Как работает электромагнитный левитатор. Какие компоненты нужны для его создания. Пошаговая инструкция по сборке левитатора в домашних условиях. Советы по настройке и отладке устройства.
Принцип работы электромагнитного левитатора
Электромагнитный левитатор — это устройство, позволяющее удерживать предметы в воздухе с помощью магнитного поля. Основной принцип его работы заключается в следующем:
- Электромагнит создает магнитное поле, которое притягивает левитирующий объект (обычно небольшой магнит).
- Датчик Холла измеряет расстояние между объектом и электромагнитом.
- Электронная схема управления анализирует сигнал с датчика и регулирует ток в обмотке электромагнита.
- При приближении объекта ток уменьшается, при удалении — увеличивается.
- Это позволяет удерживать объект на фиксированном расстоянии от электромагнита, создавая эффект левитации.
Таким образом, левитатор постоянно корректирует силу притяжения, чтобы объект оставался в воздухе. Это происходит с высокой частотой, незаметной для глаза.
Необходимые компоненты для сборки левитатора
Для создания простого электромагнитного левитатора потребуются следующие компоненты:
- Электромагнит (катушка индуктивности)
- Полевой транзистор MOSFET (например, IRFZ44N)
- Датчик Холла (например, A3144)
- Диод (HER207 или 1N4007)
- Резисторы (1 кОм и 330 Ом)
- Светодиод (опционально)
- Источник питания 5-12В
- Макетная плата и провода для соединений
- Левитирующий объект (небольшой неодимовый магнит)
Большинство компонентов легко найти в магазинах электроники или заказать онлайн. Катушку можно намотать самостоятельно или использовать готовую.
Пошаговая инструкция по сборке левитатора
- Намотайте катушку электромагнита, используя 20-30 метров медного провода диаметром 0.3-0.4 мм. Сделайте 500-600 витков на каркасе диаметром 2-3 см.
- Соберите электронную схему на макетной плате согласно приведенной ниже схеме:
- Подключите истоковый вывод MOSFET к земле
- Соедините затвор MOSFET через резистор 1 кОм с выходом датчика Холла
- Подключите сток MOSFET к одному концу катушки
- Второй конец катушки подключите к положительному полюсу питания
- Установите защитный диод параллельно катушке
- Разместите датчик Холла в центре катушки, чувствительной стороной вниз
- Подключите питание 5-12В к схеме
- Поднесите небольшой неодимовый магнит снизу к катушке. При правильной работе он должен зависнуть в воздухе.
После сборки может потребоваться небольшая настройка для стабильной левитации.
Настройка и отладка левитатора
Для оптимальной работы левитатора необходимо выполнить следующие шаги по настройке:
- Отрегулируйте расстояние между датчиком Холла и катушкой. Оптимальное положение — когда магнит зависает примерно в 1-2 см под катушкой.
- Подберите подходящий левитирующий магнит. Слишком легкий будет нестабильным, слишком тяжелый — не сможет левитировать. Оптимальная масса — 10-20 грамм.
- При необходимости измените количество витков катушки или напряжение питания для изменения силы притяжения.
- Добавьте небольшой груз на магнит для смещения центра тяжести вниз. Это повысит стабильность левитации.
Путем небольших экспериментов можно добиться устойчивой и стабильной левитации объекта.
Возможные проблемы и их решение
При сборке и настройке левитатора могут возникнуть некоторые сложности:
- Магнит не левитирует:
- Проверьте правильность подключения всех компонентов
- Убедитесь, что датчик Холла ориентирован верно
- Попробуйте изменить расстояние между датчиком и катушкой
- Магнит левитирует нестабильно:
- Подберите магнит оптимальной массы
- Добавьте небольшой груз для смещения центра тяжести
- Отрегулируйте чувствительность схемы подбором резисторов
- Катушка сильно нагревается:
- Уменьшите напряжение питания
- Увеличьте количество витков катушки
Большинство проблем решается путем небольших корректировок схемы и конструкции устройства.
Области применения магнитной левитации
Технология магнитной левитации находит применение во многих областях:
- Транспорт: поезда на магнитной подушке (маглев)
- Промышленность: магнитные подшипники для высокоскоростных механизмов
- Медицина: левитационные системы для выращивания клеточных культур
- Энергетика: накопители энергии на основе сверхпроводящих магнитов
- Бытовая техника: левитирующие светильники, часы, динамики
Простые левитаторы, подобные описанному выше, часто используются в качестве демонстрационных и учебных устройств для изучения принципов электромагнетизма.
