Levitación Magnética
Este es un levitador magnético simple que suspende los objetos de una distancia determinada por debajo de un electroimán. La física detrás de esto es simplemente para proporcionar una fuerza magnética que igual y opuesta a la fuerza gravitacional sobre el objeto. Las dos fuerzas se anulan y el objeto permanece suspendido.Prácticamente esto se hace por un circuito que reduce la fuerza de electroimán cuando un objeto llega a cerrar, y la aumenta cuando el objeto está fuera de rango.
Levitador magnético Infrarrojo
Este circuito funciona mediante la comparación de las señales de los sensores con la primera op-amp y el envío de una tensión proporcional a la diferencia o "error". La señal de error se envía entonces a través de una red de compensación que actúa un filtro de paso alto, lo que permite cambios rápidos en error de pasar más fácil que los cambios lentos. Esto es necesario para estabilizar el bucle de control, y sin ella objetos acaba de revolotear cerca del electroimán debido a que el sistema sea inestable. La señal se amplifica entonces a es la amplitud original, ya que la red de compensación atenuada, y finalmente conduce el transistor Darlington TIP122, que controla la corriente electroimán. Los diodos adicionales alrededor de la transistor son para evitar daños en el transistor. El diodo de señal en las previene inversa de base de polarización de la base, que es perjudicial, mientras que los dos 1N4001 a darle un camino para la corriente de magnetización a fluir cuando el electroimán se desactiva. Los componentes ópticos utilizados no son demasiado crítico, siempre y cuando sus longitudes de onda coinciden bien, y los ángulos de detección / emisión no son demasiado estrechas. Los LEDs IR son TIL38, que son pico 940nm, tienen 15 grados propagación, 35 mW y 100 mA máx. Los detectores son PT204-6B, que son fototransistores IR.
Detalles Constructivos
El detector superior es un detector de referencia y el de abajo detecta cuando un objeto está en la posición de levitación. El detector de objeto debe estar a nivel con el LED IR. El detector de referencia debe ver el diodo IR en todo momento, incluso cuando levitar un objeto. El electroimán debe tener un máximo de 15 ohmios de resistencia, no más y no va a ser capaz de levantar nada. Muy poca resistencia y el transistor tendrán problemas regulación actual electroimán y también disipar más calor. Al construir un electroimán hay dos cosas para recordar. La fuerza magnética es proporcional al número de vueltas y actual. Así que cuando se utiliza cable de cobre la fuerza magnética es aproximadamente proporcional al cuadrado de la potencia disipada en ella, a pesar de su uso práctico. En mi bobina usé 70 metros de 0,45 mm de alambre magneto. La bobina se puede enrollar en casi cualquier barra de metal ferroso, si usted no está preocupado con la eficiencia. Recuerde que el mantenimiento de la superficie de la cara pequeña guardará el objeto centrado mejor. Construir el circuito correctamente es más fácil si se construye en dos partes; parte 1 con los detectores y primer amplificador operacional para asegurarse de que los cambios de salida cuando un objeto se pone en la viga, y luego la parte 2 con el resto. De esta forma será mucho más fácil de solucionar.
El detector superior es un detector de referencia y el de abajo detecta cuando un objeto está en la posición de levitación. El detector de objeto debe estar a nivel con el LED IR. El detector de referencia debe ver el diodo IR en todo momento, incluso cuando levitar un objeto. El electroimán debe tener un máximo de 15 ohmios de resistencia, no más y no va a ser capaz de levantar nada. Muy poca resistencia y el transistor tendrán problemas regulación actual electroimán y también disipar más calor. Al construir un electroimán hay dos cosas para recordar. La fuerza magnética es proporcional al número de vueltas y actual. Así que cuando se utiliza cable de cobre la fuerza magnética es aproximadamente proporcional al cuadrado de la potencia disipada en ella, a pesar de su uso práctico. En mi bobina usé 70 metros de 0,45 mm de alambre magneto. La bobina se puede enrollar en casi cualquier barra de metal ferroso, si usted no está preocupado con la eficiencia. Recuerde que el mantenimiento de la superficie de la cara pequeña guardará el objeto centrado mejor. Construir el circuito correctamente es más fácil si se construye en dos partes; parte 1 con los detectores y primer amplificador operacional para asegurarse de que los cambios de salida cuando un objeto se pone en la viga, y luego la parte 2 con el resto. De esta forma será mucho más fácil de solucionar.
Solución de problemas
Si el levitador no suspende nada, pero se opone "aleteo", tendrá que ajustar la red de compensación. Intente cambiar los valores de resistencia y los valores de condensadores. La red de compensación es el 150K, resistencia de 1K y la tapa 100nF entre op-AMP1 y 2. La disminución del valor de la 150K y / o aumentar el valor de la 1K a menudo resolver los problemas que agitan. A veces los problemas que agitan son causados por el detector de referencia no estar configurado correctamente. Si la bobina no se apaga incluso cuando un objeto se coloca en el haz, compruebe los detectores de referencia y de objetos.
