Dispositivo di levitazione elettromagnetica fai da te

Questo dispositivo a levitazione elettromagnetica è fantastico per costruire un progetto antigravitazionale che sia eccitante e interessante da guardare. Il dispositivo può far galleggiare qualcosa senza alcun supporto visibile, è come un oggetto che nuota nello spazio libero o nell'aria. Per far funzionare questo dispositivo, è necessario attirare un oggetto utilizzando l'elettromagnete, ma quando è molto vicino all'elettromagnete, l'elettromagnete dovrebbe disattivarsi e l'oggetto attratto dovrebbe cadere a causa della gravità e attirare nuovamente l'oggetto in caduta prima che cada completamente a causa della gravità e questo processo continua. Il progetto è simile alla nostra levitazione acustica a ultrasuoni, ma qui invece di utilizzare onde ultrasoniche, utilizzeremo onde elettromagnetiche.

Tornando ora al concetto, non è possibile per un essere umano accendere e spegnere l'elettromagnete perché questo processo di commutazione deve avvenire molto velocemente e ad un intervallo specificato. Quindi abbiamo costruito un circuito di commutazione, che controlla l'elettromagnete per ottenere il galleggiamento elettromagnetico.

Componente richiesto

S.No	Nome parti / componente	Tipo / Modello / Valore	Quantità
1	Sensore ad effetto hall	A3144	1
2	Transistor Mosfet	Irfz44N	1
3	Resistenza	330ohm	1
4	Resistenza	1k	1
5	Indicatore LED	5mm qualsiasi colore	1
6	Diodo	IN4007	1
7	Cavo del magnete calibro 26 o 27	Da 0,41 a 0,46 mm	1 kg o più
8	Tavola Vero punteggiata	Piccolo	1

Schema del circuito a levitazione magnetica

Lo schema completo della levitazione magnetica può essere trovato di seguito. Come puoi vedere, è costituito solo da pochi componenti normalmente disponibili.

I componenti principali di questo circuito a levitazione magnetica fai-da-te sono il sensore ad effetto Hall e il transistor MOSFET e una bobina elettromagnetica. Abbiamo precedentemente utilizzato bobine elettromagnetiche per costruire altri progetti interessanti come una bobina Mini Tesla, una pistola a bobina elettromagnetica, ecc.

Usiamo il Mosfet a canale N Irfz44N per la prima accensione e l'accensione / spegnimento degli elettromagneti. Irfz44n / qualsiasi potente transistor MOSFET a canale N o simile (NPN) può essere utilizzato per questo scopo, che ha un'elevata capacità di gestione della corrente come TIP122 / 2N3055, ecc. Il transistor Irfz44N è scelto perché è comunemente usato con progetti di microcontrollori a 5V ed è facilmente reperibile nei mercati locali. D'altra parte, ha una capacità di gestione della corrente di drenaggio di 49A a una temperatura di 25 gradi. Può essere utilizzato con un'ampia gamma di tensioni.

Per prima cosa, ho sperimentato e testato il circuito e l'intero progetto su una configurazione a 12 Volt, ma ho trovato la mia bobina elettromagnetica e il MOSFET, entrambi stavano diventando estremamente caldi, quindi ho dovuto tornare a 5v. Non ho notato differenze o problemi e il MOSFET e la bobina erano a temperatura normale. Inoltre, non c'era bisogno del dissipatore di calore per il Mosfet.

Il resistore R1 viene utilizzato per mantenere alta la tensione del pin del gate del MOSFET (come un resistore di pull-up) per ottenere la tensione di soglia o la tensione di trigger appropriata. Ma quando i magneti al neodimio sono vicini al sensore effetto hall montato al centro (al centro degli elettromagneti) oi magneti al neodimio si trovano nel raggio del sensore effetto hall, il nostro circuito dovrebbe fornire un'uscita negativa al pin del gate MOSFET. Di conseguenza, si ottiene una caduta di tensione del pin / pin di controllo, l'uscita del pin di drenaggio del MOSFET per il LED indicatore e anche l'elettromagnete diminuisce e viene disabilitato. Quando gli oggetti attaccati con magneti al neodimio cadono o cadono a causa della gravità, i magneti al neodimio usciranno dalla gamma del sensore effetto hall e ora il sensore effetto hall non fornisce alcun output.Il pin del gate dei MOSFET diventa alto e si attiva rapidamente (per il pin di controllo della resistenza R1 / pin del gate già alto) eccita rapidamente la bobina elettromagnetica e attira l'oggetto attaccato con magneti al neodimio. Questo ciclo continua e gli oggetti rimangono sospesi.

La resistenza R2 330ohm viene utilizzata per LED luminosi a 5v (LED indicatore) e limita il flusso di tensione e corrente per la protezione del LED. Il diodo D1 non è altro che un diodo di blocco del feedback utilizzato in ogni dispositivo della bobina come un relè per il blocco della tensione di feedback inverso.

Costruire il circuito di levitazione magnetica

Inizia costruendo la bobina per l'elettromagnete. Per la realizzazione dell'elettromagnete a sfiato, in primo luogo, è necessario creare un telaio o un corpo per gli elettromagneti. Per fare ciò prendi una vecchia penna di circa 8 mm di diametro che ha già un foro centrale (nel mio caso, ho misurato il diametro in scala del nonio). Contrassegnare la lunghezza richiesta con un pennarello indelebile e tagliarla a una lunghezza di 25 mm circa.

Quindi, prendi un piccolo pezzo di cartone / qualsiasi materiale cartaceo di qualità dura, oppure puoi usare il plexiglass e tagliare due pezzi di avvolgimento del diametro di circa 25 mm di lunghezza con un foro centrale come mostrato nell'immagine sotto.

