😝 🤞🏿 🤒 अपने आप को एक एनालॉग लेविट्रॉन कैसे इकट्ठा करें 😂 🈺 📇

0. प्राक्कथन

मैंने यहां सभी तरह के इंटरनेट पढ़े और बिना किसी डिजिटल बकवास के अपना लेविट्रॉन बनाने का फैसला किया। तुरंत पूरा किया हुआ काम। मैंने सार्वजनिक प्रदर्शन पर रचनात्मकता के दर्द को फैलाया।

1. संक्षिप्त विवरण

लेविट्रॉन एक उपकरण है जो चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग करके गुरुत्वाकर्षण बलों के साथ संतुलन में एक वस्तु रखता है। यह लंबे समय से ज्ञात है कि स्थैतिक चुंबकीय क्षेत्रों का उपयोग करके किसी वस्तु को लगाना असंभव है। स्कूल भौतिकी में, मुझे अस्थिर संतुलन की स्थिति कहा जाता था, जैसा कि मुझे याद है। हालांकि, एक छोटी सी इच्छा, ज्ञान, प्रयास, पैसा और समय खर्च करने के बाद, प्रतिक्रिया के रूप में इलेक्ट्रॉनिक्स का उपयोग करके किसी वस्तु को गतिशील रूप से ले जाना संभव है।

यह पता चला:

2. कार्यात्मक सर्किट

कॉइल के सिरों पर स्थित इलेक्ट्रो-मैग्नेटिक सेंसर एक वोल्टेज को चुंबकीय इंडक्शन के स्तर के आनुपातिक रूप से उत्सर्जित करते हैं। बाहरी चुंबकीय क्षेत्र की अनुपस्थिति में, ये वोल्टेज कॉइल करंट के परिमाण की परवाह किए बिना समान होंगे।

यदि निचले सेंसर के पास एक स्थायी चुंबक है, तो नियंत्रण इकाई चुंबक क्षेत्र के लिए आनुपातिक संकेत उत्पन्न करेगा, इसे वांछित स्तर तक बढ़ाएगा और कुंडल के माध्यम से वर्तमान को नियंत्रित करने के लिए इसे पीडब्लूएम तक पहुंचाएगा। इस प्रकार, प्रतिक्रिया उत्पन्न होती है और कॉइल एक ऐसा चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करेगा जो गुरुत्वाकर्षण बल के साथ चुंबक को संतुलन में रखेगा।

कुछ अलग, सब कुछ निकला, मैं अलग तरह से कोशिश करूंगा:
- कोई चुंबक नहीं है - कुंडल के सिरों पर प्रेरण समान है - सेंसर से संकेत समान है - नियंत्रण इकाई एक न्यूनतम संकेत उत्पन्न करती है - कुंडल पूरी शक्ति से काम करता है;
- वे चुंबक को करीब लाए - प्रेरण बहुत अलग है - सेंसर से संकेत बहुत अलग हैं - नियंत्रण इकाई अधिकतम संकेत देती है - कुंडल पूरी तरह से बंद हो जाता है - कोई भी चुंबक को पकड़ता है और यह गिरना शुरू हो जाता है;
- बेकन्स गिरता है - कॉइल से दूर जाता है - सेंसर से सिग्नल का अंतर कम हो जाता है - कंट्रोल यूनिट आउटपुट सिग्नल को कम करता है - कॉइल के माध्यम से करंट बढ़ता है - कॉइल का इंडक्शन बढ़ता है - चुंबक आकर्षित करना शुरू करता है;
- आकर्षित करता है - कॉइल को आकर्षित करता है - सेंसर से संकेतों में अंतर बढ़ता है - नियंत्रण इकाई आउटपुट सिग्नल को बढ़ाती है - कॉइल के माध्यम से वर्तमान घट जाती है - कॉइल की प्रेरण कम हो जाती है - चुंबक गिरना शुरू हो जाता है;
- चमत्कार - चुंबक गिरता नहीं है और आकर्षित नहीं होता है - या बल्कि, यह गिरता है और प्रति सेकंड कई हजार बार आकर्षित होता है - अर्थात, एक गतिशील संतुलन उत्पन्न होता है - चुंबक बस हवा में लटका रहता है।

