V tomto článku sa pozrieme na elektronický obsah takýchto zariadení, princíp fungovania a spôsob konfigurácie. Doteraz som sa stretol s popismi hotových továrenských výrobkov, veľmi krásnych a nie veľmi lacných. V každom prípade pri rýchlom vyhľadávaní ceny začínajú na 1.5 XNUMX rubľov. Ponúkam popis čínskej stavebnice na svojpomocnú montáž za XNUMX tis.
V prvom rade si treba ujasniť, o čom presne sa bude diskutovať. Existuje veľké množstvo magnetických levitátorov a rozmanitosť konkrétnych implementácií je úžasná. Takéto možnosti, keď sú permanentné magnety kvôli konštrukčným prvkom umiestnené podobnými pólmi oproti sebe, dnes nikoho nezaujímajú, ale existuje viac prefíkaných možností. Napríklad toto:
Princíp činnosti bol, stručne povedané, opakovane popísaný - v magnetickom poli solenoidu je zavesený permanentný magnet, ktorého intenzita závisí od signálu Hallovho snímača.
Opačný pól magnetu sa nepretáča vďaka tomu, že je namontovaný v atrape glóbusu, ktorý citeľne posúva ťažisko nadol. Elektronický obvod zariadenia je veľmi jednoduchý a nevyžaduje takmer žiadnu konfiguráciu.
Existujú možnosti implementácie podobných projektov na Arduine, ale toto je zo série „prečo to robiť jednoducho, keď to môže byť komplikované“.
Tento článok je venovaný ďalšej možnosti, kde sa namiesto zavesenia používa stojan:
Namiesto zemegule je možná kvetina alebo niečo iné, ako to diktuje vaša fantázia. Sériová výroba takýchto hračiek je zavedená, no ceny nikoho netešia. V rozľahlosti Ali Express som narazil na nasledujúcu sadu častí:
ktorým je elektronické plnenie stojana. Požadovaná cena je 1,5 tisíc rubľov, ak je vybratá „metóda predajcu“.
Na základe výsledkov komunikácie s predávajúcim, a pokyny na nastavenie v čínštine. Obzvlášť ma dojalo, že predajca poskytol odkaz na video, kde špecialista všetko podrobne vysvetľuje, aj v čínštine. Medzitým si zostavená konštrukcia vyžaduje kompetentné a starostlivé nastavenie, nie je realistické spustiť ju „za behu“. Preto som sa rozhodol obohatiť RuNet o návod v ruštine.
Takže po poriadku. Plošný spoj bol vyrobený na veľmi dobrom mieste, ako sa ukázalo, bol dokonca štvorvrstvový, čo je úplne zbytočné. Kvalita spracovania je výborná a všetko je preosiate a detailne prekreslené. V prvom rade je pohodlnejšie spájkovať Hallove senzory a je veľmi dôležité ich správne umiestniť. Detailná fotografia je priložená.
Citlivá plocha snímačov by mala byť v polovici výšky solenoidov.
Tretí senzor, ktorý je zakrivený s písmenom „G“, sa dá zdvihnúť o niečo vyššie. Mimochodom, jeho poloha nie je obzvlášť kritická - slúži na automatické zapnutie napájania.
Solenoidy by som odporučil namontovať tak, aby vývody od začiatku vinutia boli navrchu. Takto sa postavia rovnomernejšie a je menšie riziko skratu. Štyri solenoidy tvoria štvorec, uhlopriečky je potrebné spojiť do párov. Na mojej doske bola jedna uhlopriečka označená X1,Y1 a druhá bola označená X2,Y2.
Nie je pravda, že narazíte na tú istú. Princíp je dôležitý: vezmeme uhlopriečku, spojíme vnútorné svorky cievok a vonkajšie svorky spojíme do obvodu. Magnetické polia vytvorené každým párom cievok musia byť opačné.
Štyri stĺpce permanentných magnetov musia byť namontované tak, aby všetky smerovali rovnakým smerom. Nezáleží na tom, či ide o severný alebo južný pól, dôležité je nebyť nekonzistentné.
Potom sa s dielmi pokojne vysporiadame a nalepíme podľa sieťotlače. Cínovanie a metalizácia sú výborné, spájkovanie takejto dosky je jedna radosť.
Teraz je čas ponoriť sa do fungovania elektronického obvodu.
Uzol J3 - U5A - Q5 je umiestnený mierne oddelene. Element J3 je Hallov senzor, ktorý je najvyšší a má zakrivené nohy. Toto nie je nič iné ako automatický vypínač zariadenia. Senzor J3 detekuje samotný fakt prítomnosti plaváka nad celou konštrukciou. Umiestnili sme plavák a zapli sme prúd. Odstránené - vypnuté. Je to veľmi logické, pretože bez plaváka stráca prevádzka okruhu zmysel.
