Левитирующий магнит: Левитирующий магнит | izi.TRAVEL

парящие лампы, колонки и растения / Хабр

Как и «летающие» гаджеты, такие, как, допустим, коптеры, левитирующие устройства тоже создаются больше частью для развлечения. Траектория полета не «предусмотрена», и парят такие девайсы строго на одном месте, несильно возвышаясь над какой-либо поверхностью. И так, как «магическая функция» для них — не главная, то чаще всего она добавляется к более понятным характеристикам: так появились летающие лампы, динамики, растения и т. п.

Предлагаем небольшую подборку таких устройств:

Левитирующий глобус

Одно из самых первых устройств, с которым мы познакомились, был бизнес-сувенир в виде глобуса. Миниатюрный шар парил между двумя краями небольшого коромысла, которое в свою очередь подключалось к сети.

Свет

Волшебство лучше всего демонстрировать на таких вещах, которые в классическом понимании никак нельзя усовершенствовать. Понятно, что лампа должна вкручиваться в патрон, а вся конструкция — работать от электричества, поэтому левитирующие источники света, никак не связанные «проводами» должны впечатлять.

Levitron — $649 на Amazon

Ночничок, абажур которого поделен на две части, одна из которых как раз-таки и зависает в воздухе в то время, когда конструкция подключена к сети. Магия создается поэтапно: сперва над основанием как бы «навешивается» небольшая деталь, на которую сверху цепляется оставшаяся часть абажура. В этот момент ночник загорается:

Похожее, но чуть более дорогое устройство продается под названием Eclipse. Всего модельный ряд включает несколько девайсов с разными видами абажуров, а отдельные модули.

Отдельные модули, предназначенные для водружения на них разных предметов, тоже сегодня не проблема. Такие можно найти и на Amazon, а на Aliexpress предлагаются вниманию что-то вроде «левитирующих баров», правда, для одной бутылки. Конструкция, возвышающаяся в высоту, включает два магнита, между которым вставляется бутылка:

Возвращаясь к лампам… Нельзя не упомянуть довольно громкий проект с Kickstarter Luna — настольную лампу — где светящийся диск парил на небольшом расстояние от «головы»:

Еще один проект с Kickstarter — Flyte — тоже связан с парящим светом, однако в отличие от предыдущего он не «висит», а «стоит». Лампа на подставке была представлена в прошлом году, и ее стоимость начиналась от $149.

А вот тут показано, как можно сделать что-то подобное своими руками.

Звук

Сделать парящую колонку тоже оказалось не так сложно, и многие в этом преуспели. Покажем лишь некоторые:

MOXO — $129

Чрезвычайно на него похожий, но почему-то известный под другим названием, Fineway.

Music Angel — тоже «игрушка» с Amazon круглой формы и аналогичными предыдущим характристиками:

ASWY — динамик с CES, некруглой формы.

Обзор этой колонки мы, кстати, делали в нашем блоге на Geektimes.

Самым же забавным на общем фоне кажется LittleBigSound — целая коллекция роботов-колонок миниатюрной формы, которые ко всему прочему еще и обладают подсветкой:

Все динамики такого типа обладают довольно сходными конструктивными особенностями: это обязательное наличие базы, подключенной к сети, над которой на небольшом расстоянии и парят звукоизлучатели. В некоторых случаях мы имеем обычный динамик, в некоторых, как в том же ASWY — возможность обратной связи, правда, громкой.

Растения

Самым громким проектом оказался Бонсай, о котором многие писали, в том числе и здесь.

На выбор покупателям предлагалось несколько вариантов дизайна, а сама конструкция, как и в других девайсах, состояла из двух основных частей: мощной магнитной базы и мохового шарика, также оснащенного магнитом, что и давало эффект левитации. Основная проблема проекта — доставка такого «гаджета» за пределы Японии, которую планируется реализовать через региональных партнеров.

Правда, это не первое предложение такого рода. Менее заметно прошла другая кампания с левитирующими растениями, хотя отгрузки по ней должны начаться уже в марте, то есть практически на днях. Little green planet позволяет выращивать несколько более понятных и привычных видов растений, вплоть до кактусов:

А вот так выглядит прототип конструкции с недооформленной базой:

Концепт кровати

Идея левитирующих девайсов для жизни, хобби, развлечения волнует дизайнеров, и уже «отрисованные» идеи в течение последних лет десяти появляются на страницах разных изданий в качестве прототипов. Одним из долгожданных устройств можно было бы назвать левитирующую кровать, о которой активно говорили еще лет 7 назад. Она была представлена дизайн-студией KooTouch, однако до сих пор никаких оснований верить в ее серийное производство нет.

Как сделать левитирующий магнит?