Si el levitador no suspende nada, pero se opone "aleteo", tendrá que ajustar la red de compensación. Intente cambiar los valores de resistencia y los valores de condensadores. La red de compensación es el 150K, resistencia de 1K y la tapa 100nF entre op-AMP1 y 2. La disminución del valor de la 150K y / o aumentar el valor de la 1K a menudo resolver los problemas que agitan. A veces los problemas que agitan son causados por el detector de referencia no estar configurado correctamente. Si la bobina no se apaga incluso cuando un objeto se coloca en el haz, compruebe los detectores de referencia y de objetos.
Yo rescatados un pequeño imán de neodimio de una unidad de CD-ROM, que es bastante potente para su tamaño. El uso de un imán permanente se incrementará la fuerza del electroimán ejerce sobre un objeto, y permitir mayores distancias o los objetos más pesados para ser levitado utilizando la misma cantidad de energía.
Otro método para la detección de la posición del objeto levitado está usando sensores de efecto Hall. Estos son sensores que detectan la intensidad del campo magnético que se encuentran actualmente en, y proporcionan un voltaje de salida que es proporcional a la misma. Sensores de efecto Hall se utilizan a menudo en motores de corriente continua sin escobillas para detectar la posición del rotor, y como tal se pueden encontrar en las unidades de disquete y de disco.Después de experimentar con algunos sensores de efecto Hall rescatados de las unidades de disquete y CD-ROM que encontré son generalmente simétricas dispositivos lineales, 4 pines. Lo que significa que no tienen polaridad definida y pasadores diagonales corresponden a entrada / salida y pares ánodo / cátodo. Los sensores que utilicé en el final se tomaron de un motor de husillo de CD-ROM, ya que la que yo tenía desde una unidad de disquete había sido aplastada. Recuerde que debe protegerse el sensor de objetos de repente siendo atraídos por el electroimán.Yo pegado con resina una cubierta de plástico 2 mm de espesor sobre la mía para mantener la fuerza del impacto se extendió sobre un área mayor. Inicialmente experimenté con un diseño de retroalimentación, pero encontré que no podía estabilizar el sistema. Cantidades desiguales de flujo a través de los dos sensores de la electroimán y sensibilidad reducida cuando en un fuerte campo magnético causados fuerte histéresis en el sistema. Después de un tirar el tablero por la ventana un par de veces que finalmente acepté el principio KISS.
La tensión entre el + y - de salida del sensor de efecto Hall puede oscilar positivo y negativo, pero cuando se hace referencia a tierra uno va a subir y el otro hacia abajo (o lo contrario, dependiendo de la polaridad del campo magnético). Con el fin de obtener una salida de sensor útil las dos tensiones se comparan y amplificadas por un amplificador diferencial. Tendrá que decidir qué polo magnético que desea como positivo, esto se puede cambiar mediante la inversión de los conductores del sensor. Cualquiera que elija, asegúrese de que la salida del LM358 se eleva positivamente a que es el enfoque o la levitador repelerá el objeto! La salida del sensor se compara con la referencia, que se fija a un cierto nivel de error definido. El TL494 se ajustará el ciclo de trabajo del electroimán con el fin de mantener la salida del sensor en el nivel correcto. He añadido una característica de la prima a utilizar hasta el otro amplificador operacional en el LM358, un sensor de temperatura. Está pegado al electroimán, y reducirá el actual imán vez se pone demasiado caliente.Casi innecesario en este modelo, ya que opera de manera muy eficiente. Va a encontrar la potencia máxima no se puede lograr con su electroimán utilizando este circuito. Yo podría levitar objetos al doble de la distancia usando un prototipo anterior, veo la primera imagen de abajo, pero he podido estabilizarlo. No estoy seguro de por qué se limita el poder mucho, pero es suficiente para cargas ligeras.Algunos detalles sobre el electroimán: El núcleo es un M8 (8 mm de diámetro) perno de carruaje de cabeza plana, tomado de mi caja de chatarra. El alambre fue tomado de un inductor PFC, calibre del cable se estima que es de 1 mm de diámetro. Usé todo el alambre disponibles, lo que podría haber sido 50 metros. La resistencia DC del electroimán es 2,4 ohmios. Las dimensiones físicas del electroimán son 2,5cm de largo por 4 cm de diámetro.
Mucha gente tiene problemas para encontrar estos pequeños sensores de efecto Hall simétricas, pero un efecto de sala lineal sensor estándar de tres pines, como la SS495 se puede utilizar en su lugar. Debido a las variaciones en el diseño del sensor de efecto Hall y ciertos valores de los componentes de sensibilidad que ser encontrado a través de la experimentación. He aquí un esquema alternativo que ofrece un sensor de tres pines Excmo.