Заключение
Сборка электромагнитного левитатора — увлекательный проект, позволяющий на практике изучить принципы электромагнетизма и автоматического управления. Несмотря на кажущуюся сложность, такое устройство вполне по силам собрать в домашних условиях при наличии базовых навыков электроники. Экспериментируя с различными параметрами, можно добиться стабильной левитации объектов и создать эффектный демонстрационный прибор.
Набор для пайки «Магнитный левитатор»
Левитация — это явление преодоления гравитации, при котором тело парит в воздухе. Несмотря на то, что тему левитации зачастую используют фантасты, в реальном мире уже существуют технологии левитации. Одна их таких технологий — магнитная левитация.
Устройство для динамической магнитной левитации состоит из электромагнитов, постоянных магнитов, датчиков магнитного поля и электронной схемы с микроконтроллером. Будучи включенным, левитатор заставляет удерживать в воздухе магнит и небольшие предметы, которые могут быть к нему прикреплены.
Набор рассчитан для людей имеющих некоторый опыт SMD пайки и умеющих паять компоненты формата 0805 и SOIC.
Чтобы спаять устройства понадобится паяльник, немного припоя и флюс, жидкий или гелевый. Помимо принадлежностей для пайки потребуется тонкая плоская отвертка для калибровки левитатора перед первым использованием.
Если чего-то не хватает, вы можете приобрести это у нас в магазине RobotClass:
В корзину
В корзину
В корзину
В корзину
В корзину
В корзину
Состав набора
- плата
- набор магнитов и катушек индуктивности
- набор стоек с гайками
- набор винтиков для фиксации катушек индуктивности
- 2 конденсатора 220мкф, 16 вольт
- 3 датчика Холла
- 4 светодиода
- гнездо питания 5.5*2.1
- операционный усилитель LM358
- драйвер L293DD
- микроконтроллер STC 8h2K28
- подстроечный резистор 104
- стабилизатор напряжения 78M05
- резисторы 0805 330 Ом
- резисторы 0805 100 кОм
- резисторы 0805 4.7 кОм
- резисторы 0805 0 Ом (перемычка)
- конденсаторы 0805 0.1мкф
Резисторы
- 330 Ом — R7,R8,R10,R11
- 4.
7 кОм — R1,R2 - 100 кОм — R3,R4
- 0 Ом — R6
7 кОм — R1,R2Светодиоды
Следующий шаг: светодиоды LED1-LED4
Обратите внимание на полярность светодиода. Зеленый треугольник указывает на сторону с отрицательной полярностью светодиода.Конденсаторы
На плате есть всего один конденсатор на 0,1 мкФ, площадка C3.
Микросхема драйвера
Этот драйвер необходим для работы с электромагнитами.
Обратите внимание, что у многовыводных чипов, как правило, на корпусе имеется маленькая точка, указывающая на первый контакт на чипе. Эту точку нужно совместить с аналогичной точкой на рисунке посадочной площадки на плате.
Микроконтроллер STC8h2K28
У микросхемы целых 32 ножки! Очень аккуратно припаиваем каждую. Так же можно опробовать метод пайки, называемый волной припоя.
Микросхема LM358
Это операционный усилитель в корпусе SOIC-8. Припаиваем его на место так, чтобы точка на микросхеме совпала с меткой на плате.
Стабилизатор напряжения 78M05
Этот стабилизатор преобразует подаваемые на вход 12 Вольт в 5 Вольт для питания электроники.
Электролитические конденсаторы
Теперь электролиты. Обратите внимание, что снизу конденсатора один край имеет скошенные углы указывающие на расположение положительного контакта, а на плате на шелкографии нарисован такой же силуэт указывающий на то какой стороной нужно размещать конденсатор на плате.
С верхней стороны конденсатора также имеется метка указывающая на отрицательный контакт.
Должно получиться вот такПодстроечные потенциометры
Размещаем подстроечные резисторы. Обратите внимание на то что на плате отмечено с какой стороны должен находиться регулировочный винт резистора.
Гнездо питания
Припаиваем гнездо питания.В результате должно получиться такая платаС мелкой частью схемы разобрались, пришло время заняться расстановкой электромагнитной частью установки.
Установка электромагнитов
Продеваем «усы» катушки в отверстия, а с нижней стороны платы фиксируем катушку винтом.Должно получиться примерно так…
Датчики магнитного поля
Припаиваем датчик Холла.