В некоторых продвинутых магазинах можно увидеть стенды с рекламой, на которых показываются интереснейшие эффекты, когда какая-то вещь с витрины или предмет с изображением бренда левитирует. Иногда добавляется вращение. Но такую установку вполне по силам сделать даже человеку без особого опыта в самоделках. Для этого нужен неодимовый магнит, который можно найти в запчастях от компьютерной техники.

Свойства магнита удивительны. Одно из таких свойств отталкиваться одинаковыми полюсами используется в левитирующих предметах, которые используются как поезда на магнитной подушке, забавные игрушки или основа для эффектных дизайн-объектов и др. Как сделать левитирующий объект на основе магнитов?

Товары для изобретателей Ссылка на магазин.

Обсуждение

hawk
При вращении магнита присутствует левитация а если обороты магнита уменьшаются падает с орбиты… обоснуй этот эффект. Взаимодействие магнитных полей между магнитами это ясно но какая роль вращения. Можно переменным магнитным полем от катушек удерживать магнит в воздухе также.

Электроника для самоделок вкитайском магазине.

pukla777
Просьба проработать тему — маховик генератор. Думаю она будет иметь полезное практичное применение. К тому же, оно у вас было очень давно снято в ролике, но очень мало и без информации.

RussiaPrezident
А что если:
Запустить этот волчок и каком нибудь кубе и создать там Вакуум, по идеи не будет сопротивления воздуха и он будет крутиться практически бесконечно! А если не него ещё и медь правильно накрутить и снимать энергию?

Евгений Петров
Читаю комментарии, удивлен, какая нитка!? Там все как есть магнитный волчок, ему задали мех. энергию и есть постоянное магнитное поле волчка при вращении которого вращается и магнитное поле, но главное как! В магнитах домены упакованы не равно распределено это технически не возможно поэтому сам магнит пассивный не может удержаться на магнитной подушке он уйдет на более сильную сторону где разница вообще мизерная, поэтому вращение поля не дает это сделать.

Вячеслав Субботин
Ещё идея, а что если светить лазером постоянно с одной стороны? Изменится ли время вращения волчка из-за давления света? Если взять сильный лазер, то может быть получится сделать, чтобы волчок вообще не останавливался.

Никто Неизвестный
Старая игрушка… я помню данный волчок и пластину под ним на ферритовых магнитах, на неодиме это уже скучно, причем нижний магнит основания представлял собой одну сплошную плиту, а не пять отдельных магнитов, только он был намагничен хитрым образом…

Алигарх Леопольд
Игорь Белецкий, можно сделать колпак на который будет приземляться волчёк, чтоб его не ловить. Можно ли к нему добавить вращающееся магнитное поле чтоб поддерживать вращение? к примеру если его магнитный стол вращать..

Тимур Аминев
А расскажите пожалуйста как магнитное поле Земли тормозит волчок? В смысле какие моменты сил направленные против вращения возникают и почему.

Александр Васильевич
Если сверху над магнитом (или снизу было бы вообще шикарно!) приделать катушку и подкручивать ею волчок, то получится некое подобие двигателя на магнитном подвесе. Вещь абсолютно бестолковая, но красивая. Крутиться будет пока источник питания не убрать))

Иван Петров
Ну это мы уже видели. Сделай так чтобы магнит левитировал без вращения! (и без опор и жидкого азота конечно).

Высокий эльф
Развод для двоечников, это можно было назвать левитацией, если магнит не надо было раскручивать. Сам магнит, что сверху, будет соскальзывать если ему не придать вращение.

Андрей Соломенников
А что если приделать на платформу огонь, а к гироскопу (Юле) пропеллеры, что бы вращалась пока горит огонь внизу. Не помню как называется двигатель, но суть его — вращение, так сказать, ротора при помощи тепла.

волжанин
Игорь,есть такая идея… У тебя на столе не равномерное магнитное поле,а если и волчок сделать из нескольких магнитиков, а стол раскрутить…Может и волчок не будет обороты терять… Как думаешь?..

Антон Симовских
Игорь Белецкий, разобрались в физике процесса? Почему левитация возможна лишь в динамике? Влияют ли на стабилизацию волчка токи фуко, в нем возникающие ?

Для этого понадобятся: бокс от СД-дисков, один или два диска, много кольцевых магнитов и супер-клей. Приобрести любой магнит можно в китайском интернет-магазине.

Когда к вам придут ваши друзья в гости, они удивятся эффектной конструкции, которую вы создали сами.

Магнитная левитация — SparkFun Learn

Авторы: Алекс Великан

Избранное Любимый 13

Введение

Да будет свет! В этом уроке мы создадим простой магнитный левитатор. В этом руководстве будет рассмотрена часть теории, как использовать датчик магнитного поля и как использовать его для создания базовой схемы левитации. Наконец, мы пойдем немного дальше и создадим плавающий свет с беспроводным питанием.