3. निर्माण

मुख्य संरचनात्मक तत्व एक इलेक्ट्रो-मैग्नेटिक कॉइल (सोलनॉइड) है, जो अपने क्षेत्र के साथ एक स्थायी चुंबक रखता है।

तांबे के तार के 0.6 मीटर व्यास के 78 मीटर के व्यास को प्लास्टिक फ्रेम D36x48 पर कसकर घाव किया गया है, यह लगभग 600 मोड़ है। गणना के अनुसार, 4.8 ओम और 12 वी बिजली की आपूर्ति के प्रतिरोध के साथ, वर्तमान 2.5 ए, पावर 30 डब्ल्यू होगा। बाहरी बिजली की आपूर्ति का चयन करना आवश्यक है। (वास्तव में, यह 6.0 ओम निकला, यह संभावना नहीं थी कि वे अधिक तारों को काटते थे, बल्कि वे व्यास पर बचते थे।)

20 मिमी के व्यास के साथ एक दरवाजा काज से एक स्टील कोर कॉइल के अंदर डाला गया था। इसके सिरों पर, गर्म-पिघल चिपकने की मदद से, सेंसर तय हो जाते हैं, जो एक ही दिशा में उन्मुख होने चाहिए।

सेंसर के साथ कुंडल एक एल्यूमीनियम पट्टी ब्रैकेट पर लगाए गए हैं, जो बदले में, आवास से जुड़ा हुआ है, जिसके अंदर एक नियंत्रण बोर्ड है।

मामले में एक एलईडी, एक स्विच और एक पावर सॉकेट है।

एक बाहरी बिजली आपूर्ति इकाई (GA-1040U) एक बिजली आरक्षित के साथ ली गई है और 12 वी पर 3.2 ए तक की वर्तमान सुविधा प्रदान करती है।

एक लेविटेटिंग ऑब्जेक्ट के रूप में, एक सरेस से जोड़ा हुआ कोका-कोला के साथ N35H चुंबक D15x5 का उपयोग किया जाता है। मुझे तुरंत यह कहना चाहिए कि एक पूर्ण कैन उपयुक्त नहीं है, इसलिए हम एक पतली ड्रिल के साथ छोर पर छेद बनाते हैं, एक मूल्यवान पेय निकालते हैं (यदि आप शेव से डरते नहीं हैं तो इसे पी सकते हैं) और एक चुंबक को शीर्ष रिंग में गोंद कर दें।

4. मूल योजना

सेंसरों U1 और U2 से सिग्नल को अंतर एम्पलीफायर OP1 / 4 में खिलाया जाता है, जो अंतर सर्किट में शामिल होता है। ऊपरी सेंसर यू 1 इनवर्टिंग इनपुट से जुड़ा होता है, निचला यू 2 नॉन-इनवर्टिंग एक, यानी, सिग्नल घटाया जाता है, और आउटपुट ओपी 1/4 पर हम केवल लोअर सेंसर यू 2 के पास स्थायी चुंबक द्वारा बनाए गए चुंबकीय प्रेरण के स्तर तक एक वोल्टेज आनुपातिक प्राप्त करते हैं।

तत्वों सी 1, आर 6 और आर 7 का संयोजन इस योजना का मुख्य आकर्षण है और आपको पूर्ण स्थिरता के प्रभाव को प्राप्त करने की अनुमति देता है, चुंबक गेंद की तरह लटकाएगा। यह काम किस प्रकार करता है? सिग्नल का निरंतर घटक डिवाइडर R6R7 से गुजरता है और 11 बार होता है। चर घटक बिना क्षीणन के C1R7 फिल्टर से गुजरता है। चर घटक कहां से आता है? निरंतर भाग निचले संवेदक के पास चुंबक की स्थिति पर निर्भर करता है, चर हिस्सा संतुलन बिंदु के आसपास चुंबक के दोलनों के कारण उत्पन्न होता है, अर्थात। समय में स्थिति में परिवर्तन से, अर्थात गति से। हम चुंबक स्थिर होने में रुचि रखते हैं, अर्थात्। इसकी गति 0. थी। इस प्रकार, नियंत्रण संकेत में हमारे दो घटक होते हैं - स्थिर स्थिति के लिए जिम्मेदार है, और चर इस स्थिति की स्थिरता के लिए जिम्मेदार है।
इसके अलावा, तैयार सिग्नल ओपी 1/3 से बढ़ जाता है। एक चर रोकनेवाला P2 का उपयोग करते हुए, चुंबक और कॉइल के विशिष्ट मापदंडों के आधार पर संतुलन हासिल करने के लिए ट्यूनिंग चरण में आवश्यक लाभ निर्धारित किया जाता है।

