In diesem Artikel betrachten wir die elektronische Befüllung solcher Geräte, das Funktionsprinzip und die Konfigurationsmethode. Bisher habe ich Beschreibungen von fertigen Fabrikprodukten gesehen, sehr schön und nicht sehr billig. Bei einer flüchtigen Suche beginnen die Preise jedenfalls bei zehntausend Rubel. Ich biete eine Beschreibung eines chinesischen Bausatzes zur Selbstmontage für 1.5 Tausend an.
Zunächst muss geklärt werden, worüber genau gesprochen wird. Es gibt eine große Vielfalt an Magnetschwebevorrichtungen und die Vielfalt der spezifischen Implementierungen ist erstaunlich. Solche Möglichkeiten, bei denen Permanentmagnete konstruktionsbedingt mit den gleichen Polen zueinander angeordnet sind, sind mittlerweile für niemanden mehr interessant, es gibt aber auch kniffligere Möglichkeiten. Zum Beispiel so:
Das Funktionsprinzip wurde wiederholt beschrieben, um es kurz zu sagen: Im Magnetfeld der Magnetspule hängt ein Permanentmagnet, dessen Stärke vom Signal des Hallsensors abhängt.
Der Gegenpol des Magneten dreht sich nicht um, da er in einem Globusmodell montiert ist, wodurch sich der Schwerpunkt spürbar nach unten verschiebt. Die elektronische Schaltung des Geräts ist sehr einfach und erfordert nahezu keine Konfiguration.
Es gibt Möglichkeiten, solche Projekte auf Arduino umzusetzen, aber diese stammt aus der Serie „Warum ist es einfach, wenn es schwierig sein kann“.
Dieser Artikel ist einer weiteren Möglichkeit gewidmet, bei der anstelle einer Aufhängung ein Ständer verwendet wird:
Anstelle eines Globus ist auch eine Blume möglich oder etwas anderes, wie die Fantasie erzählt. Die Serienproduktion solcher Spielzeuge hat sich etabliert, aber die Preise gefallen niemandem. In den Weiten von Ali Express bin ich auf so einen Teilesatz gestoßen,
das ist die elektronische Befüllung des Standes. Der Ausgabepreis beträgt 1,5 Tausend Rubel, wenn „Verkäufermethode“ gewählt wird.
Aufgrund der Kommunikation mit dem Verkäufer, und chinesische Einrichtungsanweisungen. Was mich besonders berührt hat, war, dass der Verkäufer einen Link zu einem Video bereitgestellt hat, in dem der Spezialist auch alles ausführlich auf Chinesisch erzählt. In der Zwischenzeit erfordert die zusammengebaute Struktur eine kompetente und sorgfältige Anpassung. Es ist nicht realistisch, sie „unterwegs“ zu starten. Deshalb habe ich beschlossen, das RuNet mit Anleitungen in russischer Sprache zu bereichern.
Also der Reihe nach. Die Leiterplatte wurde an einer sehr guten Stelle hergestellt, wie sich herausstellte, hat sie sogar vier Lagen, was völlig unnötig ist. Die Verarbeitung ist erstklassig und der Siebdruck ist gut gezeichnet und detailliert. Erstens ist es bequemer, die Hall-Sensoren zu löten, und es ist sehr wichtig, sie richtig zu positionieren. Ein Nahaufnahmefoto ist beigefügt.
Die empfindliche Fläche der Sensoren sollte sich auf halber Höhe der Magnetspulen befinden.
Der dritte Sensor, der mit dem Buchstaben „G“ gebogen ist, lässt sich etwas höher anheben. Seine Position ist übrigens nicht besonders kritisch – sie dient zum automatischen Einschalten der Stromversorgung.