Необходимые материалы

Чтобы следовать примерам из этого руководства, вам потребуются следующие материалы:

Внимание! LM358 запланирован на EOL. Мы рекомендуем AS358 в качестве замены операционного усилителя общего назначения. Деталь совместима с 358.

Другие используемые детали, которые мы не носим:

• Аналоговый датчик Холла
• 1N5401 Диод
• Индуктор 1 мГн

Необходимые инструменты

Инструменты, необходимые для этого проекта, — это мультиметр и паяльник, но доступ к осциллографу также поможет при тестировании.

Цифровой мультиметр — базовый

В наличии ТОЛ-12966

16,50 $

23

Избранное Любимый 57

Список желаний

Паяльник — 60 Вт (регулируемая температура)

В наличии ТОЛ-14456

16,50 $

16

Избранное Любимый 43

Список желаний

Набор инструментов — набор отверток и бит

В наличии ТОЛ-10865

10,95 $

7

Избранное Любимый 26

Список желаний

Рекомендуемая литература

Если вы не знакомы со следующими понятиями, мы рекомендуем ознакомиться с этими учебными пособиями, прежде чем продолжить.

Как пользоваться макетной платой

Добро пожаловать в удивительный мир макетов. Здесь мы узнаем, что такое макетная плата и как с ее помощью построить свою самую первую схему.

Избранное Любимый 76

Как пользоваться мультиметром

Изучите основы использования мультиметра для измерения непрерывности, напряжения, сопротивления и силы тока.

Избранное Любимый 65

Введение в операционные усилители с LTSpice

Продолжая с того места, где мы остановились в разделе «Начало работы с LTSpice», мы немного углубимся в LTSpice, представив операционные усилители (OpAmps).

Избранное Любимый 12

Основы теории

Что касается магнитной левитации, то существует два вида левитации: притягивающая и отталкивающая. В этом руководстве мы собираемся использовать привлекательную схему левитации, так как с ней намного проще работать. Как известно, у магнита два полюса, северный и южный. Магнитные поля с одинаковой полярностью отталкиваются друг от друга, тогда как противоположные полюса притягиваются. Для магнитной левитации нам нужно фиксированное магнитное поле, обеспечиваемое постоянными магнитами, и магнитное поле, которым мы можем управлять для позиционирования постоянных магнитов.

Изображение предоставлено Geek3 через Википедию, CC BY-SA 3.0

Чтобы создать магнитное поле, которым можно управлять, мы можем использовать индуктор. Катушки индуктивности хранят энергию подобно конденсаторам; в то время как конденсаторы сохраняют напряжение в виде электрического поля, катушки индуктивности сохраняют ток, создавая магнитное поле. Здесь мы будем использовать магнитное поле катушки индуктивности для взаимодействия с магнитами. При притягательной левитации индуктор используется для противодействия силе тяжести, которая затем притягивает магнит к индуктору.

Если магнит окажется слишком близко к индуктору, напряженность поля магнита будет достаточно сильной, чтобы прилипнуть к индуктору, независимо от того, какой ток проходит через индуктор. Однако, если магнит находится слишком далеко от индуктора, напряженность магнитного поля будет слишком слабой по сравнению с гравитацией, чтобы ее можно было поднять обратно. Таким образом, хитрость заключается в том, чтобы найти окно, где магнит недостаточно силен, чтобы подтянуться сам по себе, но благодаря притяжению противодействующего поля индуктора магнит способен преодолеть гравитацию. Чтобы отслеживать его положение, мы будем использовать датчик магнитного поля, называемый датчиком на эффекте Холла.

Датчик Холла

Датчик Холла — это устройство, используемое для измерения напряженности магнитного поля. Выход датчика прямо пропорционален напряженности магнитного поля, проходящего через него. Датчик, который нам понадобится, это SS496B, который имеет аналоговое напряжение на выходе . Существуют и другие датчики на эффекте Холла, которые действуют как переключатель и включаются или выключаются только при наличии магнитного поля. В следующем разделе мы увидим, как датчик реагирует на присутствие наших магнитов.

Тестирование датчика Холла

Давайте сначала проверим, как работает датчик. С макетной платой подключите 5V к контакту напряжения питания, земля к земле, а к выходному контакту подключите либо щуп осциллографа, чтобы наблюдать за изменением напряжения, либо мы можем использовать мультиметр в режиме напряжения, чтобы наблюдать за изменением напряжения.

Без магнита выходное напряжение составляет около 2,5 В . С одной стороны магнита по мере приближения магнита к датчику напряжение уменьшается. Если вы перевернете магнит и поднесете его ближе к датчику, вы увидите увеличение выходного напряжения. Обратите внимание, на какой стороне напряжение уменьшается. Это может помочь сделать отметку перманентным маркером, который пригодится в нашем следующем тесте.

