In diesem Artikel werden wir die elektronische Bestückung solcher Geräte, das Funktionsprinzip und die Konfigurationsmethode betrachten. Bis jetzt bin ich auf Beschreibungen von fertigen Fabrikprodukten gestoßen, sehr schön und nicht sehr billig. Auf jeden Fall beginnen die Preise bei einer schnellen Suche bei zehntausend Rubel. Ich biete eine Beschreibung eines chinesischen Bausatzes zur Selbstmontage für 1,5 Tausend.
Zunächst muss geklärt werden, worüber genau gesprochen wird. Es gibt sehr viele Magnetschwebebahnen und die Vielfalt der spezifischen Implementierungen ist erstaunlich. Solche Optionen sind, wenn Permanentmagnete aufgrund struktureller Merkmale an denselben Polen zueinander angeordnet sind, für niemanden mehr von Interesse, es gibt jedoch schwierigere Optionen. Zum Beispiel das:
Das Funktionsprinzip wurde wiederholt beschrieben, kurz: Im Magnetfeld des Magneten hängt ein Permanentmagnet, dessen Intensität vom Signal des Hallsensors abhängt.
Der Magnet kippt nicht den entgegengesetzten Pol, da er in einer Attrappe des Globus montiert ist und den Schwerpunkt spürbar nach unten verschiebt. Die elektronische Schaltung des Geräts ist sehr einfach und muss fast nicht konfiguriert werden.
Es gibt Optionen für die Implementierung solcher Projekte auf Arduino, aber dies ist aus der Serie "Warum ist es einfach, wann ist es schwierig".
Dieser Artikel ist einer anderen Option gewidmet, bei der anstelle einer Aufhängung ein Ständer verwendet wird:
Anstelle eines Globus ist eine Blume oder etwas anderes möglich, wie die Fantasie nahelegt. Die Serienproduktion solcher Spielzeuge ist etabliert, aber die Preise gefallen niemandem. Auf den Weiten von Ali Express traf ich eine Reihe von Details,
Das ist ein elektronischer Füllstand. Der Ausgabepreis beträgt 1,5 Tausend Rubel, wenn "Seller`s Metod" ausgewählt ist.
Aufgrund der Ergebnisse der Kommunikation mit dem Verkäufer gelang es mir
, ein Diagramm des Geräts und Anweisungen für die Einrichtung auf Chinesisch zu erhalten. Was mich besonders berührte, war der Link zum Video, wo der Spezialist auch auf Chinesisch ausführlich alles erzählt. In der Zwischenzeit erfordert das zusammengebaute Design eine kompetente und sorgfältige Anpassung. Es ist nicht realistisch, es im laufenden Betrieb zu starten. Aus diesem Grund habe ich beschlossen, das Runet mit Anweisungen in russischer Sprache zu bereichern.
Also in Ordnung. Die Leiterplatte wurde an einem sehr guten Ort hergestellt, es stellte sich heraus, dass sie sogar vierlagig war, was völlig unnötig ist. Die Verarbeitungsqualität in luftiger Höhe und der Siebdruck sind alle intelligent und detailgetreu gemalt. Zunächst ist es bequemer, die Hallsensoren zu löten, und es ist sehr wichtig, sie richtig anzuordnen. Ein Nahaufnahmefoto ist beigefügt.
Die empfindliche Oberfläche der Sensoren sollte halb so hoch sein wie die Magnetspulen.
Der dritte Sensor, der mit dem Buchstaben „G“ gekrümmt ist, kann etwas höher angehoben werden. Übrigens ist seine Position nicht besonders kritisch - sie dient dazu, den Strom automatisch einzuschalten.
Ich würde empfehlen, die Magnete so zu montieren, dass die Schlüsse vom Beginn der Wicklung oben liegen. So stehen sie gleichmäßiger und das Risiko von Stromkreisen ist geringer. Vier Magnete bilden ein Quadrat, es ist notwendig, Diagonalen paarweise zu verbinden. Auf meinem Board wurde eine Diagonale mit X1, Y1 und die andere mit X2, Y2 bezeichnet.
Nicht die Tatsache, dass Sie auf dasselbe stoßen. Das Prinzip ist wichtig: Wir nehmen die Diagonale, wir verbinden die inneren Leitungen der Spulen miteinander, die äußeren in den Stromkreis. Die von jedem Spulenpaar erzeugten Magnetfelder müssen entgegengesetzt sein.
Vier Säulen von Permanentmagneten müssen so befestigt werden, dass sie alle in die gleiche Richtung schauen. Es ist egal, ob Nord- oder Südpol, es ist wichtig, keine Meinungsverschiedenheiten zu haben.
Danach gehen wir ruhig auf die Details ein und kleben sie entsprechend der Siebdrucke auf. Verzinnung und Metallisierung sind hervorragend, das Löten einer solchen Platine ist ein Vergnügen.
Jetzt ist es Zeit, sich mit der Arbeit der elektronischen Schaltung zu beschäftigen.
Ein etwas separater Knoten befindet sich in J3-U5A-Q5. Element J3 ist der Hallsensor, der größer ist als alle anderen und an gebogenen Beinen. Dies ist nichts weiter als ein automatisches Einschaltgerät. Sensor J3 erkennt, dass ein Schwimmer über der gesamten Struktur vorhanden ist. Wir setzen einen Schwimmer - der Strom ist eingeschaltet. Entfernt - ausgeschaltet. Dies ist sehr logisch, da der Betrieb der Schaltung ohne Float seine Bedeutung verliert.
