I den här artikeln kommer vi att titta på det elektroniska innehållet i sådana enheter, driftsprincipen och konfigurationsmetoden. Fram till nu har jag stött på beskrivningar av färdiga fabriksprodukter, väldigt vackra och inte särskilt billiga. I alla fall, med en snabb sökning, börjar priserna på tio tusen rubel. Jag erbjuder en beskrivning av ett kinesiskt kit för självmontering för 1.5 tusen.
Först och främst är det nödvändigt att klargöra vad exakt som kommer att diskuteras. Det finns ett stort utbud av magnetiska levitatorer, och variationen av specifika implementeringar är fantastisk. Sådana alternativ, när permanentmagneter, på grund av designegenskaper, är placerade med lika poler vända mot varandra, är inte av intresse för någon idag, men det finns mer listiga alternativ. Till exempel detta:
Funktionsprincipen har beskrivits upprepade gånger, för att uttrycka det kort - det hänger en permanent magnet i magnetfältet på solenoiden, vars intensitet beror på signalen från hallsensorn.
Magnetens motsatta pol vänder inte på grund av att den är monterad i en dummyglob, vilket märkbart förskjuter tyngdpunkten nedåt. Enhetens elektroniska krets är mycket enkel och kräver nästan ingen konfiguration.
Det finns alternativ för att implementera liknande projekt på Arduino, men det här är från serien "varför göra det enkelt när det kan vara komplicerat."
Den här artikeln ägnas åt ett annat alternativ, där ett stativ används istället för en upphängning:
Istället för en jordglob är en blomma eller något annat möjligt, som din fantasi dikterar. Serieproduktion av sådana leksaker har etablerats, men priserna behagar ingen. I Ali Express vidsträckta stötte jag på följande uppsättning delar:
som är den elektroniska fyllningen av montern. Utropspriset är 1,5 tusen rubel om "Säljarens metod" väljs.
Baserat på resultaten av kommunikationen med säljaren, och installationsinstruktioner på kinesiska. Det som särskilt berörde mig var att säljaren gav en länk till en video där specialisten förklarar allt i detalj, även på kinesiska. Samtidigt kräver den sammansatta strukturen kompetent och noggrann justering; det är inte realistiskt att starta den "i farten." Det var därför jag bestämde mig för att berika RuNet med instruktioner på ryska.
Alltså i ordning. Det tryckta kretskortet gjordes på ett mycket bra ställe, som det visade sig var det till och med fyra lager, vilket är helt onödigt. Kvaliteten på utförande är utmärkt och allt är silkescreen- och detaljritat. Först och främst är det bekvämare att löda Hall-sensorer, och det är mycket viktigt att placera dem korrekt. Närbildsbild bifogas.
Den känsliga ytan på sensorerna ska vara halva solenoidernas höjd.
Den tredje sensorn, som är böjd med bokstaven "G", kan höjas lite högre. Dess position är förresten inte särskilt kritisk - den tjänar till att automatiskt slå på strömmen.
Jag skulle rekommendera att montera solenoiderna så att ledningarna från början av lindningen ligger ovanpå. På så sätt kommer de att stå upp jämnare och det är mindre risk för kortslutning. Fyra solenoider bildar en kvadrat; det är nödvändigt att koppla diagonalerna i par. På min tavla var en diagonal märkt X1,Y1 och den andra märkt X2,Y2.
Det är inte ett faktum att du kommer att stöta på samma. Principen är viktig: vi tar en diagonal, ansluter de interna terminalerna på spolarna tillsammans och ansluter de externa terminalerna till en krets. De magnetiska fälten som skapas av varje par av spolar måste vara motsatta.
Fyra kolonner med permanentmagneter måste monteras så att de alla är vända åt samma håll. Det spelar ingen roll om det är nord- eller sydpolen, det är viktigt att inte vara inkonsekvent.
Därefter tar vi oss lugnt av delarna och sticker in dem enligt silkscreentrycket. Förtenningen och metalliseringen är utmärkt, att löda en sådan bräda är ett nöje.
Nu är det dags att fördjupa sig i hur den elektroniska kretsen fungerar.
Noden J3 - U5A - Q5 är placerad något separat. Element J3 är den Hall-sensor som är högst och har böjda ben. Detta är inget annat än en automatisk enhetsströmbrytare. Sensor J3 upptäcker själva det faktum att det finns en flottör ovanför hela strukturen. Vi placerade flottören och strömmen slogs på. Borttagen - avstängd. Detta är mycket logiskt, eftersom utan en flottör blir driften av kretsen meningslös.