Примечание: Магниты, используемые на фотографиях, круглые, диаметром около 0,5 дюйма и высотой 0,1 дюйма, но квадратные магниты также подойдут. Важно то, что это неодимовые (также известные как редкоземельные) магниты.

Прежде чем перейти к следующему тесту, нам нужно удлинить выводы нашего датчика, добавив провод. Рекомендуется добавить термоусадочную трубку вокруг каждого паяного соединения, чтобы убедиться, что они не замыкаются друг на друга, но немного изоленты вокруг выводов также подойдет. На изображении ниже датчик имеет красный провод для подачи положительного напряжения, черный для отрицательного и желтый провод для аналогового выхода.

Пока паяльник горячий, самое время припаять провод к индуктору. Использование разных цветов для двух контактов индуктора может помочь в устранении неполадок в дальнейшем.

Создание схемы управления

Как упоминалось в Основах теории, важно, чтобы магнит располагался достаточно близко к магнитному полю индуктора, чтобы он мог взаимодействовать с магнитом, но не настолько близко, чтобы собственное магнитное поле магнита способен подтянуться к индуктору независимо от мощности. Что нам нужно, так это способ управления индуктором, чтобы, когда магнит находится слишком далеко, индуктор притягивал магнит ближе, но выключался, когда он подходит слишком близко, чтобы гравитация все еще могла притягивать его обратно.

Прежде чем мы начнем подключать электронику, необходимо сделать подставку, чтобы держать индуктор над землей. В этом руководстве не рассматривается изготовление подставки, но ниже приведена фотография подставки, используемой для справки. Индуктор висит примерно на 5 дюймов над столом, а болт 8-32 (длиной ~ 1,5 дюйма) и гайка используются для крепления индуктора к подставке.

Совет: Убедитесь, что магнит может прилипнуть к болту. Железный материал болта будет «фокусировать» линии магнитного поля на индукторе, и магнит будет подтягиваться к центру индуктора.

После установки индуктора нам нужно прикрепить датчик Холла к головке болта. Если на датчике есть оголенный металл, используйте кусок изоленты, чтобы изолировать датчик от болта, и закрепите датчик большим количеством изоленты, как показано ниже. Обратите внимание, что изогнутая сторона датчика обращена от катушки индуктивности.

Схема компаратора

Для управления катушкой индуктивности мы собираемся использовать операционный усилитель в конфигурации, называемой компаратором, который сравнивает выходной сигнал датчика Холла с опорным напряжением, подключенным к другому входному контакту. . Опорное напряжение устанавливается с помощью потенциометра, действующего как делитель напряжения — это создает регулируемое аналоговое напряжение между 0В и 5В . Напряжение потенциометра представляет собой то напряжение, которое мы хотим, чтобы датчик Холла считывал, что зависит от того, насколько далеко находится магнит.

В этой схеме используются две шины напряжения: 5 В и 12 В . Шина 12 В питает катушку индуктивности и операционный усилитель, а шина 5 В используется для источника опорного напряжения и датчика Холла. Два источника питания идеальны, потому что, если шина 12 В переходит в режим ограничения тока и напряжение падает, датчик Холла не будет иметь достаточно высокого напряжения, чтобы определить, когда магнит находится достаточно близко. Однако вы можете обойтись и одной шиной питания, используя линейный стабилизатор напряжения LM7805. Если вы планируете использовать два блока питания, убедитесь, что вы соедините земли вместе , иначе схема не будет работать корректно.

Примечание: На схеме U2 указан как SS494, но следует использовать SS496 , так как он имеет большую чувствительность, но распиновка такая же.

Схема схемы компаратора

Нечеткое изображение схемы компаратора

После того, как схема построена, мы будем использовать мультиметр для измерения напряжения на неинвертирующем входе (вывод 2 операционного усилителя) и включить ручку на потенциометре, пока он не покажет 0В . Затем мы поместим магнит на расстоянии около 2 см от сенсора или толщиной с большой палец. По сути, магнит должен находиться в «наилучшем месте» — в положении немного дальше, чем положение, в котором магнит хочет подтянуться сам по себе и прилипнуть к индуктору.

Судя по выходному напряжению операционного усилителя (контакт 1), оно должно быть 9-12 В . С магнитом, все еще на месте, мы собираемся медленно поворачивать потенциометр и увеличивать опорное напряжение, пока не увидим изменение напряжения с 12 В до 0 В . Небольшое перемещение магнита вверх и вниз должно изменить выходной сигнал операционного усилителя с высокого на низкий и с низкого на высокий.