Risolvi il tutto con l'aiuto di "feviquick" o con l'aiuto di qualsiasi colla forte. Infine, la cornice dovrebbe apparire così.

Se sei troppo pigro per costruirlo, puoi prendere un vecchio supporto per filo di saldatura.

Il telaio dell'elettromagnete è pronto. Ora passa alla realizzazione di una bobina elettromagnetica. Per prima cosa, fai un piccolo foro su un lato del diametro dell'avvolgimento e fissa il filo. Inizia ad avvolgere l'elettromagnete e assicurati che compia circa 550 giri. Ogni strato è separato da nastro per violoncello o altri tipi di nastro. Se sei così pigro da realizzare i tuoi elettromagneti (nel mio caso ho realizzato i miei elettromagneti che hanno anche il vantaggio di lavorare con 5v), puoi toglierlo da 6 vo 12 v relè, ma dovresti fare attenzione che il tuo il sensore ad effetto hall A3144 accetta solo il massimo di 5V. Quindi è necessario utilizzare un IC regolatore di tensione LM7805 per alimentare il sensore ad effetto hall.

Quando la bobina dell'elettromagnete centrale con anima in aria è pronta, tenerla da parte e passare al punto 2. Disponi tutti i componenti e saldali sulla scheda Vero, come puoi vedere nelle immagini qui.

Per il fissaggio della bobina elettromagnetica e della configurazione del sensore ad effetto hall, è necessario un supporto poiché l'allineamento dello stato della bobina e la configurazione del sensore è importante per la sospensione stabile dell'oggetto verso la forza di gravità. Ho disposto due pezzi di tubo, cartone e un piccolo pezzo di rivestimento in PVC. Per segnare la lunghezza richiesta ho usato un pennarello indelebile e per il taglio ho usato una sega a mano e un coltello. E ha risolto tutto con l'aiuto di colla e pistola incollatrice.

Praticare un foro al centro dell'involucro del cablaggio in PVC e fissare la bobina con l'aiuto della colla. Successivamente, piegare il sensore. Mettere all'interno del foro della bobina elettromagnetica. Tenere presente che la distanza dell'oggetto sospeso (collegato con magneti al neodimio) dalla bobina elettromagnetica dipende da quanto il sensore viene spinto all'interno del foro centrale dell'elettromagnete. Il sensore ad effetto hall ha una distanza di rilevamento specifica, che dovrebbe rientrare nel raggio di attrazione elettromagnetica per appendere perfettamente gli oggetti. Il nostro dispositivo di levitazione elettromagnetica fatto in casa è ora pronto per l'azione.

Funzionamento e test del circuito a levitazione magnetica

Fissare la scheda di controllo con il cartone utilizzando il nastro su entrambi i lati. Collega bene il telaio del supporto con l'aiuto di una fascetta. Effettuare tutti i collegamenti con il circuito di controllo. Posizionare il sensore all'interno del foro centrale dell'elettromagnete. Regola la posizione perfetta del sensore ad effetto Hall all'interno dell'elettromagnete e imposta la distanza massima tra l'elettromagnete e i magneti al neodimio. La distanza può variare a seconda della potenza di attrazione dell'elettromagnete. Alimentalo da un caricabatterie mobile da 5 V 1 Amp o 2 Amp e fai il primo test di come funziona il progetto.

Si prega di notare attentamente alcuni punti importanti su questo progetto di levitazione elettromagnetica. L'allineamento della bobina e la configurazione del sensore è essenziale. Quindi è necessario appendere gli oggetti in modo stabile e dritto verso la forza di gravità. Un sistema stabile significa che qualcosa è equilibrato. Ad esempio, considera un lungo bastone tenuto dall'alto. È stabile e pende direttamente verso la gravità. Se spingi il fondale lontano dalla posizione dritta verso il basso, la gravità tenderà a riportarlo in posizione stabile. Quindi da questo esempio, si capisce chiaramente quanto sia vitale l'allineamento lineare della bobina e del sensore. È importante appendere l'oggetto dritto a lungo senza cadere, ed è per questo che sosteniamo questo progetto. Per la tua migliore comprensione,Ho creato uno schema a blocchi per mostrare l'importanza di una sospensione stabile e come montare il sensore e la bobina per ottenere prestazioni eccellenti.

• Se si desidera aumentare la distanza degli oggetti sospesi dall'elettromagnete, è necessario aumentare la potenza e il raggio di attrazione dell'elettromagnete e modificare la disposizione / posizione del sensore.
• Se vuoi appendere oggetti più grandi, devi aumentare la potenza elettromagnetica. Per questo, è necessario aumentare il GAUGE del filo magnetico e il numero di giri ed è necessario anche un numero maggiore di magneti al neodimio attaccati con oggetti sospesi.
• L'elettromagnete più grande consuma più corrente e il mio circuito funziona attualmente solo a 5 V, ma in alcuni casi potrebbe essere necessario aumentare la tensione a seconda del parametro della bobina.
• Se si utilizza una bobina relè da 12 V o una qualsiasi potente bobina elettromagnetica ad alta tensione, non dimenticare di utilizzare un regolatore di tensione LM7805 per il sensore ad effetto hall A3144.

L'immagine sotto mostra come funziona il nostro progetto al termine. Spero che tu abbia capito il tutorial e imparato qualcosa di utile.

Puoi anche controllare il funzionamento completo di questo progetto nel video allegato qui sotto. Se hai domande, puoi lasciarle nella sezione commenti qui sotto o puoi usare i nostri forum per altre domande tecniche.