V tomto článku se budeme zabývat elektronickým plněním takových zařízení, principem fungování a způsobem konfigurace. Až dosud jsem viděl popisy hotových továrních výrobků, velmi krásných a nepříliš levných. V každém případě při zběžném vyhledávání začínají ceny na deseti tisících rublech. Nabízím popis čínské stavebnice pro svépomocnou montáž za 1.5tis.
V první řadě je potřeba si ujasnit, o čem přesně se bude diskutovat. Existuje velké množství magnetických levitátorů a rozmanitost konkrétních implementací je úžasná. Takové možnosti, kdy jsou permanentní magnety kvůli konstrukčním prvkům umístěny se stejnými póly, nyní nikoho nezajímají, ale existují složitější možnosti. Například takto:
Princip činnosti byl popsán opakovaně, stručně řečeno - v magnetickém poli elektromagnetu visí permanentní magnet, jehož síla závisí na signálu Hallova čidla.
Opačný pól magnetu se nepřevrací díky tomu, že je osazen v modelu zeměkoule, což znatelně posouvá těžiště dolů. Elektronický obvod zařízení je velmi jednoduchý a téměř nemusí být konfigurován.
Existují možnosti implementace takových projektů na arduinu, ale toto je ze série „proč je to jednoduché, když to může být obtížné“.
Tento článek je věnován další možnosti, kde se místo zavěšení používá stojan:
Místo zeměkoule je možná květina nebo něco jiného, jak říká fantazie. Sériová výroba takových hraček je zavedena, ale ceny nikoho netěší. V rozlehlosti Ali Express jsem narazil na takovou sadu dílů,
což je elektronické plnění stojanu. Emisní cena je 1,5 tisíc rublů, pokud je vybrána „metoda prodejce“.
V důsledku komunikace s prodávajícím a čínské pokyny k nastavení. Zvláště mě dojalo, že prodejce poskytl odkaz na video, kde specialista také vše podrobně vypráví v čínštině. Mezitím sestavená konstrukce vyžaduje kompetentní a pečlivé seřízení, není reálné ji spustit „za pohybu“. Proto jsem se rozhodl obohatit RuNet o návod v ruštině.
Takže v pořádku. Plošný spoj byl vyroben na velmi dobrém místě, jak se ukázalo, má dokonce čtyři vrstvy, což je zcela zbytečné. Zpracování je špičkové a sítotisk dobře prokreslený a detailní. Hallovy senzory je v první řadě pohodlnější pájet a je velmi důležité je správně umístit. Přikládáme detailní fotografii.
Citlivá plocha snímačů by měla být v polovině výšky elektromagnetů.
Třetí senzor, který je zakřivený s písmenem „G“, lze zvednout o něco výše. Jeho poloha mimochodem není nijak zvlášť kritická - slouží k automatickému zapnutí napájení.
Elektromagnety bych doporučil namontovat tak, aby vývody od začátku vinutí byly nahoře. Stoupají tedy rovnoměrněji a riziko zkratu je menší. Čtyři solenoidy tvoří čtverec, je nutné spojovat úhlopříčky ve dvojicích. Na mé desce byla jedna úhlopříčka označena X1,Y1 a druhá - X2,Y2.
Ne fakt, že narazíte na to samé. Princip je důležitý: vezmeme úhlopříčku, spojíme vnitřní závěry cívek dohromady, vnější - do obvodu. Magnetická pole vytvářená každým z párů cívek musí být opačná.
Čtyři sloupce permanentních magnetů musí být upevněny tak, aby všechny vypadaly stejným směrem. Je jedno, jestli je to severní nebo jižní pól, důležité je nebýt v nesouladu.
Poté se v klidu zabýváme detaily a lepíme je podle sítotisku. Cínování a pokovování je výborné, pájení takové desky je radost.
Nyní je čas ponořit se do fungování elektronického obvodu.
Uzel J3 - U5A - Q5 je umístěn trochu samostatně. Element J3 je Hallův senzor, který je nejvyšší a má ohnuté nohy. Nejedná se o nic jiného než o zařízení s automatickým zapnutím. Snímač J3 určuje samotnou skutečnost přítomnosti plováku nad celou konstrukcí. Dali jsme plovák - napájení zapnuto. Odebráno - vypnuto. To je velmi logické, protože bez plováku ztrácí chod okruhu smysl.
Pokud nepřipojíte napájení, plovák pevně přilne k jednomu z magnetických sloupků. Upozorňuji: je to správně, jak má být. Plovák musí být otočen na tuto stranu. Začne se odpuzovat, až když je přísně ve středu konstrukce. Ale zatímco elektronika nefunguje, on nevyhnutelně spadne na jeden z vrcholů náměstí.