Wenn Sie keinen Strom anlegen, haftet der Schwimmer fest an einer der Magnetsäulen. Bitte beachten Sie: Dies ist richtig, es sollte so sein. Der Schwimmer sollte genau auf diese Seite gedreht werden. Es beginnt sich nur abzustoßen, wenn es sich genau in der Mitte der Struktur befindet. Aber während die Elektronik nicht funktioniert, fällt sie unweigerlich auf einen der Eckpunkte des Quadrats.
Der Regler ist wie folgt aufgebaut: Zwei symmetrische Hälften, zwei Differenzverstärker, empfangen jeweils ein Signal von ihrem Hallsensor und steuern die H-Brücke, deren Last ein Paar Magnetspulen ist.
Einer der Verstärker LM324, beispielsweise U1D, empfängt das Sensorsignal J1, die anderen beiden - U1B und U1C - dienen als Treiber für die durch die Transistoren Q1, Q2, Q3, Q4 gebildete H-Brücke. Während sich der Schwimmer in der Mitte des Quadrats befindet, muss der U1D-Verstärker in Balance sein und beide Arme der H-Brücke sind geschlossen. Sobald sich der Schwimmer in Richtung eines der Magnetspulen bewegt, ändert sich das Signal vom Sensor J1, die Hälfte der H-Brücke öffnet sich und die Magnetspulen induzieren entgegengesetzte Magnetfelder. Einer, der näher am Schwimmer ist, sollte ihn wegdrücken. und welche weiter - im Gegenteil - anziehen. Infolgedessen geht der Schwimmer dahin, wo er herkommt. Wenn der Schwimmer zu weit zurückfliegt, öffnet sich der andere Arm der H-Brücke, die Polarität der Versorgung des Magnetenpaares ändert sich und der Schwimmer bewegt sich wieder in die Mitte.
Die zweite Diagonale der Transistoren Q6, Q7, Q8, Q9 funktioniert genauso. Wenn Sie die Phasenlage der Spulen oder die Installation von Sensoren durcheinander bringen, ist natürlich alles völlig falsch und das Gerät funktioniert nicht.
Aber wer hindert Sie daran, alles richtig zu sammeln?
Nachdem wir die elektronischen Schaltkreise herausgefunden haben, ist die Frage der Abstimmung klarer geworden.
Es ist notwendig, den Schwimmer in der Mitte zu befestigen und die Potentiometer R10 und R22 so einzustellen, dass beide Arme beider H-Brücken geschlossen sind. Sagen wir mal „fix“ - ich war aufgeregt, Sie können den Schwimmer wahrscheinlich mit Ihren Händen halten, genauer gesagt mit einer Hand, und mit Ihrer anderen Hand drehen Sie zwei Multiturn-Widerstände nacheinander. Wie sich herausstellte, handelt es sich bei diesen Widerständen nicht um zufällige Mehrfachdrehungen - es ist buchstäblich eine halbe Drehung bei einer von ihnen, und die Einstellung fliegt. Woher meine Hände wachsen, ist ein Geheimnis, aber bei der Berührung konnte ich die Änderungen im Verhalten des Schwimmers in Abhängigkeit von der Position des Potentiometer-Schiebereglers nicht feststellen. Ich wage anzunehmen, dass der Entwickler die gleichen Schwierigkeiten hatte und deshalb zwei solcher Jumper auf der Platine vorsah.
Sehen Sie oben links und rechts zwei Springer? Sie brechen die Kette zwischen dem Magnetenpaar und der H-Brücke. Sie haben zwei Vorteile: Wenn Sie einen der Jumper entfernen, können Sie eine der Diagonalen vollständig ausschalten, und wenn Sie das Amperemeter anstelle der anderen einschalten, können Sie den Zustand der H-Brücke der anderen Diagonale sehen.
Als lyrischer Exkurs stelle ich fest, dass bei vollständig geöffneten H-Brücken in beiden Diagonalen der Stromverbrauch drei Ampere erreichen kann. Unter solchen Bedingungen ist es sehr schwierig, den Q5-Transistor am Leben zu halten. Glücklicherweise kann es für kurze Zeit einer solchen Belastung standhalten, aber Sie müssen wirklich zwei Multiturn-Widerstände verdrehen, und es ist nicht im Voraus bekannt, wo.
Für die Voreinstellung empfehle ich daher dringend, jede Diagonale einzeln zu bearbeiten: Schalten Sie die zweite mit einem Jumper aus, damit der Q5 nicht raucht.
Da der durch die Magnetspulen fließende Strom die Richtung ändern kann, haben die Chinesen Amperemeter im Haushalt, bei denen der Pfeil vertikal in der Mitte der Skala steht. Und so fühlen sie sich gut und wohl: Sie ziehen Jumper heraus, stecken Amperemeter in die Lücken und drehen leise die Widerstände, bis die Pfeile auf Null gehen.
Ich musste einen Jumper offen lassen und in die Lücke einen weiteren Schalter des alten sowjetischen Testers im Amperemeter-Modus mit einer Messgrenze von 10 Ampere. Wenn sich herausstellt, dass der Strom umgekehrt ist, rollt der betäubte Tester nach links, und ich habe die Schraube geduldig gedreht, bis der Tester auf Null zurückgekehrt ist. Dies ist die einzige Möglichkeit zur Voreinstellung. Dann war es möglich, beide Diagonalen einzuschalten und die Einstellung anzupassen, um maximale Stabilität des Schwimmers zu erreichen. Sie können auch den Gesamtstrom kontrollieren, den das Gerät verbraucht: je geringer dieser ist. je genauer die einstellung.
Aus Gewohnheit druckte ich die Levitron-Hülle auf einem 3D-Drucker. Es stellte sich heraus, dass es für zehntausende nicht so schön war wie für ein fertiges Spielzeug, aber ich interessierte mich für das technische Prinzip, nicht für die Ästhetik.