Компаратор пытается поддерживать равные напряжения между входными контактами и устанавливает на выходе высокий или низкий уровень, чтобы значение датчика соответствовало эталонному значению. На следующем шаге мы присоединим нашу катушку индуктивности к выходу операционного усилителя и попытаемся заставить магнит левитировать!

Левитация магнита

Теперь, когда мы понимаем, как компаратор будет управлять индуктором, давайте попробуем левитировать магнит. Операционные усилители хорошо справляются с управлением сигналами, но для приложений с большим током, подобных этому, нам понадобится полевой МОП-транзистор. Отключите питание цепи, которую мы построили в предыдущем разделе, и подключите следующую цепь. Не пропустите диод! Когда катушка индуктивности отключается, создаваемое ею магнитное поле разрушается, что может вызвать сильный всплеск напряжения и повредить MOSFET. На схеме указан диод 1N4007, но диод 1N5401 должен лучше работать с пиками обратного тока.

Примечание: На схеме U2 указан как SS494, но следует использовать SS496 , так как он имеет большую чувствительность, но распиновка такая же.

Схема схемы компаратора с индуктором

Сжатое изображение схемы компаратора с индуктором

При выключенном питании поверните ручку потенциометра до упора в одну сторону, чтобы установить опорное напряжение к 5В . Затем включите питание и убедитесь, что на выходе операционного усилителя отображается значение 9.0113 0В . Расположите магниты между большим и средним пальцами, как показано ниже. Ваш большой палец сможет поймать магнит, если он притянется к индуктору, а ваш средний палец уравновесит магниты и поймает их, если магниты упадут.

Другой рукой медленно уменьшите опорное напряжение. Когда вы приблизитесь к точке перехода из построения схемы управления, магниты должны начать левитировать. Если магниты подпрыгивают до большого пальца, снова увеличьте напряжение и повторите попытку. С некоторой практикой и небольшими, но точными движениями магниты должны быть в состоянии левитировать.

Совет: Если магнит пытается перевернуться так, что метка на магнитах направлена ​​в сторону от индуктора, магнитные поля одинаковы и отталкивают друг друга. Реверсивное подключение катушки индуктивности решит эту проблему.

Возможность считывать ток от источника питания 12 В — хороший способ увидеть, где находится точка левитации. Когда магнит находится слишком близко, ток должен быть меньше 10 мА. С магнитами, которые я использую, величина используемого тока составляет около 80 мА, и я могу левитировать в окне 2-3 см от индуктора. Немного потренировавшись, вы сможете заставить свои магниты левитировать!

Беспроводное питание

Если левитация магнита недостаточно крута, вы можете добавить еще больше сложности, добавив светодиод с беспроводным питанием. Этот шаг требует еще нескольких инструментов, которые есть не у всех. Для этого раздела вам понадобится следующее:

Сборка передающей катушки

Индуктор, используемый для левитации магнитов, обеспечивает мощность, достаточную только для удержания магнита на месте. Для беспроводной передачи энергии нам потребуется сделать второй индуктор, который мы будем наматывать с помощью магнитной проволоки. Магнитная проволока представляет собой тонкую проволоку с еще более тонким изоляционным слоем. Это позволяет виткам проводов располагаться еще ближе друг к другу и увеличивает создаваемую индуктивность по сравнению с тем же количеством витков провода с обычной изоляцией.

Беспроводная передача энергии работает по тому же принципу, что и трансформатор, где один индуктор индуцирует ток в другом индукторе, за исключением того, что вместо использования железного сердечника для передачи потока от одного индуктора к другому используется воздух, аналогичный катушка тесла. Одна из проблем беспроводной передачи энергии заключается в том, что она очень неэффективна. Первичная сторона трансформатора будет потреблять много энергии, чтобы генерировать немного мощности на вторичной обмотке.

Создание основного

Первичная обмотка состоит из 25 витков магнитной проволоки калибра 30 с диаметром в центре 1 дюйм. Поскольку инженеры не в состоянии что-либо выбрасывать, я использовал пустую катушку соединительного провода с отрезанным концом, чтобы снять магнитный провод.

Чтобы катушка не разматывалась, вы можете отрезать небольшой кусок дополнительного магнитного провода и обернуть его вокруг первичной обмотки с двух сторон, чтобы он держал форму. Эмалевое покрытие провода затрудняет прилипание припоя к проводу. Поэтому с помощью наждачной бумаги счистите часть эмали, чтобы можно было припаять пару контактов, как показано ниже, или припаяйте провод непосредственно к катушке, чтобы добраться до макетной платы.

Изготовление вторичной обмотки

Вторичная сторона была изготовлена ​​таким же образом, за исключением того, что на этот раз использовалось 100 витков магнитной проволоки вместе с диодом и двумя конденсаторами для преобразования мощности переменного тока в мощность постоянного тока для светодиода.

См. схему ниже.

