Neste artigo, consideraremos o preenchimento eletrônico de tais dispositivos, o princípio de operação e o método de configuração. Até agora, vi descrições de produtos acabados de fábrica, muito bonitos e não muito baratos. De qualquer forma, com uma pesquisa superficial, os preços começam em dez mil rublos. Ofereço uma descrição de um kit chinês para automontagem por 1.5 mil.
Em primeiro lugar, é necessário esclarecer o que exatamente será discutido. Existe uma grande variedade de levitadores magnéticos, e a variedade de implementações específicas é incrível. Essas opções, quando ímãs permanentes, devido a características de design, estão localizadas com os mesmos pólos entre si, agora não interessam a ninguém, mas existem opções mais complicadas. Por exemplo assim:
O princípio de operação foi descrito repetidamente, para dizer brevemente - há um ímã permanente pendurado no campo magnético do solenóide, cuja força depende do sinal do sensor Hall.
O pólo oposto do ímã não gira devido ao fato de estar montado em um modelo de globo, que desloca visivelmente o centro de gravidade para baixo. O circuito eletrônico do aparelho é bem simples, e quase não precisa ser configurado.
Existem opções para implementar esses projetos no arduino, mas isso é da série “por que é simples, quando pode ser difícil”.
Este artigo é dedicado a outra opção, onde um suporte é usado em vez de uma suspensão:
Em vez de um globo, uma flor é possível, ou outra coisa, como conta a fantasia. A produção em série desses brinquedos foi estabelecida, mas os preços não agradam a ninguém. Na vastidão do Ali Express, me deparei com um conjunto de peças,
que é o preenchimento eletrônico do estande. O preço de emissão é de 1,5 mil rublos, se o "método do vendedor" for selecionado.
Como resultado da comunicação com o vendedor, , e instruções de configuração chinesas. O que me tocou especialmente foi que o vendedor forneceu um link para um vídeo onde o especialista também conta tudo em detalhes em chinês. Enquanto isso, a estrutura montada requer um ajuste competente e meticuloso, não é realista lançá-la “em movimento”. É por isso que decidi enriquecer o RuNet com instruções em russo.
Então, em ordem. A placa de circuito impresso foi feita em um lugar muito bom, como se viu, tem até quatro camadas, o que é totalmente desnecessário. O acabamento é de primeira qualidade e a serigrafia é bem desenhada e detalhada. Em primeiro lugar, é mais conveniente soldar os sensores Hall e é muito importante posicioná-los corretamente. Uma foto em close está anexada.
A superfície sensível dos sensores deve estar na metade da altura dos solenóides.
O terceiro sensor, que é curvo com a letra "G", pode ser levantado um pouco mais alto. A propósito, sua posição não é particularmente crítica - serve para ligar automaticamente a energia.
Eu recomendaria montar os solenóides de forma que os condutores do início do enrolamento fiquem no topo. Assim, eles ficam mais uniformes e o risco de curto-circuito é menor. Quatro solenóides formam um quadrado, é necessário conectar as diagonais aos pares. No meu tabuleiro, uma diagonal estava marcada como X1,Y1 e a outra - X2,Y2.
Não é o fato de que você encontrará o mesmo. O princípio é importante: pegamos a diagonal, conectamos as conclusões internas das bobinas, as externas - no circuito. Os campos magnéticos criados por cada um dos pares de bobinas devem ser opostos.
Quatro colunas de ímãs permanentes devem ser fixadas de modo que todas olhem na mesma direção. Não importa se é o pólo norte ou sul, é importante não estar em discórdia.
Depois disso, tratamos com calma dos detalhes e colamos conforme a serigrafia. Estanhar e chapear são excelentes, soldar essa placa é um prazer.
Agora é hora de mergulhar no funcionamento do circuito eletrônico.
O nó J3 - U5A - Q5 está localizado um pouco separado. O elemento J3 é o sensor Hall mais alto e com as pernas dobradas. Isso nada mais é do que um dispositivo de ativação automática. O sensor J3 determina o próprio fato da presença de um flutuador em toda a estrutura. Colocamos o flutuador - a energia ligada. Removido - desligado. Isso é muito lógico, pois sem flutuador o funcionamento do circuito perde o sentido.