Om ström inte tillförs kommer flottören att fästa tätt mot en av magnetstolparna. Observera: detta är korrekt, så här ska det vara. Flottören ska vändas åt denna sida. Det börjar trycka av först när det är strikt i mitten av strukturen. Men medan elektroniken inte fungerar, faller han oundvikligen på en av torgets hörn.
Regulatorn är utformad så här: två symmetriska halvor, två differentialförstärkare, var och en får en signal från sin egen Hall-sensor och styr H-bryggan, vars belastning är ett par solenoider.
En av LM324-förstärkarna, till exempel U1D, tar emot signalen från sensor J1, de andra två, U1B och U1C, fungerar som drivkrafter för H-bryggan som bildas av transistorerna Q1, Q2, Q3, Q4. Så länge flottören är i mitten av fyrkanten ska U1D-förstärkaren vara i balans och båda armarna på H-bryggan stängda. Så snart flottören rör sig mot en av solenoiderna ändras signalen från sensor J1, någon halva av H-bryggan öppnas och solenoiderna inducerar motsatta magnetfält. Den som är närmare flottören ska trycka undan den. och vilken som är längre - tvärtom, locka. Som ett resultat går flötet tillbaka där det kom ifrån. Om flottören flyger tillbaka för mycket kommer den andra armen på H-bryggan att öppnas, polariteten på strömförsörjningen till paret av solenoider ändras och flottören kommer återigen att röra sig mot mitten.
Den andra diagonalen på transistorerna Q6, Q7, Q8, Q9 fungerar på exakt samma sätt. Naturligtvis, om du förstör fasningen av spolarna eller installationen av sensorerna, blir allt helt fel och enheten kommer inte att fungera.
Men vem hindrar dig från att sätta ihop allt på rätt sätt?
Nu när vi förstår den elektroniska kretsen har konfigurationsfrågan blivit tydligare.
Det är nödvändigt att fixera flottören i mitten och installera potentiometrarna R10 och R22 så att båda armarna på båda H-bryggorna är stängda. Nåväl, låt oss säga, "fixa" - jag blev hänförd, du kan förmodligen hålla flottören med händerna, mer exakt, med ena handen, och med den andra handen växelvis vrida två flervarvsmotstånd. Som det visade sig är dessa motstånd flera varv av en anledning - bokstavligen ett halvt varv på en av dem, och inställningen går förlorad. Var mina händer kommer ifrån är en hemlighet, men genom beröring kunde jag inte upptäcka förändringar i flottörens beteende beroende på positionen för potentiometersliden. Jag vågar påstå att utvecklaren upplevde samma svårigheter och därför tillhandahöll två sådana hoppare på brädet.
Ser du två hoppare längst upp till vänster och höger? De bryter kretsen mellan ett par solenoider och H-bryggan. Fördelen med dem är tvåfaldig: genom att ta bort en av byglarna kan du helt stänga av en av diagonalerna, och genom att slå på amperemetern istället för den andra kan du se tillståndet för H-bryggan på den andra diagonalen.
Som en lyrisk utvikning noterar jag att om H-bryggorna på båda diagonalerna är helt öppna kan den förbrukade strömmen nå tre ampere. Under sådana förhållanden kommer det att vara mycket svårt för transistor Q5 att hålla sig vid liv. Lyckligtvis kan den stå emot en sådan belastning under en kort tid, men du måste vända två flervarvsmotstånd och du vet inte i förväg var.
Så för den preliminära installationen rekommenderar jag starkt att mixtra med varje diagonal separat: stäng av den andra med en bygel så att Q5 inte ryker.
Eftersom strömmen som passerar genom solenoiderna kan ändra riktning har kineserna amperemetrar där nålen står vertikalt i mitten av skalan. Och därför känns de bra och bekväma: de drar ut byglarna, sticker in amperemeter i mellanrummen och vrider lugnt motstånden tills pilarna går till noll.
Jag var tvungen att lämna en bygel öppen och koppla in en gammal sovjetisk testare i amperemeterläge med en mätgräns på 10 ampere i det andra gapet. Om strömmen visade sig vara den motsatta, gick testaren matt av skalan till vänster, och jag vred tålmodigt på skruven tills testaren återgick till noll. Detta var det enda sättet att göra preliminära justeringar. Sedan var det möjligt att slå på båda diagonalerna och justera justeringen, vilket uppnådde maximal stabilitet för flottören. Du kan också kontrollera den totala ström som enheten förbrukar: desto mindre är den. desto mer exakt är inställningen.
Av vana skrev jag ut Levitron-fodralet på en 3D-skrivare. Det blev inte lika vackert som den färdiga leksaken för tio tusen, men jag var intresserad av den tekniska principen, inte estetiken.
Källa: will.com