Οι διακοπές του νέου έτους πλησιάζουν. Και πώς να έρθετε στο Νέο Έτος χωρίς δώρο, σε συγγενείς, συγγενείς και φίλους. Και την ίδια στιγμή, το παλιό ρητό ότι το καλύτερο δώρο είναι ένα δώρο που έχει γίνει δεν έχει ακόμη χάσει τη σημασία του το κάνετε μόνοι σας. Και γιατί όχι, ας προσπαθήσουμε να κάνουμε κάποιον ένα πρωτότυπο δώρο Πρωτοχρονιάς.
Προτείνεται να γίνει το πιο απλό Levitron ως δώρο. Η μαγνητική διεύρυνση φαίνεται πάντα εντυπωσιακή και μαγευτική. Χρησιμοποιώντας μια αόρατη ηλεκτρομαγνητική δύναμη, σηκώνουμε και κρατάμε έναν μικρό μαγνήτη νεοδυμίου στον αέρα. Δημιουργώντας ένα φαινόμενο εκτόξευσης αυξάνοντας και χαμηλώνοντας τον μαγνήτη σε μια πολύ μικρή κλίμακα ύψους, αλλά με υψηλή συχνότητα. Σήμερα μπορείτε να κάνετε μια τέτοια συσκευή μόνοι σας. Και γι 'αυτό δεν είναι απαραίτητο να ξοδεύετε πολλά χρήματα και χρόνο.
Σε αυτό το άρθρο, εξετάζουμε το σχέδιο και την τεχνολογία για την κατασκευή μαγνητικού λεβιτρόνου από απλά και φθηνά εξαρτήματα.
Το σχήμα της διάταξης για μαγνητική διόγκωση παρουσιάζονται παρακάτω.
Η αρχή της λειτουργίας της συσκευής
Χρησιμοποιώντας αυτό το κύκλωμα, το πηνίο L1 δημιουργεί ένα ειδικό ηλεκτρομαγνητικό πεδίο που κρατάει το μόνιμο μαγνήτη στο βάρος του. Δεδομένου ότι η θέση ισορροπίας είναι εξαιρετικά ασταθής, χρησιμοποιείται αυτόματο σύστημα ελέγχου και διαχείρισης για τη συγκράτηση του μαγνήτη στο κύκλωμα. Ο αισθητήρας παρακολούθησης θέσης είναι ένας μαγνητικά ελεγχόμενος αισθητήρας MD1, βασισμένος στο φαινόμενο Hall. Βρίσκεται και στερεώνεται στο κέντρο του πηνίου, από την πλευρά του άκρου εργασίας.
Η λειτουργία του αισθητήρα Hall (MD1) συνίσταται στη μείωση του σήματος εξόδου (ακροδέκτης 3), μέχρι το κλείσιμο, με αύξηση στατικού ή δυναμικού μαγνητικού πεδίου. Με μείωση του μαγνητικού πεδίου, το αντίθετο ισχύει. Ο αισθητήρας Hall λειτουργεί με μικρή τάση τροφοδοσίας (4 ... 20 V) και χαμηλό ρεύμα (3 ... 20 mA), ενώ ελέγχει το τρανζίστορ ισχύος VT1.
Το LED1 χρησιμοποιείται για οπτικό έλεγχο της λειτουργίας της συσκευής.
Η δίοδος VD2 παρέχει λειτουργία υψηλής ταχύτητας του πηνίου.
Το καθεστώς λειτουργεί ως εξής.
Όταν ενεργοποιείτε τη συσκευή, το ρεύμα περνά μέσα από το πηνίο L1 και το ανοικτό τρανζίστορ VT1.
Σε αυτή την περίπτωση, το πηνίο δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο και αρχίζει να προσελκύει έναν μόνιμο μαγνήτη. Ο μαγνήτης έλκεται από τον ηλεκτρομαγνήτη, αλλά ανυψώνεται, πέφτει στην περιοχή του αισθητήρα θέσης (MD1) και τον μετατρέπει με το μαγνητικό του πεδίο. Σε αυτή την περίπτωση, εφαρμόζεται ένα σήμα στο τρανζίστορ VT1, το οποίο απενεργοποιεί τον ηλεκτρομαγνήτη. Στη συνέχεια, ο μόνιμος μαγνήτης αρχίζει να πέφτει, αλλά αφήνοντας τη ζώνη ευαισθησίας του αισθητήρα, ανάβει και πάλι τον ηλεκτρομαγνήτη. Σε αυτή την περίπτωση, ο μαγνήτης αναγκάζεται και πάλι να μετακινηθεί στον ηλεκτρομαγνήτη. Έτσι, ο μόνιμος μαγνήτης ταλαντεύεται συνεχώς γύρω από ένα σημείο που ορίζεται από το σύστημα.