एक साधारण तुलनित्र OP1 / 1 पर इकट्ठा किया जाता है, जो PWM को निष्क्रिय करता है और, तदनुसार, जब कोई चुंबक पास में नहीं होता है तो कुंडल। एक बहुत सुविधाजनक चीज, चुंबक को हटाने पर आउटलेट से बिजली की आपूर्ति को दूर न करें। प्रतिक्रिया स्तर एक चर रोकनेवाला P1 द्वारा निर्धारित किया जाता है।

अगला, नियंत्रण संकेत एक पल्स-चौड़ाई न्यूनाधिक U3 को आपूर्ति की जाती है। आउटपुट वोल्टेज रेंज 12 वी है, आउटपुट दालों की आवृत्ति सी 2, आर 10 और पी 3 द्वारा निर्धारित की जाती है, और ड्यूटी चक्र डीटीसी इनपुट पर इनपुट सिग्नल के स्तर पर निर्भर करता है।
पीडब्लूएम पावर ट्रांजिस्टर टी 1 के स्विचिंग को नियंत्रित करता है, और यह बदले में, कॉइल के माध्यम से वर्तमान को नियंत्रित करता है।

LED1 को सेट नहीं किया जा सकता है, लेकिन SD1 डायोड की आवश्यकता होती है, जब सेल्फ-इंडक्शन के कारण कॉइल को बंद कर दिया जाता है तो अतिरिक्त करंट को निकालने और ओवरवॉल्टेज से बचने के लिए।

एनएल 1 - यह हमारा होममेड कॉइल है, जो एक अलग सेक्शन को समर्पित है।

परिणामस्वरूप, संतुलन मोड में, चित्र कुछ इस प्रकार होगा: U1_OUT = 2.9V, U2_OUT = 3.6V, OP1 / 4_OUT = 0.7V, U3_IN = 1.8V, T1-OPEN = 25%, NL1_CURR = 0.5A।

स्पष्टता के लिए, मैं पीडब्लूएम और कॉइल के आउटपुट पर ट्रांसफर की विशेषता, आवृत्ति प्रतिक्रिया और चरण प्रतिक्रिया, और ऑसिलगोग्राम के ग्राफ लागू करता हूं।

5. घटकों का चयन

डिवाइस को सस्ती और सस्ती घटकों से इकट्ठा किया जाता है। WIK06N तांबे के तार सबसे महंगे निकले, 78 मीटर के लिए, WIK06N ने 1200 रूबल का भुगतान किया, बाकी सब कुछ एक साथ बहुत सस्ता हुआ। प्रयोगों के लिए आम तौर पर एक विस्तृत क्षेत्र है, आप कोर के बिना कर सकते हैं, आप पतले तार ले सकते हैं। याद रखने वाली मुख्य बात यह है कि कॉइल की धुरी के साथ इंडक्शन टर्न की संख्या, उनके साथ करंट और कॉइल की ज्यामिति पर निर्भर करता है।

840G तक रैखिक विशेषताओं वाले SS496A एनालॉग हॉल सेंसर का उपयोग चुंबकीय क्षेत्र सेंसर U1 और U2 के रूप में किया जाता है, यह हमारे मामले के लिए मामला है। एक अलग संवेदनशीलता के साथ एनालॉग्स का उपयोग करते समय, आपको ओपी 1/3 पर लाभ को समायोजित करने की आवश्यकता होती है, साथ ही साथ अपने कॉइल के सिरों पर अधिकतम प्रेरण स्तर की जांच करें (एक कोर के साथ हमारे मामले में यह 500 जी तक पहुंचता है), ताकि सेंसर पीक लोड पर संतृप्ति में प्रवेश न करें।