Обратите внимание что датчик должен располагаться так чтобы сторона со скошенными углами была направлена к черточке, как это сделано на фото.Сам же датчик по высоте должен располагаться примерно посередине катушки. В идеале, он должен быть на 2-3мм ниже чем расположено на фото. Датчик находящийся рядом с надписью «Y+» должен быть подогнут на 90 градусов и располагаться примерно по центру платы. По высоте он должен быть примерно на уровне с остальными датчиками.Остальные электромагниты
Теперь можно закрепить остальные катушки.«Усы» катушек припаиваются залуженными концами к отверстиям. Обрезать их не рекомендую — лак довольно прочный и плохо обгорает от паяльника. Лучше вытащить лишнюю часть проводков обратно и там их аккуратно уложить.Установка постоянных магнитов
Теперь монтируем магниты. Берем магниты среднего размера. Их должно быть 8 штук. разделяем на их на 4 группы по 2 штуки в каждом, вставляем винт и фиксируем их в плате на гайку.Должно получиться вот так.В наборе должно остаться еще три неиспользованных магнита: Два больших, но разной толщины и один маленький.
Они должны быть собраны как на фото.Включение и проверка
Теперь можно включить питание. Блок питания 12 Вольт с током 1-2 Ампера должен подойти.
Магнит далеко — ничего не происходитМагнит близко — плата начинает переливаться огнями светодиодов, а сам магнит начинает отклонять к какому-либо из магнитов на плате. Что ж, самая простая часть набора закончилась, теперь нужно откалибровать левитатор!Калибровка левитатора
Как вы уже могли обратить внимание в процессе сборки, на плате есть подписи «X+», «X-«, «Y+», «Y-» и датчики по центру что может напомнить вам двумерную координатную сетку к которой центр координат находился бы в центре области с катушками.
Эта картинка поможет понять что я имею в виду.Но сейчас левитатор еще не откалиброван и если поместить в него магнит, он не будет висеть в воздухе, а быстро притянется к одному из магнитов.
Есть два потенциометра позволяющие его задать. Рядом с ними указано какой в какую сторону крутить регулятор чтобы совместить центр «магнитного» центра координат и центра платы.
Она надевается на катушки индуктивности. Затем в нее помещается магнит и он сразу начинает упираться в стенку. По направлению в которое отклоняется магнит можно понять куда именно смещена калибровка магнитного поля относительно центра.
Например, магнит притягивается в левый верхний угол относительно центра координат. То есть, значение Y больше чем нужно, а X — наоборот меньше. В таком случае нужно крутить регулятор оси Y нужно будет прокрутить против часовой стрелки, а регулятор оси X — по часовой стрелке.
После некоторого время уделенного настройке вы начнете ощущать как магнит отзывается на ваши манипуляции и станет отклоняться все меньше и меньше. В конце концов он зависнет в одной точке, а вы сможете положить на него какой-нибудь груз как это изображено в начале статьи.
Магнитная левитация своими руками по простой схеме. Создаем эффект левитации с помощью ардуино Магнитная левитация своими руками
Левитрон — это игрушка, демонстрирующая левитацию крутящегося волчка, в котором расположен неодимовый магнит над ферритовым магнитом большего деаметра. Выглядит это удивительно!Материалы для изготовления Левитрона
Итак, нам понадобится для изготовления игрушки три магнита в форме колец, обладающие достаточной мощностью. Вполне подойдут для нашей цели магниты из низкочастотных динамиков, срок службы которых давно истек. Для того чтобы сделать волчок, будет нужен неодимный магнит. Взять его можно из динамика, на котором имеется надпись«Neodium transducer». Применяются подобные динамики в сотовых. Самый сильный постоянный магнит сегодня – это неодимный, созданный из сплава, в который входят неодим, бор и железо. Высокая температура негативно повлияет на него, поэтому этот магнит следует беречь от нагревания. Итак, магнит из сотового телефона может оказаться двух видов – в виде круглой пластинки или же в виде кольца.
Кольцевой магнит одевается на сам волчок строго по центру, а магнит в форме таблетки приклеивается на ось волчка снизу. Материалом для самого волчка должен служить легкий материал, такой как композит или пластмасса.Настройка левитрона
К настройке следует подойти с особой скрупулезностью, ведь эта часть работы имеет решающее значение и является наиболее трудоемкой. Кольцевые магниты должны быть соединены между собой разнополярными сторонами. Сверху на них следует установить пластину (не из металла) толщиной до 1 см. Волчок аккуратно будет установлен в основание левитрона – центр магнита. Если Вы заметили, что волчок отклоняется в сторону, значит, магнит нужно заменить на другой, с большим диаметром.Чтобы запустить волчок, понадобятся еще несколько элементов, с помощью которых можно будет регулировать толщину платформы, чтобы достичь нормального вращения волчка. Нам понадобится пластика из оргстекла с бумажными листами. Если волчок крутится нормально, начинаем плавно приподнимать платформу, пока он не взлетит вверх.
