DIY Electro-Magnetic Levitation!: 6 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:36

Đây là một dự án sẽ gây ngạc nhiên và đầy cảm hứng! Tất cả bí quyết khoa học đó có ích gì nếu chúng ta không thể làm được điều gì đó thú vị với nó, phải không?

Với dự án này, chúng tôi sẽ sử dụng một số thành phần dễ chế tạo hoặc dễ tìm để tạo ra một vật thể thả rơi, bẻ cong tâm trí Điện từ trường hấp dẫn, hoặc EMLEV như tôi gọi.

Với sự trợ giúp của một số mạch điện đơn giản, nam châm, cảm biến Hall Effect và một số linh kiện khác, bạn sẽ có thể bay các vật thể lên giữa không trung!

Bắt đầu nào!

Bước 1: Những gì bạn cần

Đối với dự án này, chúng tôi sẽ cần một mạch điều khiển, một nguồn điện, một cuộn dây EM và một nam châm cùng với phần cứng và công cụ để kết hợp tất cả lại với nhau.

Danh sách các bộ phận như sau:

Board mạch HÃY XEM BẢN LỊCH TRÌNH TẠI ĐÂY

NHẬN BỘ PHỤ TÙNG TẠI ĐÂY

(1) Bảng mạch nhỏ (1) Bộ điều chỉnh điện áp LM7805 (1) IC MIC502 (1) IC LMD18201 (1) SS495 A Cảm biến hiệu ứng Hall (1) Tụ điện 470uF (điện phân) (1) Tụ điện 1uF (gốm) (1) 0,1 uF Tụ (gốm) (1) Tụ 0,01uF (gốm) (1) 2 Giắc cắm đầu vào khe cắm (+/-) (2) 2 Đầu nối dây

(1) Nguồn cung cấp 12v / 1a

(1) Hiển thị điện áp LCD (tùy chọn) (1) Đèn LED xanh (tùy chọn) (1) Điện trở 10K

Solenoid (20g 150-300 lượt) (1) Bulông thép

Dây màu khác nhau (18-24g) (2-3) Nam châm đĩa Neodymium (3) 8 "x10" Tấm thủy tinh (4) 12 "x 5/15" Thanh ren (24) 5/16 "Nuts (24) 5 / 16 "Vòng đệm (8) 5/16" Nắp cao su (tùy chọn)

Các công cụ được hiển thị bao gồm mỏ hàn và thuốc hàn, máy khoan và các mũi khoan lên đến 5/16 "và bạn cũng sẽ muốn có một số băng dính điện hoặc màng bọc co, keo và cờ lê 5/16".

Tất cả các phần có sẵn TẠI ĐÂY:

www.cedpauldesigns.com/diy-electaries-levitation-kit.html

Bước 2: Lý thuyết và các thành phần cốt lõi

Tại sao chúng ta không thể đẩy các vật bằng kim loại bằng một nam châm với khoảng cách thích hợp? Bởi vì, khi một vật liệu đen tiến gần đến từ trường, lực này sẽ tăng lên theo cấp số nhân. Điều này được mô tả bởi cái được gọi là luật bình phương nghịch đảo từ phát biểu:

Cường độ1 / Cường độ2 = Khoảng cách1 / Khoảng cách2

Vì vậy, không có điểm nào trong không gian mà nam châm hoặc nam châm điện tự nhiên sẽ treo một vật thể mà không cần tiếp xúc. Khi đã vào sân, sẽ không quay đầu lại!… Trừ khi…

Từ trường lan truyền có thể được biểu diễn trong biểu đồ 2D hoặc trên phim xem từ trường dưới dạng các đường sức phát ra từ các cực. Ngay cả trên một máy hiện sóng cũng không thể nói nhiều về chuyển động và hướng của trường chỉ với những bức ảnh chụp nhanh trong hai chiều (như ảo ảnh khét tiếng này). Khi quan sát ở chế độ 3D, trường này có thể được nhìn thấy và cảm thấy giống như hình xuyến và theo thời gian, chúng ta bắt đầu thấy rằng trường xoắn ốc lan truyền xuất hiện. Điều này cũng xảy ra tương tự trong trường hợp của một nam châm điện, và khi trường sụp đổ nó sẽ làm theo hướng ngược lại. Điều này được mô tả bởi những gì thường được gọi là Quy tắc Bàn tay Phải và Tay trái của Flemings.

Vì vậy, về lý thuyết, có thể tạo ra các xoáy / xoắn xen kẽ để điều chỉnh một vật thể đến vị trí mong muốn. Sau khi thực hiện một số phép tính dựa trên công thức trên, chúng tôi thấy rằng chỉ có thể thực hiện được bằng cách xen kẽ các trường này một cách chính xác và nhanh chóng (50, 000 lần mỗi giây hoặc hơn!) Bài toán? Không có gì. Với một vài thành phần, chúng ta có thể tạo ra một trường điện từ lan truyền và thu hẹp được điều khiển bởi một cảm biến phát hiện cường độ trường và một mạch áp dụng trường thích hợp cho nam châm điện. Tất cả các thành phần có thể được tìm thấy riêng lẻ tại đây hoặc dưới dạng bộ công cụ tại đây để thực hiện dự án này nhanh chóng và dễ dàng. Bây giờ chúng ta đã có tất cả các thành phần của mình đã sẵn sàng, hãy bắt đầu!

