In questo articolo esamineremo il contenuto elettronico di tali dispositivi, il principio di funzionamento e il metodo di configurazione. Fino ad ora mi sono imbattuto in descrizioni di prodotti finiti di fabbrica, molto belli e non molto economici. In ogni caso, con una ricerca veloce, i prezzi partono da diecimila rubli. Offro una descrizione di un kit cinese per l'autoassemblaggio per 1.5 mila.
Innanzitutto è necessario chiarire di cosa si parlerà esattamente. Esiste una grande varietà di levitatori magnetici e la varietà di implementazioni specifiche è sorprendente. Tali opzioni, quando i magneti permanenti, a causa delle caratteristiche del design, si trovano con poli simili uno di fronte all'altro, oggi non interessano a nessuno, ma ci sono opzioni più astute. Ad esempio questo:
Il principio di funzionamento è stato descritto più volte, per dirla in breve: nel campo magnetico del solenoide è sospeso un magnete permanente, la cui intensità dipende dal segnale del sensore Hall.
Il polo opposto del magnete non si gira perché è montato in un globo fittizio, che sposta notevolmente il baricentro verso il basso. Il circuito elettronico del dispositivo è molto semplice e non richiede quasi alcuna configurazione.
Esistono opzioni per implementare progetti simili su Arduino, ma questo è tratto dalla serie "perché renderlo semplice quando può essere complicato".
Questo articolo è dedicato a un'altra opzione, in cui viene utilizzato un supporto anziché una sospensione:
Invece di un globo, è possibile un fiore o qualcos'altro, come detta la tua immaginazione. È stata stabilita la produzione in serie di tali giocattoli, ma i prezzi non accontentano nessuno. Nella vastità di Ali Express mi sono imbattuto nel seguente insieme di parti:
ovvero il riempimento elettronico dello stand. Il prezzo richiesto è di 1,5 mila rubli se viene selezionato il "metodo del venditore".
Sulla base dei risultati della comunicazione con il venditore, e le istruzioni di configurazione in cinese. Ciò che mi ha particolarmente colpito è che il venditore ha fornito un link a un video in cui lo specialista spiega tutto in dettaglio, anche in cinese. Nel frattempo, la struttura assemblata richiede un aggiustamento competente e scrupoloso; non è realistico avviarla “al volo”. Ecco perché ho deciso di arricchire RuNet con istruzioni in russo.
Quindi, in ordine. Il circuito stampato è stato realizzato in un'ottima posizione; come si è scoperto, era addirittura a quattro strati, il che non è assolutamente necessario. La qualità della lavorazione è ottima e tutto è serigrafato e disegnato nei minimi dettagli. Innanzitutto è più conveniente saldare i sensori di Hall, ed è molto importante posizionarli correttamente. In allegato la foto in primo piano.
La superficie sensibile dei sensori dovrebbe trovarsi a metà dell'altezza dei solenoidi.
Il terzo sensore, che è curvato con la lettera “G”, può essere sollevato leggermente più in alto. La sua posizione, tra l'altro, non è particolarmente critica: serve per accendere automaticamente la corrente.
Consiglierei di montare i solenoidi in modo che i conduttori dall'inizio dell'avvolgimento siano in alto. In questo modo si alzeranno in modo più uniforme e ci sarà meno rischio di cortocircuito. Quattro solenoidi formano un quadrato; è necessario collegare le diagonali a coppie. Sulla mia scheda, una diagonale era etichettata X1,Y1 e l'altra era etichettata X2,Y2.
Non è un dato di fatto che ti imbatterai nello stesso. Il principio è importante: prendiamo una diagonale, colleghiamo insieme i terminali interni delle bobine e colleghiamo i terminali esterni in un circuito. I campi magnetici creati da ciascuna coppia di bobine devono essere opposti.
È necessario montare quattro colonne di magneti permanenti in modo che siano tutte rivolte nella stessa direzione. Non importa se si tratta del polo nord o sud, l’importante è non essere incoerenti.
Successivamente, ci occupiamo con calma delle parti e le incolliamo secondo la serigrafia. La stagnatura e la metallizzazione sono eccellenti, saldare una tavola del genere è un piacere.
Ora è il momento di approfondire il funzionamento del circuito elettronico.
Il nodo J3 - U5A - Q5 si trova leggermente separato. L'elemento J3 è il sensore Hall più alto e con le gambe curve. Questo non è altro che un interruttore automatico di accensione del dispositivo. Il sensore J3 rileva proprio la presenza di un galleggiante sopra l'intera struttura. Abbiamo posizionato il galleggiante e acceso l'alimentazione. Rimosso - spento. Questo è molto logico, poiché senza galleggiante il funzionamento del circuito diventa privo di significato.