Ak nie je k dispozícii napájanie, plavák sa pevne prilepí na jeden z magnetických stĺpikov. Poznámka: je to správne, tak to má byť. Plavák by mal byť otočený na túto stranu. Začína sa odtláčať iba vtedy, keď je presne v strede konštrukcie. Ale kým elektronika nefunguje, on nevyhnutne spadne na jeden z vrcholov štvorca.
Regulátor je navrhnutý takto: dve symetrické polovice, dva diferenciálne zosilňovače, každý prijíma signál z vlastného Hallovho snímača a riadi H-mostík, ktorého záťažou je dvojica solenoidov.
Jeden zo zosilňovačov LM324, napríklad U1D, prijíma signál zo snímača J1, ďalšie dva, U1B a U1C, slúžia ako budiče H-mostíka tvoreného tranzistormi Q1, Q2, Q3, Q4. Pokiaľ je plavák v strede štvorca, zosilňovač U1D by mal byť v rovnováhe a obe ramená H-mostíka uzavreté. Akonáhle sa plavák pohne smerom k jednému zo solenoidov, signál zo snímača J1 sa zmení, otvorí sa polovica H-mostíka a solenoidy indukujú opačné magnetické polia. Ten, ktorý je bližšie k plaváku, by ho mal odtlačiť. a ktorý je ďalej - naopak prilákať. V dôsledku toho sa plavák vráti tam, odkiaľ prišiel. Ak plavák letí príliš dozadu, otvorí sa druhé rameno H-mostíka, zmení sa polarita napájania dvojice elektromagnetov a plavák sa opäť posunie smerom k stredu.
Druhá uhlopriečka na tranzistoroch Q6, Q7, Q8, Q9 funguje úplne rovnako. Samozrejme, ak pokazíte fázovanie cievok alebo inštaláciu senzorov, všetko bude úplne zle a zariadenie nebude fungovať.
Ale kto ti bráni dať všetko do poriadku?
Teraz, keď rozumieme elektronickému obvodu, problém konfigurácie sa stal jasnejším.
Plavák je potrebné upevniť v strede a namontovať potenciometre R10 a R22 tak, aby obe ramená oboch H-mostíkov boli zatvorené. No, povedzme, „opraviť“ - nechal som sa uniesť, pravdepodobne môžete držať plavák rukami, presnejšie jednou rukou, a druhou rukou striedavo krútiť dva viacotáčkové odpory. Ako sa ukázalo, tieto odpory sú z nejakého dôvodu viacotáčkové - doslova pol otáčky na jednom z nich a nastavenie sa stratí. Odkiaľ mám ruky je tajomstvom, no dotykom som nedokázal rozpoznať zmeny v správaní plaváka v závislosti od polohy posúvača potenciometra. Dovolím si tvrdiť, že vývojár mal rovnaké ťažkosti, a preto na doske poskytol dva takéto prepojky.
Vidíte dvoch skokanov vľavo a vpravo hore? Prerušujú obvod medzi dvojicou solenoidov a H-mostom. Prínos z nich je dvojaký: odstránením jedného z prepojok môžete úplne vypnúť jednu z uhlopriečok a zapnutím ampérmetra namiesto druhej môžete vidieť stav H-mostíka druhej uhlopriečky.
Ako lyrickú odbočku uvádzam, že ak sú H-mostíky na oboch uhlopriečkach úplne otvorené, spotrebovaný prúd môže dosiahnuť tri ampéry. V takýchto podmienkach bude pre tranzistor Q5 veľmi ťažké zostať nažive. Našťastie vydrží také zaťaženie na krátky čas, ale musíte otočiť dva viacotáčkové odpory a vopred neviete, kde.
Takže pre predbežné nastavenie dôrazne odporúčam pohrať sa s každou uhlopriečkou zvlášť: tú druhú vypnite prepojkou, aby Q5 nedymila.
Keďže prúd prechádzajúci solenoidmi môže meniť smer, Číňania majú ampérmetre, v ktorých ručička stojí kolmo v strede stupnice. A preto sa cítia dobre a pohodlne: vyťahujú prepojky, do medzier strčia ampérmetre a pokojne otáčajú odpory, kým šípky neklesnú na nulu.
Musel som nechať jednu prepojku otvorenú a do druhej medzery zapojiť starý sovietsky tester v režime ampérmetra s limitom merania 10 ampérov. Ak sa ukázalo, že prúd je opačný, tester otupene odišiel zo stupnice doľava a ja som trpezlivo otáčal skrutkou, kým sa tester nevrátil na nulu. To bol jediný spôsob, ako vykonať predbežné úpravy. Potom bolo možné zapnúť obe uhlopriečky a upraviť nastavenie, čím sa dosiahla maximálna stabilita plaváka. Môžete tiež ovládať celkový prúd spotrebovaný zariadením: čím menej je. tým presnejšie nastavenie.
Puzdro Levitron som si zo zvyku vytlačil na 3D tlačiarni. Vyšlo to nie tak krásne ako hotová hračka za desaťtisíc, ale zaujímal ma technický princíp, nie estetika.
Zdroj: hab.com