Схема создания вторичной обмотки беспроводной передачи энергии

Отрежьте несколько дополнительных кусков магнитной проволоки, чтобы скрепить вторичную обмотку, как это было сделано с первичной обмоткой. На этот раз отрежьте большие куски, чтобы петля вокруг радиатора светодиода удерживалась в центре вторичной обмотки. Кусок двустороннего скотча был использован для крепления магнитов к нижней части радиатора светодиода. Убедитесь, что при размещении магнитов метка на магнитах направлена ​​в сторону от светодиода.

В сборе Вторичный — Верх	Вторичная часть в сборе — нижняя часть

Сборка первичного драйвера и тестирование

Чтобы индуцировать ток во вторичной катушке, нам нужно сгенерировать сигнал переменного тока с помощью функции или генератора частоты, который позволит нам найти наилучшую частоту для использования с этими катушками индуктивности, которые мы сделанный. Как и в случае с операционным усилителем для схемы левитации, функциональный генератор не может генерировать очень большой ток, поэтому нам нужно будет использовать другой MOSFET для управления нашей первичной катушкой. Схема довольно проста, входной сигнал прямоугольной формы имеет амплитуду 5V и смещение по постоянному току 2.5V (нам нужна прямоугольная волна с высоким уровнем до 5V и низким до 0V). Обязательно прикрепите радиатор к этому мосфету, так как они довольно быстро нагреваются.

Чтобы найти наилучшую частоту для использования, я использовал свой измеритель LCR, который может измерить индуктивность моей вторичной катушки, а также получить точное значение для C1 из схемы и рассчитал резонансную частоту около 80 кГц. Существует баланс между частотой и потребляемым током от источника питания. Чем ниже частота, тем ярче будет светодиод, но эффективность крайне низкая, и MOSFET, управляющий первичной катушкой, будет сильно нагреваться. Лучший подход к этой проблеме — определить, насколько высокую частоту вы можете использовать, чтобы при этом иметь достаточную яркость светодиодов.

Присоединение основного индуктора к левитирующему индуктору

Теперь, когда беспроводная передача энергии работает, пришло время прикрепить основной индуктор беспроводной энергии к левитирующему индуктору. Немного изоленты прикрепите индуктор из 25 витков, который мы сделали, к нижней части индуктора левитации, где находится датчик Холла.

Нахождение новой дистанции левитации

Вес света и магнитов теперь значительно тяжелее, чем с одними магнитами. Когда первичная беспроводная сеть отключена от остальной цепи, используйте потенциометр эталонного напряжения, чтобы отрегулировать расстояние левитации. Из-за массы магниты должны быть значительно ближе, примерно на 1 см. Уменьшение напряжения на потенциометре уменьшит расстояние левитации. После того, как свет начнет левитировать, вы можете снова подключить первичную обмотку и включить или выключить выход функционального генератора, чтобы управлять светодиодом.

Ранее я упоминал, что это неэффективно. Но насколько неэффективно? Я измерил ток около 50 мА, а напряжение на светодиоде составило 2,72 В, поэтому схема получает мощность около 136 мВт. Напряжение питания установлено на 12 В, а при левитирующем магните и включенном свете схема потребляет 886 мА, или 10,6 Вт, что дает КПД 1,3%. Справедливости ради следует отметить, что схема левитации потребляет около 450 мА, так что эффективность беспроводной передачи энергии на самом деле составляет около 2,5%. Теперь, когда мы знаем, на какой частоте может работать наша беспроводная силовая цепь, функциональный генератор можно заменить новой схемой, использующей таймер 555 для генерации сигнала прямоугольной формы.

Ресурсы и дальнейшее развитие

Одним из способов дальнейшего развития этого проекта является повышение эффективности беспроводной передачи энергии. Если у вас есть доступ к измерителю LCR, который может измерять индуктивность, емкость, а также сопротивление, вы можете найти точные значения L1 и C1 вторичных обмоток и ввести значения в калькулятор резонанса LC.

Зная резонансную частоту вторичной обмотки, можно измерить индуктивность первичной обмотки, и калькулятор вернет значение емкости. Добавление этого конденсатора параллельно первичной катушке индуктивности и настройка генератора сигналов на эту частоту должны повысить эффективность. А пока ознакомьтесь с некоторыми ссылками ниже:

• Магнитные поля
• Эффект Холла
• Электромагнетизм

Нужно больше вдохновения? Ознакомьтесь с другими замечательными уроками от SparkFun:

.

Клавишный инструмент SIK

Мы можем использовать детали и концепции из набора SparkFun Invetor’s Kit для создания примитивного клавишного инструмента.

Избранное Любимый 5

Самодельные наушники с подогревом

Эти наушники со встроенными грелками и четырьмя кольцами Neopixel делают больше, чем обычный зимний аксессуар, сохраняя тепло и при этом хорошо выглядя.