Bước 3: Xây dựng Bao vây

Việc xây dựng bao vây của chúng tôi khá đơn giản với các vật liệu được khuyến nghị nhưng hãy thoải mái sử dụng bất cứ thứ gì bạn có. Vỏ bọc siêu đơn giản này được lấy cảm hứng từ robot tuyệt vời này để phô diễn tất cả các thành phần bên trong. Khi hoàn thành, vỏ bọc phải có kích thước 8 "Wx10" Dx12 "H.

Đầu tiên, chúng tôi sẽ xếp chồng và cố định tấm thủy tinh của mình, đồng thời đo và khoan bốn lỗ gần các góc, đảm bảo chừa khoảng trống từ các cạnh và khoan với các mũi lớn hơn dần dần để tránh bị nứt. Khi hoàn thành, chúng ta sẽ có bốn lỗ 5/16 inch ở các góc của cả ba tấm plexiglass. * Hãy nhớ lưu ý hướng cho khớp đối xứng. Tiếp theo, chúng tôi sẽ khoan một lỗ hoặc các lỗ cho giắc cắm đầu vào của chúng tôi trên một trong các tấm. Điều này có thể khác nhau tùy thuộc vào giắc cắm của bạn nhưng phải ở gần phía sau của vỏ bọc. Bây giờ chúng ta sẽ bắt đầu xây dựng vỏ bọc. Bắt đầu bằng cách chèn bốn thanh ren 5/16 vào các lỗ của một trong các tấm của bạn. Cố định tấm cách đáy các thanh khoảng 1,5-2 inch bằng một vòng đệm và đai ốc ở mỗi bên của tấm kính và thêm một chân cao su ở dưới cùng của mỗi thanh. Đảm bảo rằng mọi thứ đều bằng phẳng trước khi tiếp tục.

Tiếp theo, chúng tôi sẽ thêm một đai ốc và vòng đệm khoảng 3-4 inch từ đầu thanh của chúng tôi và đặt tấm có lỗ cho giắc cắm lên trên.

Bước cuối cùng đối với bao vây của chúng tôi sẽ là cố định tấm plexiglass cuối cùng lên trên cùng sau khi chúng tôi thêm các thành phần trong bước tiếp theo.

Bước 4: Gắn kết và bảo mật các thành phần

Bây giờ chúng ta đã có một nền tảng, chúng ta có thể xây dựng và cài đặt các thành phần của mình.

Bộ mạch và cặp điện từ tương đối đơn giản này có thể được chế tạo theo sơ đồ đính kèm hoặc bạn có thể lấy một cái được chế tạo sẵn tại đây. Lưu ý rằng SS495 được gắn vào dưới cùng của cuộn dây. Thêm đèn LED cho phép bạn xác minh nguồn điện và một vôn kế kỹ thuật số cho phép bạn phát hiện tải cho mục đích điều chỉnh, cả hai tùy chọn, chúng có thể được nối dây trực tiếp đến các mạch đầu vào 12v với điện trở 10k nội tuyến trên dây dẫn nóng (+). Thật thú vị khi biết rằng một trong những vi mạch của mạch được thiết kế cho bộ điều khiển động cơ và vi mạch kia dành cho quạt, nhưng hãy đặt chúng cùng với một vài thành phần khác và chúng ta có thể sử dụng nó để bay các vật thể trong không khí!

Sau đó, chúng ta có thể đấu dây giắc cắm vào đầu vào của mạch, lưu ý sơ đồ mạch và nhớ rằng trường hợp của giắc cắm là nối đất (-).

Tiếp theo, chúng tôi sẽ kết nối Đầu ra 1 và 2 từ IC LMD18201 với cuộn dây điện từ của chúng tôi. Chèn một bu lông thép vào tâm của cuộn dây và vào đầu bu lông, gắn Cảm biến Hiệu ứng Hall SS495 A mà chúng tôi sẽ kết nối các dây dẫn của mình theo sơ đồ. Các thành phần được xây dựng sẵn sẽ bao gồm các đầu nối có thể được gắn lại với nhau.

Có thể hữu ích tại thời điểm này để bảo vệ mọi thứ tạm thời, kết nối nguồn điện cẩn thận và kiểm tra trường của điện từ với nam châm của bạn.