Если наш волчок подлетает с излишней стремительностью, следует увеличить его вес. Если же он отклоняется в одну сторону, то исправить ситуацию можно, подложив бумажные листы под противоположную. Эти действия позволяют настроить основу нашей игрушки, так чтобы она находилась четко на уровне моря.
И видео с левитронами…
Здесь рассказано и показано, как сделать крутой левитрон своими руками!
Эту поделку меня вынудили собрать в универе:)
Делал я её в паре с одногруппником, задачей которого было сделать чумовой корпус, а с меня — электронную начинку.
Насколько всё классно получилось — судите сами, пишите комментарии, интересно будет почитать, обсудить.
Не помню, как именно мы пришли именно к идее сделать левитрон, тема поделки была вольная. Конструкция вроде и простая, но глаз притягивает.
Вообще сам левитрон — устройство, которое поддерживает какой-либо предмет в среде, которая никак не соприкасается с какой-либо поверхностью, кроме как через воздух.
В данном случае электроника заставляет парить магнит, а магнит уже можно приклеить к, например, банке из-под вкусного недорогого напитка:)
Если хорошенько поискать в интернете, то можно увидеть много разных вариантов электромагнитного левитрона, например:
Их можно условно разделить на подвесной и отталкивающий. Если в первом случае необходимо просто компенсировать силу тяжести, то во втором ещё и смещение в горизонтальной плоскости, так как согласно теореме Ирншоу «всякая равновесная конфигурация точечных зарядов неустойчива, если на них кроме кулоновских сил притяжения и отталкивания ничто не действует.» — цитата из вики.
Из этого вытекает, что подвесной левитрон проще в изготовлении и настройке, если таковая вообще необходима. Сильно заморачиваться не хотелось, поэтому для универа сделали подвесной левитрон, о котором здесь идёт речь, а отталкивающий уже делал для себя любимого:) О нём в другой статье будет написано. Чуть позднее удалю этот текст и дам тут ссылку на него.
В свою очередь все подвесные левитроны можно так же условно разделить на цифровые и аналоговые по способу удержания предмета на одном расстоянии. А по типу датчиков их можно разделить на оптические, электромагнитные, звуковые и, наверное, всё.
То есть сигнал о расстоянии магнита до левитрона мы получаем аналоговый, а корректируем силу воздействия на магнит уже цифровым способом. Hi-tech, однако.
Сама идея была позаимствована на сайте geektimes, а печатная плата была изготовлена уже персонально под наш набор деталей. Так же в исходном проекте были использованы трёхвыводные датчики SS49 , но сроки были весьма сжатые, у нас они стоили мягко говоря неоправданно дорого ($4 за штуку против $6 за 10 штук в китае — ссылка для примера), поэтому мы использовали четырёхвыводные датчики Холла. Пришлось изменить схему и внести конструктивные дополнения в устройство. Так же для большей понтовости был добавлен блок светодиодов, которые плавно загораются при поднесении магнита, то есть когда левитрон начинает работать и плавно выключаются, когда магнит убирают.
Собственно, схема левитрона на четырёхвыводных датчиках:
И схема левитрона на трёхвыводных датчиках и более простой подсветкой:
Принцип действия довольно прост. Катушка, являющаяся электромагнитом при подаче питания притягивает магнит — предмет притягивается. Датчик, прикреплённый между магнитом и катушкой фиксирует увеличение магнитного потока, что означает приближение магнита. Электроника это отслеживает и отключает катушку от источника напряжения. Магнит начинает падать под действием силы тяжести. Датчик фиксирует уменьшение магнитного потока, что сразу же обнаруживается электроникой и на электромагнит подаётся напряжение, магнит притягивается — и так происходит очень часто — около 100 тысяч раз в секунду. Возникает динамическое равновесие. Человеческий глаз не успевает заметить этого. Частота генератора задаётся резистором и конденсатором на выводах 5 и 6 микросхемы TL494.
Второй датчик на другой стороне электромагнита нужен для того, чтобы компенсировать магнитное поле, создаваемое самой катушкой.
То есть, если бы не было этого второго датчика — при включении электромагнита система бы не могла отличить интенсивность магнитного поля неодимового магнита от магнитного поля, создаваемого самим электромагнитом.
Итак, мы имеем систему двух датчиков, сигнал с которых поступает на операционный усилитель в дифференциальном включении. Это значит, что на выходе операционного усилителя появляется лишь разность напряжений, получаемых с датчиков.
Для примера. На одном из датчиков на выходе напряжение 2,5 В, а на другом — 2,6 В. На выходе будет 0,1 В. Этот дифференциальный сигнал находится на выводе 14 микросхемы LM324 по схеме.