Избранное Любимый 5

Направляющая для подключения платы предохранителей

Защитите свой проект, добавив предохранитель в цепь, чтобы защитить его от разрушения расплавом.

Избранное Любимый 2

Как сделать магнитный плавающий дисплей – FLOATELY

Содержание:

• Как это работает?
• Два основных компонента
• Как построить плавучий магнитный дисплей с помощью готового основания

 

Плавающие магнитные дисплеи — новое изобретение. Наверняка, вы наверняка видели такие предметы декора, как левитирующие магнитные светильники, и задавались вопросом: «Как он это делает?»

К счастью, вы попали в нужное место, чтобы узнать, как работают эти модернистские украшения.

Эта статья представляет собой пошаговое руководство по созданию собственного магнитного левитирующего дисплея с нуля. Это не предполагает никаких предварительных знаний в области физики или техники, поэтому вы сможете легко не отставать.

Как это работает?

Прежде чем мы приступим к созданию плавающего магнитного дисплея, важно понять, как вообще работает эта система.

 

Таким образом, если возникнут проблемы и вам придется импровизировать, вы хотя бы будете знать, что делаете.

Физика левитирующего магнитного дисплея

Давайте посмотрим на физическое явление, лежащее в основе плавающего магнитного дисплея. Как вы, возможно, уже догадались, система основана на одном из самых основных свойств магнитов.

Если вы изучали естествознание на начальном уровне, то знаете, что два магнита могут отталкивать друг друга. Основываясь на этой идее, вы могли бы подумать, что можно расположить магниты определенным образом, чтобы создать эффект левитации.

Представьте себе: круглый магнитный диск лежит плоско на поверхности, северным полюсом вверх. Затем на него кладут еще один круглый магнит меньшего размера северным полюсом вниз.

 

Поскольку одинаковые магнитные полюса отталкиваются друг от друга, верхний магнит должен оставаться в воздухе, верно?

Вы на правильном пути. Теоретически магниты, которые постоянно отталкиваются друг от друга, должны вызывать вечную левитацию.

Оказывается, не все так просто.

Так в чем проблема?

Согласно теореме Эрншоу такое расположение постоянных магнитов является неустойчивой системой. По сути, если вы попытаетесь навести магнит на другой магнит, он всегда рухнет.

Это потому, что в реальном мире магнитное поле постоянно находится в движении.

В то время как существуют силы отталкивания, отталкивающие два магнита, существуют равные силы притяжения между противоположными полюсами. Таким образом, меньший плавающий магнит в конечном итоге перевернется и рухнет на основной магнит.

Но это не значит, что это невозможно. Вам просто нужно сделать несколько настроек, чтобы меньший магнит не перевернулся.

Обход проблемы

Похоже, главная проблема здесь в том, что магнитное поле постоянно меняется. Если бы существовал какой-то способ корректировать этот поток по мере его возникновения, то вы смогли бы создать стабильную систему.

 

Здесь должны произойти две вещи. Во-первых, система должна немедленно обнаруживать, когда плавающий диск начинает опрокидываться.

Затем необходимо скорректировать это движение, временно индуцируя нужное количество противодействующей магнитной силы.

Ты с нами?

Хорошо, потому что именно здесь начинается творчество.

Прежде всего, мы используем специализированные датчики для обнаружения малейших изменений в ориентации плавающего диска. Когда диск начинает опрокидываться, датчики немедленно фиксируют это движение и посылают сигнал на электромагниты.

Что такое электромагниты, спросите вы?

В основном это временные магниты, которые создаются с помощью электричества. В тот момент, когда отключается электричество, они перестают быть магнитами.

Это полезно, потому что нам нужны только небольшие всплески магнитной силы, чтобы скорректировать движение плавающего диска. Как мы видели ранее, постоянные магниты не могут достичь этого эффекта.

Когда электромагниты включены, они индуцируют противодействующую магнитную силу для регулировки опрокидывающегося плавающего диска. Поскольку это происходит сотни раз в секунду, плавающий диск остается подвешенным.

Два основных компонента

Эта система состоит из двух основных компонентов: электромагнитного основания и плавучей платформы.

1. Парящий диск

Это меньший парящий в воздухе диск. В большинстве магнитных плавающих дисплеев плавающий диск действует как платформа.

На этой платформе можно разместить практически все, от растений и светильников до любого другого предмета декора. Владельцы магазинов могут даже использовать эту парящую платформу для демонстрации своих товаров.

 

Вес, который он может удерживать, в основном зависит от силы магнитов системы. Если вы создаете свою собственную систему с нуля, вы сможете настроить эту силу.