Sau khi hài lòng, bạn có thể bảo mật các thành phần của mình vào nền tảng. Mạch phải thẳng đứng để cho luồng không khí lưu thông và gần giắc cắm, đế điện từ phải có mặt bên với cảm biến hướng xuống và có thể đặt đèn LED và màn hình LCD tùy chọn ở bất cứ đâu thuận tiện. Thêm một số bọc co và bọc dây vào thời điểm này làm cho mọi thứ trở nên gọn gàng và giúp tránh ngắn mạch và dây bị kéo. Đầu tiên, thêm một đai ốc và vòng đệm vào mỗi thanh, sau đó là tấm plexiglass cuối cùng và điều chỉnh nó xuống sao cho tấm trên cùng tiếp xúc với cuộn dây điện từ của bạn, giữ chặt nó vào đúng vị trí. Khi đã đúng vị trí và bằng phẳng, hãy thêm bốn vòng đệm và đai ốc nữa và đậy nắp bằng các nắp cuối bằng cao su của bạn.

Bước 5: EMLEV của bạn đã hoàn tất! Thời gian để điều chỉnh và kiểm tra

Chúng tôi gần như hoàn thành; nhưng chúng ta sẽ cần thực hiện một vài phép tính và điều chỉnh một chút trước khi có thể bắt đầu khiến bạn bè và đồng nghiệp phải thán phục.

Khi lắp điện từ của chúng tôi, định hướng của chúng tôi không xem xét đến cực tính. Do đó, chúng ta sẽ cần phải chọn đúng cực của nam châm để đối mặt với cuộn dây của chúng ta. Để làm điều này, hãy kết nối nguồn điện và bắt đầu đưa nam châm vào trường của điện từ. Một mặt của nam châm sẽ hút liên tục, mặt kia sẽ có xu hướng khóa ở vị trí cách cuộn dây của chúng ta vài inch, hãy ghi nhớ mặt này của nam châm. Hãy cẩn thận để không đến quá gần; cả hai cực sẽ hút dữ dội nếu đưa quá gần cuộn dây được cấp điện.

Bây giờ chúng ta biết chúng ta đang sử dụng cực nam châm nào, bây giờ chúng ta sẽ xác định trọng lượng mà nó có thể giữ. Quá nhỏ trọng lượng và tải trọng sẽ hút mà không bay lên, quá nhiều trọng lượng và từ trường sẽ không thể thắng trọng lực và vật của bạn sẽ rơi. Bạn có thể sử dụng phép thử và sai ngẫu nhiên để tìm trọng lượng tối ưu bằng cách gắn các vật ngẫu nhiên vào nam châm của bạn, tuy nhiên, tôi đề xuất một cách tiếp cận dẫn đến kết quả định lượng nhiều hơn. Sử dụng các đai ốc và bu lông nhỏ, dần dần thêm chúng vào nam châm của bạn và kiểm tra. Khi bạn tìm thấy điểm cân bằng (bạn sẽ cảm thấy hơi nhấp chuột khi nó khớp vào vị trí), hãy ghi lại trọng lượng của tải bằng cách sử dụng một cân nhỏ. Sau đó, thêm hoặc bớt một lượng nhỏ trọng lượng để tìm phạm vi của bạn và tối ưu hóa để ổn định. Sau đó, bạn có thể sử dụng cái này làm tài liệu tham khảo và bắt đầu bay bất cứ thứ gì trong phạm vi trọng lượng này, thường là từ 45-55 gram, không bao gồm nam châm.

Khi hoạt động chính xác, hãy kết nối máy hiện sóng để xem các trường đang hoạt động! Nhờ các bài đọc từ DSO nano của tôi, chúng tôi có thể thấy chính xác khi nào trường thay đổi đang xảy ra và tại sao.

Bước 6: Chuẩn bị để Truyền cảm hứng và Ngạc nhiên

Xin chúc mừng! Bạn đã biến điều không thể thành có thể!

EMLEV của bạn bây giờ sẽ hoàn chỉnh, đang hoạt động và sẽ nâng bất kỳ vật phẩm nào trong phạm vi trọng lượng xác định. Bây giờ chúng ta có thể chọn một đối tượng để bay lên. Hãy thử gắn nam châm vào một viên đá hoặc gắn đinh hoặc đai ốc, gắn một vật kỷ niệm, khả năng là vô tận, những anh chàng này thậm chí còn có thể thả bay một con ếch sống!

Tôi đã chọn một muỗng canh lớn để có hiệu lực.

"Đừng nâng chiếc thìa lên; điều đó là không thể. Thay vào đó, chỉ cố gắng nhận ra sự thật. Không có cái thìa." - para. Ma trận (1999)

Thiết bị này sẽ thổi bay tâm trí; mắt sẽ lồi ra, hàm sẽ tụt xuống và đầu sẽ nổ tung! Nó có ma thuật không? Nó có phải là khoa học không? Chà, sự khác biệt duy nhất giữa một nhà ảo thuật và một nhà khoa học là một nhà khoa học sẽ cho bạn biết nó được thực hiện như thế nào. Cảm ơn bạn đã xem Tài liệu hướng dẫn của tôi và tôi rất nóng lòng muốn xem những gì bạn bay lên, hãy để lại hình ảnh trong phần bình luận. Bạn nghĩ rằng có thể hướng dẫn này là tuyệt vời? Hãy cho tôi biết bằng cách nhấp vào bình chọn trên đầu trang!

Giải nhì cuộc thi Cảm biến năm 2016

Giải nhì cuộc thi Make It Fly 2016