In dit artikel zullen we kijken naar de elektronische inhoud van dergelijke apparaten, het werkingsprincipe en de configuratiemethode. Tot nu toe ben ik beschrijvingen tegengekomen van afgewerkte fabrieksproducten, erg mooi en niet erg goedkoop. Hoe dan ook, met een snelle zoekopdracht beginnen de prijzen bij tienduizend roebel. Ik bied een beschrijving van een Chinese kit voor zelfmontage voor 1.5 duizend.
Allereerst is het noodzakelijk om duidelijk te maken wat er precies zal worden besproken. Er is een grote verscheidenheid aan magnetische levitators, en de verscheidenheid aan specifieke implementaties is verbazingwekkend. Dergelijke opties, wanneer permanente magneten, vanwege ontwerpkenmerken, met dezelfde polen naar elkaar toe gericht zijn, zijn tegenwoordig voor niemand interessant, maar er zijn sluwere opties. Bijvoorbeeld dit:
Het werkingsprincipe is herhaaldelijk beschreven, om het kort te zeggen: er hangt een permanente magneet in het magnetische veld van de solenoïde, waarvan de intensiteit afhangt van het signaal van de hall-sensor.
De tegenovergestelde pool van de magneet draait niet om, omdat deze in een dummybol is gemonteerd, waardoor het zwaartepunt merkbaar naar beneden verschuift. Het elektronische circuit van het apparaat is heel eenvoudig en vereist vrijwel geen configuratie.
Er zijn mogelijkheden om vergelijkbare projecten op Arduino te implementeren, maar dit komt uit de serie “waarom zou je het simpel maken als het ingewikkeld kan zijn.”
Dit artikel is gewijd aan een andere optie, waarbij een standaard wordt gebruikt in plaats van een ophanging:
In plaats van een wereldbol is een bloem of iets anders mogelijk, zoals uw verbeelding het voorschrijft. Er is sprake van serieproductie van dergelijk speelgoed, maar de prijzen bevallen niemand. In de uitgestrektheid van Ali Express kwam ik de volgende reeks onderdelen tegen:
dat is de elektronische vulling van de standaard. De vraagprijs is 1,5 duizend roebel als "Verkopersmethode" is geselecteerd.
Op basis van de resultaten van de communicatie met de verkoper, en installatie-instructies in het Chinees. Wat mij vooral raakte was dat de verkoper een link meegaf naar een video waarin de specialist alles tot in detail uitlegt, ook in het Chinees. Ondertussen vereist de samengestelde structuur competente en nauwgezette aanpassing; het is niet realistisch om er ‘on the fly’ mee te beginnen. Daarom besloot ik RuNet te verrijken met instructies in het Russisch.
Dus, in volgorde. De printplaat is op een hele goede plek gemaakt; het bleek zelfs vierlaags te zijn, wat volkomen onnodig is. De kwaliteit van de afwerking is uitstekend en alles is gezeefdrukt en tot in detail getekend. Allereerst is het handiger om Hall-sensoren te solderen, en het is erg belangrijk om ze correct te positioneren. Close-upfoto is bijgevoegd.
Het gevoelige oppervlak van de sensoren moet zich op de helft van de hoogte van de elektromagneten bevinden.
De derde sensor, die gebogen is met de letter “G”, kan iets hoger worden geplaatst. Zijn positie is overigens niet bijzonder kritisch: hij dient om de stroom automatisch in te schakelen.
Ik zou aanraden om de elektromagneten zo te monteren dat de draden vanaf het begin van de wikkeling bovenaan zitten. Zo blijven ze gelijkmatiger staan en is er minder kans op kortsluiting. Vier elektromagneten vormen een vierkant; het is noodzakelijk om de diagonalen paarsgewijs te verbinden. Op mijn bord had de ene diagonaal het label X1,Y1 en de andere het label X2,Y2.
Het is niet zo dat je dezelfde tegenkomt. Het principe is belangrijk: we nemen een diagonaal, verbinden de interne aansluitingen van de spoelen met elkaar en verbinden de externe aansluitingen tot een circuit. De magnetische velden die door elk paar spoelen worden gecreëerd, moeten tegengesteld zijn.
Vier kolommen met permanente magneten moeten zo worden gemonteerd dat ze allemaal in dezelfde richting wijzen. Het maakt niet uit of het de noord- of de zuidpool is, het is belangrijk om niet inconsistent te zijn.
Daarna pakken we de onderdelen rustig aan en plakken ze volgens de zeefdruk in. Het vertinnen en metalliseren is uitstekend, het solderen van zo'n bord is een genot.
Nu is het tijd om je te verdiepen in de werking van het elektronische circuit.
Het knooppunt J3 - U5A - Q5 bevindt zich enigszins afzonderlijk. Element J3 is de Hall-sensor die het langst is en gebogen poten heeft. Dit is niets meer dan een automatische aan-uitschakelaar van het apparaat. Sensor J3 detecteert juist de aanwezigheid van een vlotter boven de gehele constructie. We plaatsten de vlotter en de stroom werd ingeschakeld. Verwijderd - uitgeschakeld. Dit is heel logisch, omdat zonder vlotter de werking van het circuit zinloos wordt.