Далее этот сигнал поступает на два следующих операционных усилителя — OP1.1, OP 1.3, выходные сигналы которых через диодный вентиль идут на 4 вывод микросхемы TL494. Диодный вентиль на диодах D1, D2 пропускает только одно из напряжений — то, которое будет больше по номиналу. Вывод №4 ШИМ контроллера рулит следующим образом — чем выше напряжение на этом выводе — тем меньше скважность импульсов.
Резистор R9 предназначен для того, чтобы в ситуации, когда на входах диодного вентиля напряжения меньше 0,6 В — вывод №4 был однозначно притянут к земле — при этом ШИМ будет выдавать максимально большую скважность.
Вернёмся к операционным усилителям OP1.1, OP 1.3. Первый служит для выключения ШИМ контроллера, пока магнит находится на достаточно большом расстоянии от датчика, чтобы катушка не работала на максимуме вхолостую.
С помощью OP 1.3 задаём коэффициент усиления дифференциального сигнала — по сути задаёт глубину обратной связи (ОС). Чем сильнее обратная связь — тем сильнее система будет реагировать на приближение магнита. Если глубина ОС не достаточна — магнит можно будет поднести вплотную, а прибор не начнёт снижать мощность, накачиваемую в электромагнит. А если глубина ОС будет слишком большая — то скважность начнёт падать до того, как сила притяжения магнита сможет его удерживать на этом расстоянии.
Переменный резистор P3 ставить не обязательно — он служит для настройки частоты генератора.
OP1.2 является генератором напряжения 2,5 В, необходимый для четырёхвыводных датчиков. Для трёхвыводных датчиков типа SS49 он не нужен.
Забыл упомянуть о элементах C1, R6 и R7. Их фишка в том, что постоянный сигнал здесь урезается в 10 раз за счёт резисторов, а переменный за счёт конденсатора спокойно проходит дальше, тем самым достигается упор работы схемы на резкие изменения расстояния магнита до датчика.
Диод SD1 предназначен для гашения обратных выбросов в момент отключения напряжения на электромагните.
Узел на T2 позволяет плавно включать и выключать светодиодную линейку при появлении импульсов на электромагните.
Перейдём к конструктивному исполнению.
Одним из ключевых моментов в левитроне является электромагнит. Мы делали каркас на основе какого-то строительного болта, на котором были вырезаны круглые бортики из фанеры.
Магнитный поток здесь зависит от нескольких ключевых факторов:
- наличие сердечника;
- геометрия катушки;
- ток в катушке
Если проще, то чем больше катушка и больший ток течёт в ней — тем сильнее она притягивает магнитные материалы.
В качестве обмотки использовали провод ПЭЛ 0,8 мм. Мотали на глаз, пока размеры катушки не показались внушительными. Получилось следующее:
Найти необходимый провод в наших краях может не получиться, однако вполне легко находится в интернет магазинах — провод 0,4 мм для намотки катушки .
А пока моталась катушка была подготовлена и вытравлена плата. Делалась по технологии ЛУТ, рисунок платы был сделан в программе Sprint LayOut. Скачать плату левитрона можно по ссылке .
Травилась плата в остатках аммония персульфата, пустая банка которого была успешно применена далее в этом проекте:)
Хочу отметить, что размещение деталей, а так же разводка дорожек подразумевают очень аккуратную пайку, так как легко наделать соединений там, где их быть не должно. Если таковых навыков нету — вполне дозволительно это сделать компонентами больших размеров на макетной плате, типо такой , а соединения выполнять с помощью проводов с обратной стороны.
По итогу плата получилась такая:
Плата очень эргономично вписалась в габариты катушки и была прикреплена прямо на неё с помощью могучего термоклея, тем самым превращаясь в единый моноблок — подключил питание, настроил и система работает.
Но это всё было до того, как был готов электромагнит. Плата была сделана немного раньше и чтобы хоть как-то протестировать работоспособность устройства была временно подключена менее габаритная катушка. Первый результат порадовал.
Датчики, как уже писалось выше, применены от систем слежения положения BLDC двигателей, четырёхвыводные. Так как не удалось найти на них документацию пришлось опытным путём выяснять, какие выводы за что отвечают. Форм-фактор получился такой:
Тем временем подоспел крупногабаритный электромагнит. Эта штука вселяла большую надежду:)
Первые испытания с большим электромагнитом показали довольно большое рабочее расстояние. Тут есть один нюанс — датчик, который расположен на стороне неодимового магнита должен быть немного дальше от катушки для уверенного срабатывания электроники.
Последнее фото больше напоминает некий космический спутник. Кстати, именно так и можно было бы оформить этот левитрон. И у тех, кто намерен повторить конструкцию — всё впереди:)
В качестве левитирующего предмета было решено использовать банку прохладительного напитка. Лепим на двухсторонний скотч магнит к банке, проверяем.
