👨‍👧 ⏺️ 🎁 كيفية تجميع الليفيترون التناظري بنفسك 🦗 🎛️ 🧑🏿‍🤝‍🧑🏼

0. مقدمة

قرأت جميع أنواع الإنترنت هنا وقررت بناء ليفيترون خاص بي ، دون أي هراء رقمي. سيتم التنفيذ قبل الانتهاء من سرد طلبك. أنا نشر آلام الإبداع في العرض العام.

1. وصف موجز

Levitron هو جهاز يحافظ على جسم في حالة توازن مع قوى الجاذبية باستخدام مجال مغناطيسي. من المعروف منذ فترة طويلة أنه من المستحيل رفع جسم باستخدام الحقول المغناطيسية الثابتة. في الفيزياء المدرسية ، كان هذا يسمى حالة التوازن غير المستقر ، على ما أذكر. ومع ذلك ، بعد أن أنفقت القليل من الرغبة والمعرفة والجهد والمال والوقت ، فمن الممكن رفع شيء ديناميكيًا باستخدام الإلكترونيات كملاحظات.

اتضح هذا:

2. الدائرة الوظيفية

تصدر أجهزة الاستشعار الكهرومغناطيسية الموجودة في نهايات الملف جهدًا يتناسب مع مستوى الحث المغناطيسي. في حالة عدم وجود مجال مغناطيسي خارجي ، ستكون هذه الفولتية نفسها بغض النظر عن حجم تيار الملف.

إذا كان هناك مغناطيس دائم بالقرب من المستشعر السفلي ، فإن وحدة التحكم ستولد إشارة تتناسب مع مجال المغناطيس ، وتضخمها إلى المستوى المطلوب وتحيلها إلى PWM للتحكم في التيار من خلال الملف. وهكذا ، تنشأ ردود الفعل ويولد الملف مثل هذا المجال المغناطيسي الذي سيحافظ على المغناطيس في حالة توازن مع قوى الجاذبية.

شيء غامض ، تحول كل شيء ، سأحاول بشكل مختلف:
- لا يوجد مغناطيس - الحث في نهايات الملف هو نفسه - إشارة المستشعرات هي نفسها - وحدة التحكم تولد إشارة الحد الأدنى - يعمل الملف بكامل طاقته ؛
- قاموا بإغلاق المغناطيس - الحث مختلف جدًا - الإشارات من المستشعرات مختلفة تمامًا - وحدة التحكم تعطي أقصى إشارة - الملف يتوقف تمامًا - لا أحد يحمل المغناطيس ويبدأ في السقوط ؛
- يسقط بيكونز - يتحرك بعيدًا عن الملف - ينخفض الفرق في الإشارات من المستشعرات - تقلل وحدة التحكم إشارة الخرج - التيار من خلال لفائف - تحريض لفائف - يبدأ المغناطيس في جذب ؛
- يجذب يجذب - يقترب من الملف - يزداد الفرق في الإشارات من أجهزة الاستشعار - وحدة التحكم تزيد من إشارة الخرج - التيار من خلال الملف ينقص - يقلل تحريض الملف - يبدأ المغناطيس في الانخفاض ؛
- معجزة - لا يسقط المغناطيس ولا ينجذب - أو بالأحرى يسقط وينجذب عدة آلاف مرة في الثانية - أي ينشأ توازن ديناميكي - يعلق المغناطيس ببساطة في الهواء.

3. البناء

العنصر الهيكلي الرئيسي هو ملف كهرومغناطيسي (الملف اللولبي) ، والذي يحمل مغناطيسًا دائمًا مع مجاله.

يتم إحكام غلق 78 مترًا من الأسلاك النحاسية المطلية بالمينا بقطر 0.6 مم على إطار بلاستيكي D36x48 ، وتبين أنه في مكان ما حول 600 دورة. وفقًا للحسابات ، بمقاومة 4.8 أوم وإمداد طاقة 12 فولت ، سيكون التيار 2.5 أمبير ، طاقة 30 وات. هذا ضروري لتحديد مصدر طاقة خارجي. (في الواقع ، تبين أن 6.0 أوم ، كان من غير المحتمل أن يقطعوا المزيد من الأسلاك ، بدلاً من توفيرها على القطر.) تم إدخال

نواة فولاذية من مفصل الباب بقطر 20 مم داخل الملف. في نهايته ، بمساعدة مادة لاصقة تذوب على الساخن ، يتم تثبيت المستشعرات ، والتي يجب توجيهها في نفس الاتجاه.

يتم تثبيت الملف المزود بأجهزة استشعار على قوس من شريط الألمنيوم ، والذي يتم توصيله بدوره بالإسكان ، والذي يوجد بداخله لوحة تحكم.

