¡Levitación electromagnética de bricolaje !: 6 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:44

¡Este es un proyecto que sorprenderá e inspirará! ¿De qué sirve todo ese conocimiento científico si no podemos hacer algo bueno con él, verdad?

Con este proyecto vamos a utilizar un par de componentes que son fáciles de hacer o encontrar para construir un Levitador Electromagnético alucinante y alucinante, o EMLEV, como yo lo llamo.

Con la ayuda de algunos circuitos simples, un imán, un sensor de efecto Hall y algunos otros componentes, ¡podrá levitar objetos en el aire!

¡Empecemos!

Paso 1: lo que necesitará

Para este proyecto, necesitaremos un circuito controlador, una fuente de alimentación, una bobina EM y un imán junto con el hardware y las herramientas para armarlo todo.

La lista de piezas es la siguiente:

Placa de circuito DESCARGUE EL ESQUEMA AQUÍ

CONSIGUE EL KIT DE PIEZAS AQUÍ

(1) Placa de circuito pequeña (1) Regulador de voltaje LM7805 (1) MIC502 IC (1) LMD18201 IC (1) SS495 A Sensor de efecto Hall (1) Condensador de 470uF (electrolítico) (1) Condensador de 1uF (cerámico) (1) 0.1 Condensador de uF (cerámico) (1) Condensador de 0.01uF (cerámico) (1) Conector de entrada de 2 ranuras (+/-) (2) Conectores de 2 cables

(1) Fuente de alimentación 12v / 1a

(1) Pantalla LCD de voltaje (opcional) (1) LED verde (opcional) (1) Resistencia de 10K

Solenoide (20g 150-300 vueltas) (1) Perno de acero

Alambre de varios colores (18-24g) (2-3) Imanes de disco de neodimio (3) Hojas de plexiglás de 8 "x 10" (4) Varilla roscada de 12 "x 5/15" (24) Tuercas de 5/16 "(24) 5 / Arandelas de 16 "(8) Tapas de goma de 5/16" (opcional)

Las herramientas que se muestran incluyen soldador y soldadura, taladro y brocas de hasta 5/16 "y también querrá tener cinta aislante o envoltura retráctil, pegamento y una llave de 5/16" a mano.

Todas las piezas están disponibles AQUÍ:

www.drewpauldesigns.com/diy-electromagnetic-levitation-kit.html

Paso 2: Teoría y componentes centrales

¿Por qué no podemos simplemente levitar objetos metálicos con un imán a la distancia correcta? Porque, a medida que un material ferroso se acerca a un campo magnético, la fuerza aumenta exponencialmente. Esto se describe mediante lo que se llama la ley del cuadrado inverso magnético que establece:

Intensidad1 / Intensidad2 = Distancia1 / Distancia2

Entonces, no hay ningún punto en el espacio donde un imán o electroimán suspenda naturalmente un objeto sin hacer contacto. Una vez en el campo, ¡no hay vuelta atrás! … A menos que …

Un campo magnético que se propaga se puede mostrar en diagramas 2D o en una película de visualización magnética como líneas de fuerza que emanan de los polos. Incluso en un osciloscopio es imposible decir mucho sobre el movimiento y la dirección del campo con solo instantáneas en dos dimensiones (como esta notoria ilusión). Cuando se observa en 3D este campo se puede ver y sentir como toroidal y con respecto al tiempo comenzamos a ver que emerge un campo helicoidal en propagación. Esto es lo mismo en el caso de un electroimán, y cuando el campo colapsa, lo hace en la dirección opuesta. Esto se describe mediante lo que generalmente se conoce como Reglas de la mano derecha e izquierda de Flemings.

Entonces, en teoría, sería posible crear vórtices / hélices alternas para ajustar un objeto a la posición deseada. Después de hacer algunos cálculos basados en la fórmula anterior, encontramos que solo es posible alternando estos campos de manera precisa y rápida (¡50, 000 veces por segundo o más!) ¿Problema? Para nada. Con unos pocos componentes podemos crear un campo electromagnético que se propaga y colapsa controlado por un sensor que detecta la intensidad del campo y un circuito que aplica el campo apropiado a un electroimán. Todos los componentes se pueden encontrar individualmente aquí o como un kit aquí para hacer que este proyecto sea rápido y fácil. Ahora que tenemos todos nuestros componentes listos, ¡comencemos!

Paso 3: construya el recinto

Construir nuestro gabinete es bastante sencillo con los materiales recomendados, pero siéntase libre de usar lo que tenga por ahí. Este gabinete súper simple se inspiró en este increíble robot para mostrar todos los componentes internos. Cuando esté completo, el gabinete debe ser de 8 "Wx10" Dx12 "H.

Primero, apilaremos y aseguraremos nuestro plexiglás y mediremos y perforaremos cuatro orificios cerca de las esquinas asegurándonos de dejar espacio desde los bordes y perforaremos con brocas cada vez más grandes para evitar grietas. Cuando esté completo, tendremos cuatro agujeros de 5/16 de pulgada en las esquinas de las tres hojas de plexiglás. * Asegúrese de tener en cuenta la orientación para un ajuste simétrico. A continuación, perforaremos un agujero o agujeros para nuestro conector de entrada en una de las hojas. Esto puede variar dependiendo de su gato, pero debe estar cerca de la parte trasera del gabinete. Ahora comenzaremos a construir el gabinete. Comience insertando las cuatro varillas roscadas de 5/16 en los orificios de una de sus hojas. Asegure la hoja a aproximadamente 1,5 a 2 pulgadas de la parte inferior de las varillas con una arandela y una tuerca a cada lado del plexiglás y agregue un pie de goma en la parte inferior de cada varilla. Asegúrese de que todo esté nivelado antes de continuar.

