U ovom ćemo članku pogledati elektronički sadržaj takvih uređaja, princip rada i način konfiguracije. Do sada sam naišao na opise gotovih tvorničkih proizvoda, vrlo lijepih, a ne baš jeftinih. U svakom slučaju, uz brzu pretragu, cijene počinju od deset tisuća rubalja. Nudim opis kineskog kompleta za samomontažu za 1.5 tisuća.
Prije svega, potrebno je razjasniti o čemu će se točno raspravljati. Postoji veliki izbor magnetskih levitatora, a raznolikost specifičnih implementacija je nevjerojatna. Takve opcije, kada su trajni magneti, zbog značajki dizajna, smješteni s sličnim polovima okrenutim jedan prema drugom, danas nikoga ne zanimaju, ali postoje lukavije opcije. Na primjer ovo:
Princip rada je više puta opisan, ukratko rečeno - u magnetskom polju solenoida visi permanentni magnet, čiji intenzitet ovisi o signalu Hallovog senzora.
Suprotni pol magneta se ne okreće zbog činjenice da je montiran u lažnu kuglu, što primjetno pomiče težište prema dolje. Elektronički sklop uređaja je vrlo jednostavan i ne zahtijeva gotovo nikakvu konfiguraciju.
Postoje opcije za implementaciju sličnih projekata na Arduinu, ali ovo je iz serije “zašto jednostavno kada može biti komplicirano”.
Ovaj je članak posvećen drugoj opciji, gdje se umjesto ovjesa koristi postolje:
Umjesto globusa može cvijet ili nešto drugo, kako vaša mašta nalaže. Uspostavljena je serijska proizvodnja takvih igračaka, ali cijene nikoga ne zadovoljavaju. U prostranstvima Ali Expressa naišao sam na sljedeći set dijelova:
što je elektroničko punjenje postolja. Tražena cijena je 1,5 tisuća rubalja ako je odabrana "Metoda prodavatelja".
Na temelju rezultata komunikacije s prodavateljem, , i upute za postavljanje na kineskom. Ono što me posebno dirnulo je to što je prodavač dao link na video gdje stručnjak sve detaljno objašnjava, također na kineskom. U međuvremenu, sastavljena struktura zahtijeva kompetentnu i mukotrpnu prilagodbu, nije realno pokrenuti je "u hodu". Zato sam odlučio obogatiti RuNet uputama na ruskom.
Dakle, redom. Tiskana ploča je napravljena na vrlo dobrom mjestu, kako se pokazalo, čak je bila četveroslojna, što je potpuno nepotrebno. Kvaliteta izrade je izvrsna i sve je sito i detaljno iscrtano. Prije svega, praktičnije je lemiti Hall senzore, a vrlo je važno pravilno ih postaviti. Fotografija izbliza je u prilogu.
Osjetljiva površina senzora treba biti na polovici visine solenoida.
Treći senzor, koji je zakrivljen slovom "G", može se podići malo više. Njegov položaj, usput, nije osobito kritičan - služi za automatsko uključivanje struje.
Preporučio bih montiranje solenoida tako da su vodovi od početka namota na vrhu. Tako će ravnomjernije stajati i manja je opasnost od kratkog spoja. Četiri solenoida tvore kvadrat, potrebno je spojiti dijagonale u parovima. Na mojoj je ploči jedna dijagonala označena s X1,Y1, a druga s X2,Y2.
Nije činjenica da ćete naići na istu. Princip je važan: uzmemo dijagonalu, spojimo unutarnje stezaljke zavojnica zajedno, a vanjske stezaljke spojimo u krug. Magnetska polja koja stvara svaki par zavojnica moraju biti suprotna.
Četiri stupca trajnih magneta moraju biti montirana tako da su svi okrenuti u istom smjeru. Nije važno radi li se o sjevernom ili južnom polu, važno je ne biti nedosljedan.
Nakon toga se mirno bavimo dijelovima i lijepimo ih prema sitotisku. Kositrenje i metalizacija su izvrsni, lemljenje takve ploče je zadovoljstvo.
Sada je vrijeme da se udubimo u rad elektroničkog sklopa.
Čvor J3 - U5A - Q5 nalazi se malo odvojeno. Element J3 je Hall senzor koji je najviši i ima zakrivljene noge. Ovo nije ništa drugo nego automatski prekidač napajanja uređaja. Senzor J3 detektira samu činjenicu prisutnosti plovka iznad cijele strukture. Postavili smo plovak i uključili struju. Uklonjeno - isključeno. To je vrlo logično, jer bez plovka rad kruga postaje besmislen.