في هذه الحالة يوجد LED ومفتاح ومقبس طاقة.

تؤخذ وحدة تزويد طاقة خارجية (GA-1040U) مع احتياطي طاقة وتوفر تيارًا يصل إلى 3.2 أمبير عند 12V.

كجسم مرفوع ، يمكن استخدام مغناطيس N35H D15x5 مع Coca-Cola لاصق. يجب أن أقول على الفور أن العلبة الكاملة غير مناسبة ، لذلك نقوم بعمل ثقوب في النهايات باستخدام مثقاب رقيق ، ونستنزف مشروبًا قيمًا (يمكنك شربه إذا كنت لا تخاف من الحلاقة) ولصق مغناطيس في الحلقة العلوية.

4. المخطط الأساسي

يتم تغذية الإشارات من المستشعرات U1 و U2 إلى مضخم التشغيل OP1 / 4 ، المتضمن في الدائرة التفاضلية. يتم توصيل المستشعر العلوي U1 بإدخال العاكس ، أما الجزء السفلي U2 إلى غير العاكس ، أي يتم طرح الإشارات ، وعند الإخراج OP1 / 4 نحصل على جهد متناسب فقط مع مستوى الحث المغناطيسي الناتج عن المغناطيس الدائم بالقرب من المستشعر السفلي U2.

إن الجمع بين العناصر C1 و R6 و R7 هو تسليط الضوء على هذا المخطط ويسمح لك بتحقيق تأثير الاستقرار الكامل ، سيتدلى المغناطيس مثل الكرة. كيف تعمل؟ يمر المكون الثابت للإشارة من خلال المقسم R6R7 ويضعف 11 مرة. يمر المكون المتغير عبر مرشح C1R7 بدون توهين. من أين يأتي المكون المتغير؟ يعتمد الجزء الثابت على موضع المغناطيس بالقرب من المستشعر السفلي ، وينشأ الجزء المتغير بسبب تذبذبات المغناطيس حول نقطة التوازن ، أي من تغيير في الموقع في الوقت المناسب ، أي من السرعة. نحن مهتمون بأن يكون المغناطيس ثابتًا ، أي كانت سرعته 0. وبالتالي ، في إشارة التحكم لدينا مكونان - الثابت هو المسؤول عن الموضع ، والمتغير هو المسؤول عن استقرار هذا الموضع.
علاوة على ذلك ، يتم تضخيم الإشارة المعدة بواسطة OP1 / 3. باستخدام المقاوم المتغير P2 ، يتم تعيين الكسب الضروري في مرحلة الضبط لتحقيق التوازن ، اعتمادًا على المعلمات المحددة للمغناطيس والملف.

يتم تجميع مقارن بسيط على OP1 / 1 ، والذي يعطل PWM ، وبالتالي ، الملف عند عدم وجود مغناطيس قريب. شيء مريح للغاية ، لا تقم بإزالة مصدر الطاقة من المخرج إذا قمت بإزالة المغناطيس. يتم تعيين مستوى الاستجابة بواسطة المقاوم المتغير P1.

بعد ذلك ، يتم توفير إشارة التحكم إلى معدل عرض النبض U3. نطاق جهد الخرج هو 12 فولت ، ويتم تعيين تردد نبضات الإخراج بواسطة القيم C2 و R10 و P3 ، وتعتمد دورة العمل على مستوى إشارة الإدخال عند دخل DTC.
يتحكم PWM في تبديل ترانزستور الطاقة T1 ، وهذا بدوره يتحكم في التيار من خلال الملف.

لا يمكن ضبط LED1 ، ولكن يلزم الصمام الثنائي SD1 ، لتصريف التيار الزائد وتجنب الجهد الزائد عند إيقاف تشغيل الملف بسبب الحث الذاتي.

NL1 - هذا هو ملفنا المحلي الصنع ، والمخصص لقسم منفصل.

ونتيجة لذلك ، في وضع التوازن ، ستكون الصورة على النحو التالي: U1_OUT = 2.9V ، U2_OUT = 3.6V ، OP1 / 4_OUT = 0.7V ، U3_IN = 1.8V ، T1_OPEN = 25٪ ، NL1_CURR = 0.5A.

من أجل الوضوح ، أقوم بتطبيق الرسوم البيانية لخاصية النقل ، واستجابة التردد واستجابة الطور ، وأوسيلوجرامس عند خرج PWM والملف.

