’enrotlli durant les oscil·lacions. En aquest cas, es va utilitzar un imant d’anell de neodimi amb un diàmetre de 7 mm i un gruix d’1 mm, extret d’un micròfon auricular. Per estabilitzar-lo, n’hi ha prou amb un tros de cinta aïllant enganxada a un costat de l’imant.
Nota Les primeres proves amb aquesta bobina no van tenir èxit. El nucli de la bobina del relé va amplificar el camp magnètic, però també va exercir la seva influència quan es va apagar la bobina. Durant la configuració, la posició de l’imant no era estable o l’imant es va sentir atret al nucli amb la bobina apagada. Quan el nucli es va treure de la bobina, el procés es va estabilitzar, com es pot veure a la foto.
6. Actualitzeu el dispositiu. Proves posteriors van revelar alguns defectes. En primer lloc, la necessitat d’una font d’energia addicional, que augmenta la complexitat i la mida i no aporta originalitat al regal. En segon lloc, amb l’augment del rang de vol (distància de la bobina), cal augmentar la tensió d’alimentació i això comporta un escalfament indesitjat de la bobina.
És possible, per descomptat, aprofitar aquesta opció, aprofitant les oportunitats obtingudes. Només queda "empaquetar" el dispositiu en un cas decent.
7. Podeu fer la segona versió del dispositiu substituint la bobina per una tensió més elevada (però amb un consum de corrent inferior) i fer una font d’energia integrada sense transformador. Al principi de l'article es mostra un diagrama complet d'aquest dispositiu.
La segona versió de la bobina d’un relé importat està dissenyada per a una tensió de 110 volts i té una resistència al bobinat de 4700 Ohms. Completem el dispositiu amb peces segons l’esquema.
8. Produïm una font d’alimentació sense transformador (costat dret del circuit). Converteix un corrent altern de 220 volts al voltatge que necessitem - uns 100 volts (determinat pel díode Zener VD3) d’un corrent directe petit (determinat per la capacitança d’un condensador C3 del tipus K73-17). Aquesta alimentació té avantatges: un circuit senzill i petites dimensions. Però també té un inconvenient: hi ha un perill de xoc elèctric quan entra en contacte amb les parts del dispositiu enceses. Tot i això, subjecte a les normes de seguretat, l’absència d’aïllament galvànic en un dispositiu totalment aïllat serà segura.
9. Com en el cas del Levitron, utilitzem l’aparellament de mida, un cartutx d’una làmpada fluorescent d’estalvi d’energia i una tapa de difusió lumínica d’una làmpada LED. Col·locem i formem un circuit al tauler d’acord amb les dimensions internes del cartutx, soldant la junta als terminals del cartutx.
Com que el condensador de suavització C2 no està inclòs al cartutx, instal·leu-lo a la placa Levitron. També eliminem el radiador del transistor, ja que amb una potència de càrrega baixa és opcional.
10. Muntar el dispositiu a la tribuna i provar.
En aquest cas, es va utilitzar un imant de neodimi amb anells amb un diàmetre de 10 mm i un gruix de 3 mm. Poseu el sensor MD1 al centre de la bobina i fixeu-lo amb un tros d’escuma. Mitjançant el sensor Hall, aconseguim un desplaçament estable de l'imant a la distància màxima de la bobina. Fixem la posició del sensor respecte a la bobina.
11. Després de configurar el Levitron, muntem i enganxem el dispositiu. Per aconseguir que el dispositiu tingui un major efecte d’una làmpada LED, podeu afegir 2-3 de manera permanent als LED amb resistències limitants a l’interior. Per tal de garantir la dissipació de la calor, proporcioneu forats de ventilació al cartutx, si no han estat previstos pel disseny de la làmpada anterior.
Per crear un efecte que s’envolta, l’imant pot ser velat amb algun tipus de figura lleugera, per exemple, el traç d’una arna.