Ako nema napajanja, plovak će se čvrsto zalijepiti za jedan od magnetskih stupova. Napomena: to je točno, tako treba biti. Plovak treba biti okrenut na ovu stranu. Počinje se odgurivati tek kada je strogo u središtu strukture. Ali dok elektronika ne radi, on neizbježno pada na jedan od vrhova kvadrata.
Regulator je konstruiran ovako: dvije simetrične polovice, dva diferencijalna pojačala, svaki prima signal sa svog Hall senzora i kontrolira H-most, čije je opterećenje par solenoida.
Jedno od LM324 pojačala, na primjer, U1D, prima signal od senzora J1, druga dva, U1B i U1C, služe kao pokretači H-mosta koji čine tranzistori Q1, Q2, Q3, Q4. Sve dok je plovak u središtu kvadrata, U1D pojačalo mora biti u ravnoteži, a oba kraka H-mosta zatvorena. Čim se plovak pomakne prema jednom od solenoida, signal sa senzora J1 se mijenja, neka polovica H-mosta se otvara, a solenoidi induciraju suprotna magnetska polja. Onaj koji je bliže plovku treba ga odgurnuti. a koji je dalje - naprotiv, privlači. Kao rezultat toga, plovak se vraća odakle je došao. Ako plovak odleti previše unatrag, otvorit će se drugi krak H-mosta, promijenit će se polaritet napajanja para solenoida i plovak će se ponovno pomaknuti prema sredini.
Druga dijagonala na tranzistorima Q6, Q7, Q8, Q9 radi na potpuno isti način. Naravno, ako zabrljate s faziranjem zavojnica ili instalacijom senzora, sve će biti potpuno pogrešno i uređaj neće raditi.
Ali tko vam brani da sve dobro spojite?
Sada kada razumijemo elektronički sklop, pitanje konfiguracije postalo je jasnije.
Potrebno je učvrstiti plovak u sredini, te ugraditi potenciometre R10 i R22 tako da oba kraka oba H-mosta budu zatvorena. Pa, recimo, "popravi" - zanio sam se, vjerojatno možete držati plovak rukama, točnije, jednom rukom, a drugom rukom naizmjenično uvijati dva višestruka otpornika. Kako se pokazalo, ovi otpornici su višestruki s razlogom - doslovno pola okreta na jednom od njih, a postavka je izgubljena. Tajna je odakle mi ruke, ali dodirom nisam mogao otkriti promjene u ponašanju plovka ovisno o položaju klizača potenciometra. Usuđujem se reći da je programer iskusio iste poteškoće, te je stoga osigurao dva takva skakača na ploči.
Vidite li dva skakača gore lijevo i desno? Oni prekidaju krug između para solenoida i H-mosta. Korist od njih je dvostruka: skidanjem jednog skakača možete potpuno isključiti jednu od dijagonala, a uključivanjem ampermetra umjesto druge možete vidjeti stanje H-mosta druge dijagonale.
Kao lirsku digresiju, napominjem da ako su H-mostovi na obje dijagonale potpuno otvoreni, potrošena struja može doseći tri ampera. U takvim će uvjetima tranzistor Q5 biti vrlo teško preživjeti. Srećom, može izdržati takvo opterećenje kratko vrijeme, ali trebate okrenuti dva višestruka otpornika, a ne znate unaprijed gdje.
Dakle, za preliminarno podešavanje, toplo preporučujem petljanje sa svakom dijagonalom zasebno: isključite drugu kratkospojnikom tako da Q5 ne puši.
Budući da struja koja prolazi kroz solenoide može promijeniti smjer, Kinezi imaju ampermetre kod kojih igla stoji okomito na sredini ljestvice. I zato se osjećaju dobro i ugodno: izvlače skakače, zabijaju ampermetre u praznine i mirno okreću otpornike dok strelice ne idu na nulu.
Morao sam ostaviti jedan kratkospojnik otvoren, au drugi otvor priključiti stari sovjetski ispitivač u ampermetarskom načinu rada s ograničenjem mjerenja od 10 ampera. Ako se pokazalo da je struja suprotna, tester je tupo otišao van skale ulijevo, a ja sam strpljivo okretao vijak dok se tester nije vratio na nulu. To je bio jedini način da se izvrše preliminarne prilagodbe. Zatim je bilo moguće uključiti obje dijagonale i prilagoditi podešavanje, postižući maksimalnu stabilnost plovka. Također možete kontrolirati ukupnu struju koju troši uređaj: što je manja. što je postavka točnija.
Kućište Levitron sam iz navike isprintao na 3D printeru. Nije ispalo tako lijepo kao gotova igračka za deset tisuća, ali zanimao me tehnički princip, a ne estetika.
Izvor: www.habr.com