По большей части он должен с легкостью удерживать мелкие предметы. Если вы хотите быть в безопасности, вы можете проверить порог максимального веса вашей платформы, используя различные объекты и проверив, держится ли он.

2. Электромагнитная база

Если вы видели несколько левитирующих дисплеев, разработанных Floately, вы заметите общую черту — все продукты поставляются с базой. На этой базе происходит волшебство.

Электромагнитное основание удерживает всю эту систему вместе. Он состоит из четырех различных компонентов, обеспечивающих устойчивость плавучей платформы.

Во-первых, круговое расположение постоянных магнитов обеспечивает основную силу отталкивания. Эти магниты отталкивают плавающий диск от себя.

Во-вторых, датчики вокруг этих постоянных магнитов регистрируют положение и ориентацию плавающего диска.

 

Большинство баз используют триаду логометрических линейных датчиков Холла. Эти датчики будут точно обнаруживать мельчайшие изменения в магнитном поле, вызванные движением плавучей платформы.

Соответственно, они подают напряжение, соответствующее изменению магнитного поля. Это напряжение будет питать электромагниты в системе.

Внутри кольца постоянных магнитов размещена система электромагнитов. Датчики будут знать, какие электромагниты включить, чтобы создать правильную корректирующую магнитную силу.

Наконец, между основанием и плавающим диском должен быть барьер. Если плавающий диск упадет во время установки, барьер защитит электромагнитную базу от любых повреждений. Это очень важно, так как малейшая вмятина или надрез на любом магните может привести к выходу из строя всей системы.

Обычно вся базовая конструкция заключена в коробку. Итак, барьер уже есть по умолчанию.

Как собрать плавающий магнитный дисплей с помощью готового основания

Осталось собрать собственный плавающий магнитный дисплей. Теперь, когда вы знаете, как работает система, процесс должен быть довольно простым.

Самое замечательное в изготовлении собственных магнитных плавающих дисплеев заключается в том, что вы можете настроить весь внешний вид вашего дисплея.

Если вам не хватает вдохновения, поищите идеи на некоторых творческих дисплеях Floately.

Теперь вы можете сделать все это с нуля. Создание всей электромагнитной базы не должно быть трудным, если у вас есть практические знания в области физики и техники.

При этом вы можете сделать его настолько большим и прочным, насколько захотите, что означает, что вы можете удерживать более крупные предметы на плавающей платформе.

Однако, если вы новичок и ищете быстрый проект, лучше получить готовую электромагнитную базу.

Вещи, которые вам понадобятся

Вот список всего, что вам понадобится для изготовления собственного магнитного плавающего дисплея:

• Электромагнитная основа. Вы можете легко получить это оборудование на Amazon или Alibaba.
• Плавающий диск. Это идет с электромагнитной основой.
• Деревянный ящик, достаточно большой, чтобы вместить электромагнитную базу. Здесь вы можете дать волю своему творчеству. Попробуйте закрасить старую коробку, которая у вас может лежать без дела, или поищите более ретро-дизайн.
• Бур
• Объект для отображения.

Шаг 1. Просверлите отверстие и поместите основание внутрь коробки

Учитывая, что у вас есть готовая коробка, единственное, что вам нужно сделать, это поместить электромагнитную основу внутрь коробки.

• Просверлите отверстие диаметром полсантиметра. Через это отверстие будет проходить кабель питания. Убедитесь, что отверстие находится на той стороне, которая скрыта от глаз, чтобы оно не выглядело непривлекательно.
• Затем поместите основание внутрь коробки и проведите блок питания через отверстие.
• Наконец, убедитесь, что вы закрыли коробку. Если у вашего ящика нет крышки, то сделайте импровизированную из чего угодно, только не из металла.

Шаг 2. Найдите золотую середину

Эта часть немного сложна. Вам может потребоваться несколько попыток, прежде чем вы сможете освоить его.

• Убедитесь, что база подключена.
• Убедитесь, что поблизости нет других металлических предметов.
• Поместите диск примерно на шесть дюймов сверху коробки. Очень медленно начните опускаться.
• Остановитесь, когда почувствуете отвращение.
• Медленно отпустите диск.
• Если он упадет, просто повторяйте процесс, пока не найдете золотую середину.

Шаг 3. Проверка высоты

Если плавающий диск продолжает падать, что бы вы ни делали, возможно, возникла другая проблема.

Электромагнитное основание и плавающий диск должны находиться на правильном расстоянии друг от друга.

Итак, если ваша коробка слишком высокая, вам может понадобиться установить электромагнитное основание на другую платформу, расположенную внутри коробки. Это чисто метод проб и ошибок, пока вы не найдете правильную высоту.

Шаг 4. Поместите свой объект на плавучую платформу и наслаждайтесь

 

Осталось только разместить декоративный объект на плавающей платформе.