Regulátor je řešen následovně: dvě symetrické poloviny, dva diferenciální zesilovače, každý přijímá signál z vlastního Hallova snímače a ovládá H - můstek, jehož zátěží je dvojice elektromagnetů.
Jeden ze zesilovačů LM324, například U1D, přijímá signál ze snímače J1, další dva, U1B a U1C, slouží jako budiče pro H-můstek tvořený tranzistory Q1, Q2, Q3, Q4. Dokud je plovák ve středu čtverce, musí být zesilovač U1D v rovnováze a obě ramena H-můstku jsou uzavřena. Jakmile se plovák pohne směrem k jednomu ze solenoidů, změní se signál ze snímače J1, otevře se některá polovina H-můstku a solenoidy indukují opačná magnetická pole. Ten, který je nejblíže plováku, by ho měl odpuzovat. a která je dále – naopak přitahovat. V důsledku toho se plovák vrátí tam, odkud přišel. Pokud plovák zaletí příliš dozadu, otevře se druhé rameno H-můstku, změní se polarita napájení dvojice elektromagnetů a plovák se opět dostane do středu.
Druhá úhlopříčka na tranzistorech Q6, Q7, Q8, Q9 funguje stejně. Samozřejmě, že pokud pokazíte fázování cívek nebo instalaci senzorů, bude vše úplně jinak a zařízení nebude fungovat.
Ale kdo ti brání udělat všechno správně?
Nyní, když jsme přišli na elektronický obvod, problém s nastavením byl vyřešen.
Plovák je nutné upevnit uprostřed a nastavit jezdce potenciometrů R10 a R22 tak, aby obě ramena obou H-můstků byla uzavřena. No, řekněme, "opravte" - vzrušil jsem se, pravděpodobně můžete plovák držet rukama, přesněji jednou rukou, a druhou rukou otáčet dvěma víceotáčkovými odpory. Jak se ukázalo, tyto odpory jsou z nějakého důvodu víceotáčkové - doslova půl otáčky na jednom z nich a nastavení letí. Odkud mi rostou ruce je tajemstvím, ale dotykem jsem nedokázal zachytit změny v chování plováku v závislosti na poloze jezdce potenciometru. Troufám si tvrdit, že vývojář se setkal se stejnými potížemi, a proto na desce poskytl dva takové propojky.
Vidíte dva propojky vlevo a vpravo nahoře? Přerušují obvod mezi dvojicí solenoidů a H-můstkem. Jejich výhody jsou dvojí: odstraněním jednoho z propojek můžete úplně vypnout jednu z úhlopříček a zapnutím ampérmetru místo druhého uvidíte, v jakém stavu je H-můstek druhé úhlopříčky. .
Jako lyrickou odbočku uvádím, že pokud jsou H-můstky zcela otevřené na obou úhlopříčkách, může spotřebovaný proud dosáhnout tří ampérů. Za takových podmínek bude pro tranzistor Q5 velmi obtížné zůstat naživu. Naštěstí takovou zátěž krátkodobě vydrží, ale je potřeba zkroutit dva víceotáčkové odpory a dopředu se neví kde.
Takže pro předběžné doladění důrazně doporučuji se popasovat s každou úhlopříčkou zvlášť: tu druhou vypněte propojkou, aby Q5 nekouřila.
Vzhledem k tomu, že proud procházející solenoidy může měnit směr, mají Číňané na farmě takové ampérmetry, u kterých je šipka svisle uprostřed stupnice. Proto se cítí dobře a pohodlně: vytáhnou propojky, zapíchnou ampérmetry do zlomů a klidně točí odpory, dokud šipky neklesnou na nulu.
Musel jsem nechat jeden jumper otevřený a do druhé mezery zařadit starý sovětský tester v režimu ampérmetru s limitem měření 10 ampérů. Pokud se ukázalo, že proud je obrácený, zkoušečka tupě sjela ze stupnice doleva a já trpělivě otáčel šroubem, dokud se zkoušečka nevrátila na nulu. To je jediný způsob, jak to správně nastavit. Poté bylo možné zapnout obě úhlopříčky a upravit nastavení, čímž bylo dosaženo maximální stability plováku. Můžete také ovládat celkový proud spotřebovaný zařízením: čím menší je. tím přesnější nastavení.
Tělo Levitronu jsem ze zvyku vytiskl na 3D tiskárně. Nevyšlo to tak krásně jako v hotové hračce za deset tisíc, ale zajímal mě technický princip, ne estetika.
Zdroj: www.habr.com