OP1 एक LM324N क्वाड ऑपरेशनल एम्पलीफायर है। जब कुंडल बंद होता है, तो यह 14 वें आउटपुट पर शून्य के बजाय 20mV का उत्पादन करता है, लेकिन यह काफी स्वीकार्य है। मुख्य बात आर 1, आर 2, आर 3, आर 4 के रूप में स्थापना के लिए वास्तविक नाममात्र मूल्य के निकटतम 100K प्रतिरोधों के ढेर से चुनना नहीं भूलना है।

अलग-अलग अंशों (N35H मैग्नेट D27x8, D15x5 और D12x3 का परीक्षण किया गया) के चुम्बक को स्थिर करने के लिए सबसे इष्टतम विकल्प के रूप में परीक्षण C1, R6 और R7 के द्वारा विमुद्रीकरण को चुना गया। R6 / R7 के अनुपात को इस प्रकार छोड़ा जा सकता है, और C1 मान को समस्याओं के मामले में 2-5 μF तक बढ़ाया जाना चाहिए।

बहुत छोटे मैग्नेट का उपयोग करते समय, आपके पास पर्याप्त लाभ नहीं हो सकता है, इस मामले में, आर 8 रेटिंग को 500 ओम तक काट लें।

डी 1 और डी 2 साधारण रेक्टिफायर डायोड 1N4001 हैं, यहां कोई भी फिट है।

पल्स-चौड़ाई मॉड्यूलेटर U3 के रूप में, सामान्य TL494CN चिप का उपयोग किया जाता है। ऑपरेशन की आवृत्ति सी 2, आर 10 और पी 3 (20kHz योजना के अनुसार) तत्वों द्वारा निर्धारित की जाती है। इष्टतम रेंज 20-30 kHz है, कम आवृत्ति के साथ, एक कुंडल सीटी दिखाई देती है। R10 और P3 के बजाय, आप केवल 5.6K अवरोधक लगा सकते हैं।

T1 एक IRFZ44N क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर है, यह एक ही श्रृंखला के किसी भी अन्य फिट होगा। अन्य ट्रांजिस्टर चुनते समय, आपको रेडिएटर स्थापित करने की आवश्यकता हो सकती है, चैनल प्रतिरोध और गेट चार्ज के न्यूनतम मूल्यों पर ध्यान केंद्रित करें।
SD1 एक Schottky डायोड VS-25CTQ045 है, यहां मैंने एक बड़े मार्जिन के साथ पकड़ा, एक नियमित हाई-स्पीड डायोड करेगा, लेकिन यह शायद बहुत गर्म हो जाएगा।

LED1 पीले एलईडी L-63YT है, यहां, जैसा कि वे कहते हैं, स्वाद और रंग के लिए, आप उन्हें अधिक से अधिक सेट कर सकते हैं ताकि सब कुछ बहु-रंगीन रोशनी के साथ चमक सके।

U4 पॉवरिंग सेंसर और एक ऑपरेशनल एम्पलीफायर के लिए 5V वोल्टेज रेगुलेटर L78L05ACZ है। अतिरिक्त 5V आउटपुट के साथ बाहरी बिजली की आपूर्ति का उपयोग करते समय, आप इसके बिना कर सकते हैं, लेकिन कैपेसिटर छोड़ना बेहतर है।

6। निष्कर्ष

सब कुछ योजना के अनुसार निकला। डिवाइस चौबीस घंटे काम करता है, केवल 6W की खपत करता है। न तो डायोड, न कॉइल, न ही ट्रांजिस्टर गरम होते हैं। मैंने कुछ फ़ोटो और अंतिम वीडियो डाला:

7. त्याग

मैं एक इलेक्ट्रॉनिक इंजीनियर या लेखक नहीं हूं, मैंने सिर्फ अपना अनुभव साझा करने का फैसला किया है। हो सकता है कि आपको कुछ स्पष्ट लगे, लेकिन कुछ बहुत जटिल है, लेकिन कुछ का उल्लेख करना भूल गए। पाठ के लिए और योजना में सुधार के लिए रचनात्मक सुझाव देने में संकोच न करें, ताकि ऐसी इच्छा होने पर लोग आसानी से इसे दोहरा सकें।

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