Προκειμένου να αποφευχθεί η ανατροπή του μόνιμου μαγνήτη κατά τη διάρκεια των ταλαντώσεων, η θέση του σταθεροποιείται, για παράδειγμα, εξασφαλίζοντας κάτι από κάτω. Όταν ο μαγνήτης αναδιπλώνεται, ο πόλος του αλλάζει, βλέποντας τον αισθητήρα θέσης MD1 και το κύκλωμα σταματά να λειτουργεί, αφού ο αισθητήρας ελέγχεται μόνο από τον νότιο πόλο του μαγνήτη.
Κατασκευή συσκευών
1. Η βάση της διάταξης Levitron καθορίζεται από πηνίο ηλεκτρομαγνήτη. Η επιλογή της θα καθορίσει σε μεγάλο βαθμό τον σχεδιασμό της συσκευής.
Το πηνίο μπορεί να γίνει ανεξάρτητα. Αρκεί να αδειάσετε 500 ... 600 στροφές εμαγιέ σύρμα με διάμετρο 0,3 ... 0,4 mm επάνω στο σωλήνα (περίπου 20 μέτρα καλωδίου θα απαιτηθούν). Για να τροφοδοτήσετε μια τέτοια συσκευή, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τροφοδοτικό ή φορτιστή με τάση 5 - 9 βολτ.
Είναι δυνατή η χρήση ενός υπάρχοντος βιομηχανικού πηνίου. Ταυτόχρονα, είναι επιθυμητό να γνωρίζουμε την ονομαστική τάση τροφοδοσίας και να επιλέγουμε μια κατάλληλη πηγή ισχύος στο μέλλον.
Στην περίπτωσή μας, για ένα πρωτότυπο δώρο, απαιτείται ένας συμπαγής σχεδιασμός της συσκευής, έτσι επιλέχθηκε ένα πηνίο ρελέ μικρού μεγέθους.
2. Εκτός από το πηνίο, χρειαζόμαστε και ένα τρανζίστορ φαινομένου πεδίου, για παράδειγμα το IRFZ44N ή άλλο παρόμοιο MOSFET, και πάλι, ανάλογα με τις παραμέτρους του χρησιμοποιούμενου πηνίου. Στην περίπτωσή μας, χρησιμοποιείται το τρανζίστορ IRF630, το οποίο παρέμεινε σε ένα κομμάτι του πίνακα μετά τη διάθεση του εξοπλισμού βίντεο.
Χρειάζεστε επίσης έναν αισθητήρα Hall, για παράδειγμα, πληκτρολογήστε A3144, AH443 ή άλλο, που εργάζονται σε παρόμοιες λειτουργίες. Σε αυτή την περίπτωση, χρησιμοποιήθηκε ο φθηνός αισθητήρας που βρέθηκε στο κατάστημα, μοντέλο HAL 508 UA-A-2-B-1-00.
Θα υπολείμουμε τη συσκευή με τα υπόλοιπα ραδιοσυσκευάσματα που αγοράσαμε σύμφωνα με το παραπάνω διάγραμμα.
3. Για να ελέγξετε και να ρυθμίσετε τη λειτουργία του Levitron, συναρμολογούμε το αριστερό μέρος του παραπάνω κυκλώματος, με εξαίρεση την αντίσταση R2 και με αλλαγή στην ονομαστική τιμή του R3 σε 330 Ohms. Η δεξιά πλευρά του κυκλώματος είναι η πηγή τροφοδοσίας της συσκευής και σε αυτή την έκδοση δεν χρειάζεται. Είναι πιο βολικό να συναρμολογηθεί και να δοκιμαστεί το κύκλωμα σε μια γενική πλακέτα κυκλώματος, αλλά καθώς το υπάρχον τρανζίστορ ήταν ήδη συγκολλημένο μαζί με την ψήκτρα σε ένα κομμάτι της πλακέτας κυκλώματος κατάλληλου μεγέθους, έβαλα το κύκλωμα δίπλα του.