Ich würde empfehlen, die Magnetspulen so zu montieren, dass die Leitungen vom Anfang der Wicklung oben liegen. Dadurch stehen sie gleichmäßiger und die Gefahr eines Kurzschlusses ist geringer. Vier Magnetspulen bilden ein Quadrat, die Diagonalen müssen paarweise verbunden werden. Auf meiner Tafel war eine Diagonale mit X1,Y1 und die andere mit X2,Y2 markiert.
Nicht die Tatsache, dass Sie auf dasselbe stoßen werden. Das Prinzip ist wichtig: Wir nehmen die Diagonale, verbinden die inneren Anschlüsse der Spulen miteinander, die äußeren – in den Stromkreis. Die von jedem Spulenpaar erzeugten Magnetfelder müssen entgegengesetzt sein.
Vier Säulen mit Permanentmagneten müssen so befestigt werden, dass sie alle in die gleiche Richtung schauen. Egal ob Nord- oder Südpol, es ist wichtig, nicht in Zwietracht zu geraten.
Danach gehen wir in Ruhe auf die Details ein und kleben sie entsprechend dem Siebdruck auf. Verzinnung und Galvanisierung sind hervorragend, das Löten einer solchen Platine macht Freude.
Jetzt ist es an der Zeit, sich mit der Funktionsweise der elektronischen Schaltung zu befassen.
Der Knoten J3 - U5A - Q5 liegt etwas abseits. Element J3 ist der Hall-Sensor, der am höchsten ist und auf gebogenen Beinen steht. Dabei handelt es sich um nichts anderes als ein automatisches Einschaltgerät. Der Sensor J3 erkennt das Vorhandensein eines Schwimmers über der gesamten Struktur. Wir stellen den Schwimmer auf – der Strom ist eingeschaltet. Entfernt – ausgeschaltet. Das ist sehr logisch, denn ohne Schwimmer verliert die Funktionsweise der Schaltung ihre Bedeutung.
Wenn Sie keinen Strom anlegen, haftet der Schwimmer fest an einer der Magnetsäulen. Ich mache Sie darauf aufmerksam: Das ist richtig, so wie es sein sollte. Der Schwimmer muss auf diese Seite gedreht werden. Es beginnt erst dann abzustoßen, wenn es sich genau in der Mitte der Struktur befindet. Doch während die Elektronik nicht funktioniert, stürzt er unweigerlich auf eine der Spitzen des Platzes.
Der Regler ist wie folgt aufgebaut: zwei symmetrische Hälften, zwei Differenzverstärker, jeder empfängt ein Signal von seinem eigenen Hall-Sensor und steuert die H-Brücke, deren Last ein Paar Magnetspulen ist.
Einer der LM324-Verstärker, zum Beispiel U1D, empfängt das Signal vom Sensor J1, die anderen beiden, U1B und U1C, dienen als Treiber für die H-Brücke, die aus den Transistoren Q1, Q2, Q3, Q4 besteht. Solange sich der Schwimmer in der Mitte des Quadrats befindet, muss der U1D-Verstärker im Gleichgewicht sein und beide Arme der H-Brücke geschlossen sein. Sobald sich der Schwimmer auf einen der Magnetspulen zubewegt, ändert sich das Signal von Sensor J1, eine Hälfte der H-Brücke öffnet sich und die Magnetspulen induzieren entgegengesetzte Magnetfelder. Derjenige, der dem Schwimmer am nächsten ist, sollte ihn abstoßen. und was weiter ist - im Gegenteil, anzuziehen. Dadurch kehrt der Schwimmer dorthin zurück, wo er hergekommen ist. Wenn der Schwimmer zu weit zurückfliegt, wird der andere Arm der H-Brücke geöffnet, die Polarität der Stromversorgung des Magnetpaars ändert sich und der Schwimmer bewegt sich wieder in die Mitte.
Die zweite Diagonale an den Transistoren Q6, Q7, Q8, Q9 funktioniert auf die gleiche Weise. Wenn Sie natürlich die Phasenlage der Spulen oder die Installation der Sensoren vermasseln, wird alles völlig anders und das Gerät funktioniert nicht.