Работает прекрасно, в целом, устройство можно считать готовым. Осталось внешнее оформление. Из брусков и палок была сделана опорная балка, корпус нашего моноблока был выполнен из той самой пустой пластиковой банки из-под аммония персульфата. Из моноблока выходит всего два провода на питание, как и задумывалось.
К этому моменту уже была напаяна навесным монтажом схема плавного включения линейки светодиодов, сама линейка успешно примонтирована на вездесущий термоклей.
В качестве блока питания выступает позаимствованный у какого-то принтера блок, переделанный с 42 В на 12 В.
Внешний вид блока питания тоже покажу:)
Далее из фанеры была сделана подставка, в котором помещался блок питания и разъём для подключения 220 В.
Наверху была наклеена матерчатая ткань для красоты, вся конструкция окрашена в жёлто-чёрный цвет. Банку поменяли, так как в ходе экспериментов она немного помялась.
Из этого всего помимо эффекта левитации получился ещё очень даже замечательный ночник.
Видео добавлю чуть позднее, а пока в довершение всему хочу сказать, что мою конструкцию легко повторил 13-летний учащийся моего радиокружка.
Пока ещё внешний вид до законченного варианта не доведён, но электронная начинка работает как положено. Фото его конструкции:
Принцип действия игрушки левитрон, которая наглядно демонстрирует состояние невесомости, основывается на действии магнитного поля, удерживающего предметы незначительного размера в воздухе.
Такие игрушки, к сожалению, пока не производится отечественной промышленностью, так что спрос на них не может быть удовлетворен. Есть, конечно, возможность заказать левитрон из-за рубежа, но стоимость игрушки (и так довольно высокая – 35 долларов) существенно увеличивается за счет цены доставки.
Но зато ничто не может помешать сделать левитрон собственноручно одним из двух известных способов: на электромагните или на постоянных магнитах.
Второй из указанных способов значительно проще первого, к тому же не потребуются специфические знания в области физики, да и электрическое питание этому устройству также не нужно.
Материалы для изготовления Левитрона
Итак, нам понадобится для изготовления игрушки три магнита в форме колец, обладающие достаточной мощностью. Вполне подойдут для нашей цели магниты из низкочастотных динамиков, срок службы которых давно истек.
Для того чтобы сделать волчок, будет нужен неодимный магнит. Взять его можно из динамика, на котором имеется надпись»Neodium transducer». Применяются подобные динамики в сотовых. Самый сильный постоянный магнит сегодня – это неодимный, созданный из сплава, в который входят неодим, бор и железо. Высокая температура негативно повлияет на него, поэтому этот магнит следует беречь от нагревания.
Итак, магнит из сотового телефона может оказаться двух видов – в виде круглой пластинки или же в виде кольца. Кольцевой магнит одевается на сам волчок строго по центру, а магнит в форме таблетки приклеивается на ось волчка снизу.Материалом для самого волчка должен служить легкий материал, такой как композит или пластмасса.
Настройка левитрона
К настройке следует подойти с особой скрупулезностью, ведь эта часть работы имеет решающее значение и является наиболее трудоемкой. Кольцевые магниты должны быть соединены между собой разнополярными сторонами. Сверху на них следует установить пластину (не из металла) толщиной до 1 см. Волчок аккуратно будет установлен в основание левитрона – центр магнита. Если Вы заметили, что волчок отклоняется в сторону, значит, магнит нужно заменить на другой, с большим диаметром.
Чтобы запустить волчок, понадобятся еще несколько элементов, с помощью которых можно будет регулировать толщину платформы, чтобы достичь нормального вращения волчка.
Нам понадобится пластика из оргстекла с бумажными листами. Если волчок крутится нормально, начинаем плавно приподнимать платформу, пока он не взлетит вверх.
Если наш волчок подлетает с излишней стремительностью, следует увеличить его вес. Если же он отклоняется в одну сторону, то исправить ситуацию можно, подложив бумажные листы под противоположную. Эти действия позволяют настроить основу нашей игрушки, так чтобы она находилась четко на уровне моря.
Магнитная левитация всегда выглядит впечатляюще и завораживающе. Такое устройство сегодня можно не только купить, но и сделать самому. И для того, чтобы создать такое устройство магнитной левитации не обязательно тратить на это много денег и времени.
В данном материале будет представлена схема и инструкция по сборке магнитного левитатора из недорогих компонентов. На саму сборку уйдет не более двух часов.
Идея данного устройства под названием левитрон очень проста. Электромагнитная сила поднимает в воздух кусок магнитного материала, а для того, чтобы создать парящий эффект, происходит поднятие и опускание объекта в очень малом диапазоне высот, но с очень большой частотой.