4. Συναρμολογήστε το πηνίο. Τοποθετούμε τον αισθητήρα Hall και το τοποθετούμε προσωρινά στο κέντρο της τρύπας, στο κάτω μέρος του πηνίου.
5. Δοκιμή της συσκευής. Τοποθετούμε το πηνίο σε κάποια απόσταση από την επιφάνεια του τραπεζιού. Μετά από αυτό, η μαγνητική συσκευή διεύρυνσης μπορεί να τροφοδοτηθεί. Δεδομένου ότι το πηνίο του προαναφερθέντος ρελέ έχει αντίσταση περιέλιξης 210 Ohms και έχει σχεδιαστεί για τάση DC 12V, το συνδέουμε στην κατάλληλη πηγή ισχύος.
Στη συνέχεια, είναι απαραίτητο να καθοριστεί ποια πλευρά να προσανατολίσει τον μόνιμο μαγνήτη νεοδυμίου στον ηλεκτρομαγνήτη. Ενεργοποιούμε το λεβιτρόνιο (το LED πρέπει να ανάβει) και να φέρει τον μαγνήτη στο κάτω μέρος του πηνίου, από την πλευρά του αισθητήρα Hall. Εάν ο μαγνήτης έλκεται από το πηνίο και το LED σβήσει, ο μαγνήτης είναι προσανατολισμένος σωστά, αλλά αν το μαγνητικό πεδίο του πηνίου τον βγάλει έξω, τότε ο μαγνήτης πρέπει να γυρίσει. Εάν η λυχνία LED δεν σβήσει, κατά τη σύνδεση του μαγνήτη σε οποιαδήποτε πλευρά, είναι απαραίτητο να εναλλάσσονται τα άκρα του πηνίου, δηλ. αλλάξτε τους πόλους της. Όταν γίνει σωστά, η ηλεκτρομαγνητική δύναμη θα σηκώσει τον μαγνήτη και θα τον κρατήσει στον αέρα. Μην ξεχάσετε να σταθεροποιήσετε τη θέση του μαγνήτη έτσι ώστε να μην κυλίεται κατά τη διάρκεια των ταλαντώσεων. Σε αυτή την περίπτωση, χρησιμοποιήθηκε ένας μαγνήτης δακτυλίου νεοδυμίου διαμέτρου 7 mm και πάχους 1 mm από ένα ακουστικό μικροφώνου. Για να σταθεροποιηθεί, ένα κομμάτι μονωτικής ταινίας κολλημένο στη μία πλευρά του μαγνήτη είναι αρκετό.
Σημείωση Οι πρώτες δοκιμές με αυτό το πηνίο δεν ήταν επιτυχείς. Ο πυρήνας του πηνίου του ρελέ ενίσχυσε το μαγνητικό πεδίο, αλλά άσκησε επίσης την επιρροή του όταν το πηνίο ήταν απενεργοποιημένο. Κατά τη διάρκεια της ρύθμισης, η θέση του μαγνήτη δεν ήταν σταθερή ή ο μαγνήτης προσελκύστηκε στον πυρήνα με το πηνίο απενεργοποιημένο. Όταν ο πυρήνας αφαιρέθηκε από το πηνίο, η διαδικασία σταθεροποιήθηκε, όπως φαίνεται στη φωτογραφία.
6. Αναβαθμίστε τη συσκευή. Περαιτέρω δοκιμές έδειξαν κάποια ελαττώματα. Πρώτον, η ανάγκη για μια πρόσθετη πηγή ενέργειας, η οποία αυξάνει την πολυπλοκότητα και το μέγεθος και δεν προσθέτει πρωτοτυπία στο δώρο. Δεύτερον, με αυξανόμενο εύρος πτήσης (απόσταση από το πηνίο), πρέπει να αυξήσετε την τάση τροφοδοσίας και αυτό οδηγεί σε ανεπιθύμητη θέρμανση του πηνίου.
Φυσικά, είναι δυνατόν να ασχοληθούμε με αυτή την επιλογή, χρησιμοποιώντας τις ευκαιρίες που αποκομίσαμε. Απομένει μόνο να "συσκευάσει" τη συσκευή σε μια αξιοπρεπή θήκη.