Aber wer hindert Sie daran, alles richtig zu machen?
Nachdem wir nun die elektronische Schaltung herausgefunden haben, ist das Problem mit der Einstellung geklärt.
Es ist notwendig, den Schwimmer in der Mitte zu fixieren und die Schieber der Potentiometer R10 und R22 so einzustellen, dass beide Arme beider H-Brücken geschlossen sind. Nun, sagen wir mal „reparieren“ – ich war aufgeregt, man kann den Schwimmer wahrscheinlich mit den Händen halten, genauer gesagt mit einer Hand, und mit der anderen Hand zwei Multiturn-Widerstände nacheinander drehen. Wie sich herausstellte, sind diese Widerstände aus einem bestimmten Grund Multiturn-Widerstände – buchstäblich eine halbe Umdrehung an einem von ihnen, und die Einstellung fliegt. Woher meine Hände wachsen, ist ein Geheimnis, aber durch Berührung konnte ich die Veränderungen im Verhalten des Schwimmers in Abhängigkeit von der Position des Potentiometer-Schiebers nicht erkennen. Ich wage zu vermuten, dass der Entwickler die gleichen Schwierigkeiten hatte und deshalb zwei solcher Jumper auf der Platine vorgesehen hat.
Sehen Sie die beiden Jumper oben links und rechts? Sie unterbrechen den Stromkreis zwischen dem Magnetspulenpaar und der H-Brücke. Sie haben zwei Vorteile: Durch das Entfernen einer der Brücken können Sie eine der Diagonalen vollständig ausschalten, und indem Sie anstelle des anderen das Amperemeter einschalten, können Sie sehen, in welchem Zustand sich die H-Brücke der anderen Diagonale befindet .
Als lyrischen Exkurs stelle ich fest, dass der verbrauchte Strom drei Ampere erreichen kann, wenn die H-Brücken auf beiden Diagonalen vollständig geöffnet sind. Unter solchen Bedingungen wird es für den Q5-Transistor sehr schwierig sein, am Leben zu bleiben. Glücklicherweise hält es einer solchen Belastung für kurze Zeit stand, aber man muss zwei Multiturn-Widerstände verdrillen, und es ist nicht im Voraus bekannt, wo.
Zur Vorabstimmung empfehle ich daher dringend, an jeder Diagonale einzeln herumzufummeln: Schalten Sie die zweite mit einem Jumper aus, damit Q5 nicht raucht.
Da der durch die Magnetspulen fließende Strom seine Richtung ändern kann, haben die Chinesen solche Amperemeter auf dem Bauernhof, bei denen der Pfeil senkrecht in der Mitte der Skala steht. Deshalb fühlen sie sich wohl und wohl: Sie ziehen die Brücken heraus, stecken die Amperemeter in die Lücken und drehen in aller Ruhe die Widerstände, bis die Pfeile auf Null gehen.
Ich musste einen Jumper offen lassen und in die andere Lücke einen alten sowjetischen Tester im Amperemeter-Modus mit einer Messgrenze von 10 Ampere einbauen. Wenn sich herausstellte, dass der Strom umgekehrt war, verließ der Tester die Skala matt nach links, und ich drehte geduldig die Schraube, bis der Tester auf Null zurückkehrte. Nur so kann man es richtig einrichten. Dann war es möglich, beide Diagonalen einzuschalten und die Einstellung anzupassen, um eine maximale Stabilität des Schwimmers zu erreichen. Sie können auch den Gesamtstromverbrauch des Geräts steuern: Je geringer dieser ist. desto genauer ist die Einstellung.
Aus Gewohnheit habe ich den Levitron-Körper auf einem 3D-Drucker gedruckt. Es ist nicht so schön geworden wie beim fertigen Spielzeug für zehntausend, aber mich interessierte das technische Prinzip, nicht die Ästhetik.
Source: habr.com