Чтобы собрать левитрон понадобятся всего лишь семь компонентов, включая катушку. Схема устройства магнитной левитации представлена ниже.
Итак, как мы видим по схеме, помимо катушки нам понадобятся полевой транзистор, например, IRFZ44N или другой подобный MOSFET, диод HER207 или что-то вроде 1n4007, резисторы 1 КОм и 330 Ом, датчик Холла A3144, а также опционально индикаторный светодиод. Катушку можно сделать самостоятельно, для этого потребуется 20 метров провода диаметром 0.3-0.4 мм. Для питания схемы можно взять зарядное устройство 5 В.
Чтобы сделать катушку, нужно взять основу с размерами, показанными на следующем рисунке. Для нашей катушки будет достаточно намотать 550 витков. Закончив намотку, катушку желательно заизолировать какой-нибудь изолентой.
Теперь запаяйте почти все компоненты кроме датчика Холла и катушки на небольшой плате. Датчик Холла поместите в отверстие катушки.
Зафиксируйте катушку так, чтобы она была над поверхностью на некотором расстоянии.
После этого на данное устройство магнитной левитации можно подать питание. Возьмите небольшой кусочек неодимового магнита и поднесите его к низу катушки. Если все сделано правильно, то электромагнитная сила подхватит его и будет удерживать в воздухе.
Если у вас это устройство не работает должным образом, то проверьте датчик. Его чувствительная часть, то есть плоская сторона с надписями должна быть параллельно земле. Также для левитации форма таблетки, которая присуща большинству продаваемых неодимовых магнитов, не является самой удачной. Чтобы центр тяжести не «гулял», нужно перенести его на дно магнита, прикрепив к нему что-нибудь не слишком тяжелое, но и не слишком легкое. Например, можно добавить кусок картона или плотной бумаги, как на первом изображении.
На просьбу подарить вам на Новый год антигравитацию Дед Мороз не должен отвечать «Миссия невыполнима». Услышите такой ответ, знайте — Дед поддельный. Потому что научные игрушки с элементами антигравитации существуют и не первый год продаются по $30-60.
Есть в Сиэтле компания под предобрым названием «Очаровательные игрушки и подарки» (Fascinations Toys and Gifts). Очарование её продукции в том, что поначалу она кажется нереальной. Правда, в отличие от фокусников, создатели необычных сувениров охотно раскрывают свои секреты.
Прежде всего, хочется сказать о «Левитроне» (Levitron) . Перед нами нечто вроде пепельницы (будем называть её основой) над которой висит в воздухе и крутится волчок. Антигравитационный такой приборчик. Развлекает «Левитрон» следующим образом:
Вы берёте в руку идущую в комплекте пластину и держите её над основой. Ставите на пластину сверху волчок и сильно раскручиваете его указательным и большим пальцами.
Затем пластину медленно поднимают, потом опускают и убирают прочь — гироскоп остаётся висеть в воздухе, вращаясь и немного покачиваясь.
Штука хорошая, но в хозяйстве практически бесполезная (фото hobbytron.net).
Никакого электричества игрушка не требует. Здесь использованы постоянные магниты, размещённые как в основе, так и в гироскопе.
С точки зрения классической физики невозможно добиться устойчивости двух отталкивающихся магнитов, один из которых плавает над другим.
Специалисты же из Fascinations объясняют, что им удалось найти исключение из правил.
Точнее, его нашёл изобретатель Рой Хэрриген (Roy M. Harrigan) и запатентовал в мае 1983 года.
Как вы догадались, вращение удерживает верхний магнит от опрокидывания. Но что мешает ему скользить боком и слететь с магнитной подушки?
Нижний магнит, и его поле соответственно, имеет сложную форму. И при отклонении волчка от центра возникает сила, подталкивающая его обратно в точку равновесия.
Так выглядит «Левитрон», сделанный своими руками (фото hcrs.at).
Сила эта очень мала и потому запуск «Левитрона» потребует тренировки.
Равновесие в этой системе настолько тонкое, что на него влияют температура в комнате или даже небольшие колебания в земном магнетизме.
В комплект игрушки входит набор из 5 грузиков — весом от 3 до 0,1 грамма.
Их комбинацией достигается равновесие.
Регулируемые ножки основы позволяют установить её точно горизонтально, да, к тому же, необходимо соблюдать определённую ориентацию на стороны света.
Наконец сам процесс подъёма и удаления пластины с вращающимся гироскопом требует чрезвычайной осторожности. И, чем быстрее вы сможете закрутить волчок, тем дольше он будет парить.