Se você não aplicar energia, o flutuador adere firmemente a uma das colunas magnéticas. Chamo sua atenção: isso é correto, como deveria ser. A bóia deve ser virada para este lado. Ele começa a repelir apenas quando está estritamente no centro da estrutura. Mas enquanto a eletrônica não funciona, ele inevitavelmente cai em um dos topos da praça.
O regulador é projetado da seguinte forma: duas metades simétricas, dois amplificadores diferenciais, cada um recebe um sinal de seu próprio sensor Hall e controla o H - uma ponte, cuja carga é um par de solenóides.
Um dos amplificadores LM324, por exemplo, U1D, recebe o sinal do sensor J1, os outros dois, U1B e U1C, servem como drivers para a ponte H formada pelos transistores Q1, Q2, Q3, Q4. Enquanto a bóia estiver no centro do quadrado, o amplificador U1D deve estar em equilíbrio e os dois braços da ponte H devem estar fechados. Assim que a bóia se move em direção a um dos solenoides, o sinal do sensor J1 muda, metade da ponte H se abre e os solenoides induzem campos magnéticos opostos. O mais próximo do flutuador deve repeli-lo. e que é mais - pelo contrário, atrair. Como resultado, o flutuador volta para o lugar de onde veio. Se a bóia voar muito para trás, o outro braço da ponte H será aberto, a polaridade da fonte de alimentação do par de solenóides mudará e a bóia irá novamente para o centro.
A segunda diagonal nos transistores Q6, Q7, Q8, Q9 Funciona da mesma maneira. Claro, se você atrapalhar o faseamento das bobinas ou a instalação dos sensores, tudo ficará completamente diferente e o aparelho não funcionará.
Mas quem está te impedindo de fazer tudo certo?
Agora que descobrimos o circuito eletrônico, o problema com a configuração foi esclarecido.
É necessário fixar a bóia no centro e instalar os potenciômetros R10 e R22 de forma que ambos os braços de ambas as pontes H fiquem fechados. Bem, digamos, “consertar” - me empolguei, você provavelmente pode segurar a bóia com as mãos, mais precisamente, com uma mão, e com a outra torcer alternadamente dois resistores multivoltas. Acontece que esses resistores são multivoltas por um motivo - literalmente meia volta em um deles e a configuração é perdida. De onde vêm minhas mãos é segredo, mas pelo toque não consegui detectar mudanças no comportamento da boia dependendo da posição da corrediça do potenciômetro. Atrevo-me a sugerir que o desenvolvedor passou pelas mesmas dificuldades e, portanto, forneceu dois desses jumpers na placa.
Veja os dois jumpers no canto superior esquerdo e direito? Eles quebram o circuito entre o par de solenoides e a ponte H. Os benefícios deles são duplos: removendo um dos jumpers, você pode desligar completamente uma das diagonais e ligando o amperímetro em vez do outro, você pode ver em que estado está a ponte H da outra diagonal .
Como digressão lírica, observo que se as pontes H estiverem totalmente abertas nas duas diagonais, a corrente consumida pode chegar a três amperes. Sob tais condições, será muito difícil para o transistor Q5 permanecer vivo. Felizmente, ele suporta tal carga por um curto período de tempo, mas você precisa torcer dois resistores de várias voltas, e não se sabe de antemão onde.
Portanto, para afinação preliminar, recomendo mexer em cada diagonal separadamente: desligue a segunda com um jumper para que o Q5 não fume.
Como a corrente que passa pelos solenóides pode mudar de direção, os chineses têm amperímetros na fazenda, nos quais a seta fica verticalmente no meio da escala. É por isso que eles se sentem bem e confortáveis: puxam os jumpers, enfiam os amperímetros nas aberturas e giram com calma os resistores até que as setas cheguem a zero.
Tive que deixar um jumper aberto e incluir um antigo testador soviético no modo amperímetro com um limite de medição de 10 amperes na outra lacuna. Se a corrente fosse invertida, o testador saía da escala para a esquerda e eu pacientemente girei o parafuso até que o testador voltasse a zero. Essa é a única maneira de configurar corretamente. Então foi possível ligar as duas diagonais e ajustar o ajuste, obtendo a máxima estabilidade do flutuador. Você também pode controlar a corrente total consumida pelo aparelho: quanto menor for. mais precisa a configuração.
Por hábito, imprimi o corpo do Levitron em uma impressora 3D. Não ficou tão bonito quanto no brinquedo acabado de dez mil, mas eu estava interessado no princípio técnico, não na estética.
Fonte: habr.com