7. Μπορείτε να κάνετε τη δεύτερη έκδοση της συσκευής αντικαθιστώντας το πηνίο με υψηλότερη τάση (αλλά με χαμηλότερη κατανάλωση ρεύματος) και να δημιουργήσετε μια πρόσθετη ενσωματωμένη τροφοδοσία χωρίς μετασχηματιστή. Ένα πλήρες διάγραμμα αυτής της συσκευής δίνεται στην αρχή του άρθρου.
Η δεύτερη έκδοση του πηνίου από έναν εισαγόμενο ηλεκτρονόμο έχει σχεδιαστεί για τάση 110 volts και έχει αντίσταση περιέλιξης 4700 Ohms. Συμπληρώνουμε τη συσκευή με εξαρτήματα σύμφωνα με το σχέδιο.
8. Παράγουμε ένα τροφοδοτικό χωρίς μετασχηματιστή (δεξιά πλευρά του κυκλώματος). Μετατρέπει ένα εναλλασσόμενο ρεύμα 220 volt στην τάση που χρειαζόμαστε - περίπου 100 volts (καθορίζεται από τη δίοδο Zener VD3) ενός μικρού συνεχούς ρεύματος (που καθορίζεται από την χωρητικότητα ενός πυκνωτή C3 τύπου K73-17). Ένα τέτοιο PSU έχει πλεονεκτήματα - ένα απλό κύκλωμα και μικρές διαστάσεις. Αλλά έχει ένα μειονέκτημα - υπάρχει κίνδυνος ηλεκτροπληξίας όταν έρχεται σε επαφή με εξαρτήματα της συσκευής που είναι ενεργοποιημένη. Ωστόσο, σύμφωνα με τους κανονισμούς ασφαλείας, η απουσία γαλβανικής απομόνωσης σε μια πλήρως μονωμένη συσκευή θα είναι ασφαλής.
9. Όπως συμβαίνει με το Levitron, χρησιμοποιούμε ζευγάρωμα σε μέγεθος, ένα φυσίγγιο από μια λυχνία εξοικονόμησης ενέργειας φθορισμού και ένα κάλυμμα που διαχέει το φως από μια λυχνία LED. Τοποθετούμε και διαμορφώνουμε ένα κύκλωμα στον πίνακα σύμφωνα με τις εσωτερικές διαστάσεις του φυσιγγίου, συγκολλώντας την πλάκα στα τερματικά της κασέτας.
Εφόσον ο πυκνωτής εξομάλυνσης C2 δεν περιλαμβάνεται στο φυσίγγιο, τοποθετήστε τον στην πλάκα Levitron. Αφαιρούμε επίσης το ψυγείο του τρανζίστορ, επειδή δεν είναι απαραίτητο σε χαμηλή ισχύ φορτίου.
10. Συναρμολογήστε τη συσκευή στη βάση και ελέγξτε.
Στην περίπτωση αυτή, χρησιμοποιήθηκε ένας μαγνήτης δακτυλίου νεοδυμίου διαμέτρου 10 mm και πάχους 3 mm. Ρυθμίστε τον αισθητήρα MD1 στο κέντρο του πηνίου και στερεώστε τον με ένα κομμάτι αφρού. Με τη μετακίνηση του αισθητήρα Hall, επιτυγχάνουμε μια σταθερή αιώρηση του μαγνήτη στη μέγιστη απόσταση από το πηνίο. Διορθώνουμε τη θέση του αισθητήρα σε σχέση με το πηνίο.
11. Μετά τη ρύθμιση του Levitron, συναρμολογούμε και κόβουμε τη συσκευή. Για να δώσετε μεγαλύτερη ισχύ στη συσκευή μιας λυχνίας LED, μπορείτε να προσθέσετε 2-3 μόνιμα σε λυχνίες LED με περιοριστικές αντιστάσεις στο εσωτερικό του αμπαζού. Για να εξασφαλίσετε τη διάχυση της θερμότητας, παρέχετε οπές αερισμού στο φυσίγγιο, εάν δεν προβλέπονται από το σχέδιο του πρώην λαμπτήρα.
Για να δημιουργήσει ένα φαινόμενο που αυξάνει την περιτύλιξη, ο μαγνήτης μπορεί να καλύπτεται με κάποιο είδος ελαφρού σχήματος, για παράδειγμα, το περίγραμμα ενός σκώρου.