5. اختيار المكونات

تم تجميع الجهاز من مكونات غير مكلفة وبأسعار معقولة. تبين أن الأسلاك النحاسية WIK06N هي الأغلى ثمناً ؛ مقابل 78 متراً ، دفع WIK06N 1200 روبل ، كل شيء آخر مجتمعة يكلف أرخص بكثير. بشكل عام هناك مجال واسع للتجارب ، يمكنك الاستغناء عن نواة ، يمكنك أن تأخذ سلكًا أنحف. الشيء الرئيسي الذي يجب تذكره هو أن الحث على طول محور الملف يعتمد على عدد المنعطفات والتيار على طولها وهندسة الملف.

يتم استخدام مستشعرات القاعة التناظرية SS496A ذات الخصائص الخطية حتى 840G كمستشعرات المجال المغناطيسي U1 و U2 ، وهذا هو الحال بالنسبة لحالتنا. عند استخدام نظائر ذات حساسية مختلفة ، تحتاج إلى ضبط الكسب في OP1 / 3 ، وكذلك التحقق من الحد الأقصى لمستوى الحث في نهايات ملفك (في حالتنا مع نواة يصل إلى 500 G) ، بحيث لا تدخل أجهزة الاستشعار في التشبع عند ذروة الحمل.

OP1 هو مكبر صوت تشغيلي رباعي LM324N. عندما يكون الملف مغلقًا ، فإنه ينتج 20mV بدلاً من الصفر عند الإخراج الرابع عشر ، ولكن هذا مقبول تمامًا. الشيء الرئيسي هو عدم نسيان الاختيار من بين حفنة من المقاومات 100K الأقرب من القيمة الاسمية الفعلية للتثبيت مثل R1 ، R2 ، R3 ، R4.

تم اختيار الطوائف C1 و R6 و R7 عن طريق التجربة والخطأ كأفضل خيار لتثبيت مغناطيس من عيارات مختلفة (تم اختبار مغناطيس N35H D27x8 و D15x5 و D12x3). يمكن ترك النسبة R6 / R7 كما هي ، ويجب زيادة قيمة C1 إلى 2-5 μF ، في حالة حدوث مشاكل.

عند استخدام مغناطيس صغير جدًا ، قد لا يكون لديك مكاسب كافية ، في هذه الحالة ، قم بخفض تصنيف R8 إلى 500 أوم.

D1 و D2 هما صمامان ثنائي عادي المعدل 1N4001 ، هنا أي مناسبة.

يتم استخدام رقاقة TL494CN الشائعة كمُعدِّل عرض النبضة U3. يتم ضبط تردد التشغيل بواسطة العناصر C2 و R10 و P3 (وفقًا لمخطط 20 كيلو هرتز). النطاق الأمثل هو 20-30 كيلو هرتز ، مع تردد أقل ، تظهر صافرة الملف. بدلاً من R10 و P3 ، يمكنك ببساطة وضع المقاوم 5.6 كيلو.

T1 هو ترانزستور تأثير المجال IRFZ44N ، وسوف يناسب أي سلسلة أخرى من نفس السلسلة. عند اختيار الترانزستورات الأخرى ، قد تحتاج إلى تثبيت مشعاع ، والتركيز على القيم الدنيا لمقاومة القناة وشحن البوابة.
SD1 هو صمام ثنائي من Schottky VS-25CTQ045 ، وهنا أمسك بهامش كبير ، وسيعمل الصمام الثنائي العادي عالي السرعة ، ولكن من المحتمل أن يصبح ساخنًا جدًا.

LED1 هو LED الأصفر L-63YT ، هنا ، كما يقولون ، حسب الذوق واللون ، يمكنك تعيينهم أكثر فأكثر حتى يتوهج كل شيء مع أضواء متعددة الألوان.

U4 هو منظم جهد 5 فولت L78L05ACZ لتشغيل أجهزة الاستشعار ومكبر للصوت التشغيلي. عند استخدام مصدر طاقة خارجي مع خرج إضافي 5 فولت ، يمكنك الاستغناء عنه ، ولكن من الأفضل ترك المكثفات.

6. الخلاصة

كل شيء اتجه كما هو مخطط له. يعمل الجهاز بثبات على مدار الساعة ، ويستهلك 6 وات فقط. لا يتم تسخين الصمام الثنائي ولا الملف ولا الترانزستور. وضعت بضع صور وفيديو نهائي:

7. إخلاء المسؤولية

أنا لست مهندسًا إلكترونيًا أو كاتبًا ، لقد قررت فقط مشاركة تجربتي. ربما يبدو لك شيئًا واضحًا للغاية ، ولكن شيئًا معقدًا للغاية ، ولكن نسيت أن تذكر شيئًا على الإطلاق. لا تتردد في تقديم اقتراحات بناءة للنص ولتحسين المخطط ، بحيث يمكن للأشخاص تكرار ذلك بسهولة إذا كانت هناك رغبة كهذه.

كيفية تجميع الليفيترون التناظري بنفسك