Als er geen stroom wordt geleverd, blijft de vlotter stevig aan een van de magnetische palen plakken. Let op: dit klopt, zo hoort het te zijn. De vlotter moet naar deze kant worden gedraaid. Het begint pas af te zetten als het zich strikt in het midden van de constructie bevindt. Maar terwijl de elektronica niet werkt, valt hij onvermijdelijk op een van de hoekpunten van het vierkant.
De regelaar is als volgt ontworpen: twee symmetrische helften, twee differentiële versterkers, elk ontvangt een signaal van zijn eigen Hall-sensor en bestuurt de H-brug, waarvan de belasting een paar elektromagneten is.
Eén van de LM324-versterkers, bijvoorbeeld U1D, ontvangt het signaal van sensor J1, de andere twee, U1B en U1C, dienen als stuurprogramma's voor de H-brug gevormd door transistors Q1, Q2, Q3, Q4. Zolang de vlotter zich in het midden van het vierkant bevindt, moet de U1D-versterker in balans zijn en beide armen van de H-brug gesloten zijn. Zodra de vlotter richting een van de solenoïden beweegt, verandert het signaal van sensor J1, gaat ongeveer de helft van de H-brug open en veroorzaken de solenoïden tegengestelde magnetische velden. Degene die zich het dichtst bij de vlotter bevindt, moet deze wegduwen. en welke is verder - integendeel, aantrekken. Hierdoor gaat de vlotter terug naar waar hij vandaan kwam. Als de vlotter te ver terugvliegt, gaat de andere arm van de H-brug open, verandert de polariteit van de voeding naar het paar solenoïdes en beweegt de vlotter weer naar het midden.
De tweede diagonaal op transistors Q6, Q7, Q8, Q9 werkt op precies dezelfde manier. Als je de fasering van de spoelen of de installatie van de sensoren verprutst, zal alles natuurlijk helemaal verkeerd zijn en zal het apparaat niet werken.
Maar wie houdt je tegen om alles correct in elkaar te zetten?
Nu we het elektronische circuit begrijpen, is het configuratieprobleem duidelijker geworden.
Het is noodzakelijk om de vlotter in het midden te bevestigen en de potentiometers R10 en R22 zo te installeren dat beide armen van beide H-bruggen gesloten zijn. Nou, laten we zeggen: "repareren" - ik werd meegesleept, je kunt de vlotter waarschijnlijk met je handen vasthouden, preciezer gezegd, met één hand, en met de andere hand afwisselend twee multi-turn-weerstanden draaien. Het bleek dat deze weerstanden niet voor niets multi-turn zijn - letterlijk een halve draai aan een van hen, en de instelling gaat verloren. Waar mijn handen vandaan komen is geheim, maar op de tast kon ik geen veranderingen in het gedrag van de vlotter waarnemen, afhankelijk van de stand van de potentiometerschuif. Ik durf te suggereren dat de ontwikkelaar dezelfde moeilijkheden ondervond en daarom twee van dergelijke jumpers op het bord heeft gezet.
Zie jij linksboven en rechtsboven twee springers? Ze onderbreken het circuit tussen een paar elektromagneten en de H-brug. Het voordeel hiervan is tweeledig: door een van de jumpers te verwijderen, kun je een van de diagonalen volledig uitschakelen, en door de ampèremeter in plaats van de andere in te schakelen, kun je de toestand van de H-brug van de andere diagonaal zien.
Als lyrische uitweiding merk ik op dat als de H-bruggen op beide diagonalen volledig open zijn, de verbruikte stroom drie ampère kan bereiken. Onder dergelijke omstandigheden zal het voor transistor Q5 erg moeilijk zijn om in leven te blijven. Gelukkig is het voor een korte tijd bestand tegen zo'n belasting, maar je moet twee multi-turn-weerstanden schakelen, en je weet van tevoren niet waar.
Dus voor de voorlopige opstelling raad ik ten zeerste aan om aan elke diagonaal afzonderlijk te sleutelen: schakel de tweede uit met een jumper zodat de Q5 niet rookt.
Omdat de stroom die door de solenoïden gaat van richting kan veranderen, hebben de Chinezen ampèremeters waarbij de naald verticaal in het midden van de schaalverdeling staat. En daarom voelen ze zich goed en comfortabel: ze trekken de jumpers eruit, steken ampèremeters in de gaten en draaien rustig de weerstanden totdat de pijlen naar nul gaan.
Ik moest de ene jumper open laten en in de andere opening een oude Sovjet-tester aansluiten in ampèremetermodus met een meetlimiet van 10 ampère. Als de stroom het tegenovergestelde bleek te zijn, ging de tester dof naar links van de schaal af, en ik draaide geduldig aan de schroef totdat de tester weer op nul stond. Dit was de enige manier om voorlopige aanpassingen door te voeren. Vervolgens was het mogelijk om beide diagonalen aan te zetten en de afstelling aan te passen, waardoor maximale stabiliteit van de vlotter werd bereikt. U kunt ook de totale stroom controleren die door het apparaat wordt verbruikt: hoe minder deze is. hoe nauwkeuriger de instelling.
Uit gewoonte heb ik de Levitron-behuizing op een 3D-printer afgedrukt. Het bleek niet zo mooi als het voltooide speelgoed voor tienduizend, maar ik was geïnteresseerd in het technische principe, niet in de esthetiek.
Bron: www.habr.com