Если левитирующий волчок вас в должной степени очаровал, новаторы из Сиэтла готовы предложить вам дополнительные аксессуары к «Левитрону».
Например, «Перпетуатор» (Perpetuator), на этот раз уже подключаемый к розетке. В отличие от обычной основы, здесь добавлены электромагнитные поля, которые поддерживают вращение волчка, так что он может висеть над вашим столом неделями.
Другая антигравитационная игрушка называется Art Bank . Эта коробка, внутри которой левитируют теннисный шарик, модель самолёта, монетка или фантик.
Кроме того, имеется «летающий глобус» — Amazing Anti-Gravity Globes .
Антигравитационный глобус — действительно вещь (фото fascinations.
com).
Ещё одно «физическое» творение Fascinations — легкие и прозрачные водопады (Gosammer Falls). Это целая коллекция водопадиков, так сказать, для дома и офиса.
Упоминания они заслуживают потому, что в отличие от множества аналогов, демонстрируют интересный эффект.
Вода в них льётся широкой и тонкой плёнкой, которая ни разу не разрывается, ни в одном месте. Как это возможно?
Вода, выливаясь даже из тонкой протяжённой щели, стремится собраться в более-менее компактную струю, а если это невозможно — разрывается на отдельные потоки, дробится на капли.
ОШИБКА — 404 — НЕ НАЙДЕНА
- Главная
- ФНОРД
Наши серверные гномы не смогли найти страницу, которую вы ищете.
Похоже, вы неправильно набрали URL-адрес в адресной строке или перешли по старой закладке.
Возможно, некоторые из них могут вас заинтересовать?
Макет — Классический
Осталось всего 4! ПРТ-00112
10,95 $
17
Избранное Любимый 28
Список желаний
Щелочная батарея Panasonic — AA
В наличии ПРТ-15201
Избранное Любимый 2
Список желаний
МИКРОЭ CAN FD 4 Click
Нет в наличии DEV-19464
14,95 $
Избранное Любимый 0
Список желаний
МИКРОЭ Холл Current 2 Click
Нет в наличии СЕН-20004
18,95 $
Избранное Любимый 0
Список желаний
Близкое и индивидуальное измерение расстояния
11 февраля 2022 г.
Датчик расстояния SparkFun VL53L4CD Qwiic вместе с новой трюмной помпой 500GPH!
Избранное Любимый 0
Не переключайте этот канал!
20 мая 2022 г.
Или давайте, мы не ваши родители. На этой неделе у нас есть новый 8-канальный переключатель уровня, версия нашего знаменитого OpenLog Artemis и несколько новых кабелей USB-C, и мы посмотрим, на что способен SparkX!
Избранное Любимый 0
Руководство по подключению несущей платы Qwiic
18 марта 2021 г.
Несущая плата Qwiic — это новейший способ быстрого прототипирования с включенным разъемом M.2 для замены процессорных плат и разъемами Qwiic для простого подключения устройств I2C.
Избранное Любимый 0
- Электроника SparkFun®
- 6333 Dry Creek Parkway, Niwot, Colorado 80503
- Настольный сайт
- Ваш счет
- Авторизоваться
- регистр
Beaty 1994 
сделал, поэтому вам нужно будет возиться со схемой, чтобы адаптировать ее к вашему
части. Либо так, либо наматывать катушки вручную! 
) 
Видеть
http://amasci.com/supliers.html
на моем сайте ищите Mouser или Jameco. 
12-катушечный, двухрельсовый аппарат был лучше, но все еще нестабилен. Размещение оптом
медь или алюминий возле плавающего магнита (медный стержень или толстая пластина,
или даже пачки копеек) может демпфировать Э/М и частично предотвращать
качающееся движение.
(Подобно
полюса отталкиваются, поэтому северный полюс на конце катушки отталкивает север
полюс на магните.) Два противоположно направленных магнитных поля компенсируют
к нулю прямо между магнитом и катушкой, прямо там, где Холл
датчик сидит. Если северный полюс стержневого магнита станет еще ближе, Холл
датчик скажет электромагниту отталкивать стержневой магнит еще больше
сильно. Если вместо этого мы держим полюс «S» стержневого магнита рядом с
датчик, средний ток в электромагните изменится на противоположный, и полоса
магнит все равно будет отталкиваться. Это система отрицательной обратной связи, основанная на
естественный генератор и широтно-импульсная модуляция. Круто, а? 
Это как
противоположное трению. Устройство имеет
небольшая «отрицательная стабильность». Если вы можете заставить магнит перестать двигаться
сначала колебания будут нарастать очень медленно или не нарастать вообще.
И если у вас все это получится, вы станете экспертом в области линейного управления.
теория и пропорциональные системы управления движением! 