Se l'alimentazione non viene fornita, il galleggiante si attaccherà saldamente a uno dei montanti magnetici. Nota: questo è corretto, è così che dovrebbe essere. Il galleggiante dovrebbe essere girato da questa parte. Inizia a spingersi solo quando è rigorosamente al centro della struttura. Ma mentre l'elettronica non funziona, inevitabilmente cade su uno dei vertici del quadrato.
Il regolatore è progettato in questo modo: due metà simmetriche, due amplificatori differenziali, ciascuno riceve un segnale dal proprio sensore Hall e controlla il ponte H, il cui carico è una coppia di solenoidi.
Uno degli amplificatori LM324, ad esempio U1D, riceve il segnale dal sensore J1, gli altri due, U1B e U1C, servono come driver del ponte H formato dai transistor Q1, Q2, Q3, Q4. Finché il galleggiante si trova al centro del quadrato, l'amplificatore U1D dovrebbe essere in equilibrio ed entrambi i bracci del ponte H chiusi. Non appena il galleggiante si sposta verso uno dei solenoidi, il segnale del sensore J1 cambia, circa la metà del ponte H si apre e i solenoidi inducono campi magnetici opposti. Quello più vicino al galleggiante dovrebbe spingerlo via. e quale è più lontano, al contrario, attrai. Di conseguenza, il galleggiante torna da dove è venuto. Se il galleggiante vola troppo indietro, l'altro braccio del ponte H si aprirà, la polarità dell'alimentazione alla coppia di solenoidi cambierà e il galleggiante si sposterà nuovamente verso il centro.
La seconda diagonale sui transistor Q6, Q7, Q8, Q9 funziona esattamente allo stesso modo. Naturalmente, se si sbaglia la fasatura delle bobine o l'installazione dei sensori, tutto sarà completamente sbagliato e il dispositivo non funzionerà.
Ma chi ti impedisce di mettere tutto insieme correttamente?
Ora che comprendiamo il circuito elettronico, il problema della configurazione è diventato più chiaro.
È necessario fissare il galleggiante al centro e installare i potenziometri R10 e R22 in modo che entrambi i bracci di entrambi i ponti H siano chiusi. Bene, diciamo "aggiustare" - mi sono lasciato trasportare, probabilmente puoi tenere il galleggiante con le mani, più precisamente, con una mano e con l'altra ruotare alternativamente due resistori multigiro. Come si è scoperto, questi resistori sono multigiro per un motivo: letteralmente mezzo giro su uno di essi e l'impostazione viene persa. Da dove vengono le mie mani è un segreto, ma al tatto non sono riuscito a rilevare cambiamenti nel comportamento del galleggiante a seconda della posizione della slitta del potenziometro. Oserei suggerire che lo sviluppatore abbia riscontrato le stesse difficoltà e quindi abbia fornito due di questi ponticelli sulla scheda.
Vedi due ponticelli in alto a sinistra e a destra? Interrompono il circuito tra una coppia di solenoidi e il ponte H. Il vantaggio che ne derivano è duplice: rimuovendo uno dei ponticelli, è possibile disattivare completamente una delle diagonali e, accendendo l'amperometro invece dell'altro, è possibile vedere lo stato del ponte H dell'altra diagonale.
Come digressione lirica, noto che se i ponti H su entrambe le diagonali sono completamente aperti, la corrente consumata può raggiungere i tre ampere. In tali condizioni, sarà molto difficile per il transistor Q5 rimanere in vita. Fortunatamente, può sopportare un carico del genere per un breve periodo, ma è necessario accendere due resistori multigiro e non si sa in anticipo dove.
Quindi, per la configurazione preliminare, consiglio vivamente di armeggiare con ciascuna diagonale separatamente: disattivare la seconda con un ponticello in modo che il Q5 non fumi.
Poiché la corrente che passa attraverso i solenoidi può cambiare direzione, i cinesi hanno degli amperometri in cui l'ago si trova verticalmente al centro della scala. E quindi si sentono bene e a proprio agio: tirano fuori i ponticelli, inseriscono gli amperometri negli spazi vuoti e girano con calma i resistori finché le frecce non vanno a zero.
Ho dovuto lasciare un ponticello aperto e collegare nell'altro intervallo un vecchio tester sovietico in modalità amperometro con un limite di misurazione di 10 ampere. Se la corrente si è rivelata opposta, il tester è andato fuori scala a sinistra e ho girato pazientemente la vite finché il tester non è tornato a zero. Questo era l'unico modo per apportare modifiche preliminari. Successivamente è stato possibile attivare entrambe le diagonali e regolare la regolazione, ottenendo la massima stabilità del galleggiante. Puoi anche controllare la corrente totale consumata dal dispositivo: minore è. tanto più precisa è l'impostazione.
Per abitudine, ho stampato la custodia del Levitron su una stampante 3D. Si è rivelato non bello come il giocattolo finito per diecimila, ma mi interessava il principio tecnico, non l'estetica.
Fonte: habr.com