A continuación, agregaremos una tuerca y una arandela a unas 3-4 pulgadas de la parte superior de nuestras varillas y colocaremos la hoja con el orificio para el gato en la parte superior.

El último paso para nuestro gabinete será asegurar la última hoja de plexiglás en la parte superior una vez que agreguemos los componentes en el siguiente paso.

Paso 4: Monte y asegure los componentes

Ahora que tenemos una plataforma, podemos construir e instalar nuestros componentes.

Este par de circuito y solenoide relativamente simple se puede construir de acuerdo con el diagrama adjunto o puede obtener uno preconstruido aquí. Tenga en cuenta que el SS495 se monta en la parte inferior de la bobina. Agregar un LED le permite verificar la potencia y un voltímetro digital le permite detectar una carga para fines de ajuste, ambos opcionales, se pueden conectar directamente a la entrada de 12v del circuito con una resistencia en línea de 10k en el cable caliente (+). Es divertido saber que uno de los circuitos integrados está diseñado para un controlador de motor y el otro está diseñado para un ventilador, pero si los juntamos con algunos otros componentes, ¡podremos usarlo para hacer levitar objetos en el aire!

Luego, podemos conectar el conector a la entrada del circuito observando el diagrama del circuito y recordar que la carcasa del conector es la tierra (-).

A continuación, conectaremos las salidas 1 y 2 de nuestro IC LMD18201 a nuestra bobina de solenoide. Inserte un perno de acero en el centro de la bobina y en la cabeza del perno monte el Sensor de Efecto Hall SS495 A al que conectaremos nuestros cables de acuerdo con el diagrama. Los componentes prefabricados incluirán conectores que se pueden unir a presión.

Puede ser útil en este punto asegurar todo temporalmente, conectar la energía con cuidado y probar el campo del solenoide con su imán.

Una vez satisfecho, puede asegurar sus componentes a la plataforma. El circuito debe estar en posición vertical para permitir el flujo de aire y cerca del conector, el solenoide debe tener el lado con el sensor hacia abajo y el LED y la pantalla LCD opcionales se pueden colocar donde sea conveniente. Agregar un poco de envoltura retráctil y cubiertas de cables en este punto hace que todo esté ordenado y ayuda a evitar cortocircuitos y cables tirados. Por último, para asegurar y cubrir aún más todo, agregaremos nuestra hoja de plexiglás final. Primero agregue una tuerca y una arandela a cada varilla, luego la última hoja de plexiglás y ajústela para que la hoja superior haga contacto con su solenoide, manteniéndola firmemente en su lugar. Una vez en su lugar y nivelado, agregue cuatro arandelas y tuercas más y tape con las tapas de goma.

Paso 5: ¡Su EMLEV está completo! Es hora de poner a punto y probar

Estamos casi completos; pero tendremos que hacer algunos cálculos y algunos ajustes antes de que podamos empezar a sorprender a amigos y colegas.

Al montar nuestro solenoide, nuestra orientación no tuvo en cuenta la polaridad. Por lo tanto, necesitaremos seleccionar el polo correcto de nuestro imán para enfrentar nuestra bobina. Para hacer esto, conecte la energía y comience a llevar el imán al campo del solenoide. Un lado del imán se atraerá continuamente, el otro tendrá una tendencia a bloquearse en su lugar a varias pulgadas de nuestra bobina, tome nota de este lado del imán. Tenga cuidado de no acercarse demasiado; ambos polos se atraerán violentamente si se acercan demasiado a la bobina energizada.

Ahora que sabemos qué polo de nuestro imán estamos usando, determinaremos el peso que puede soportar. Demasiado poco peso y la carga se atraerá sin levitar, demasiado peso y el campo magnético no podrá vencer la gravedad y su objeto caerá. Puede usar prueba y error aleatorios para encontrar el peso óptimo colocando objetos aleatorios en su imán, sin embargo, sugiero un enfoque que conduce a resultados más cuantificados. Usando tuercas y pernos pequeños, agréguelos gradualmente a su imán y pruebe. Una vez que encuentre un punto de equilibrio (sentirá un ligero clic cuando se bloquee en su lugar), observe el peso de la carga con una balanza pequeña. Luego agregue o quite pequeñas cantidades de peso para encontrar su rango y optimizar la estabilidad. Luego puede usar esto como referencia y comenzar a levitar cualquier cosa dentro de este rango de peso, que generalmente está entre 45 y 55 gramos sin incluir el imán.

Cuando funcione correctamente, conecte un osciloscopio para ver los campos en acción. Gracias a las lecturas de mi DSO nano podemos ver con precisión cuándo se está produciendo el campo cambiante y por qué.

Paso 6: ¡Prepárese para inspirar y sorprender

¡Felicidades! ¡Has hecho posible lo imposible!

Su EMLEV ahora debería estar completo, funcionando y levitará cualquier artículo en el rango de peso determinado. Ahora podemos elegir un objeto para levitar. Intenta montar el imán en una piedra o colocar clavos o tuercas, adjuntar un recuerdo, las posibilidades son infinitas, ¡estos tipos incluso levitaron una rana viva!

Elegí una cucharada grande para darle efecto.

"No levites la cuchara; eso es imposible. En cambio, solo trata de darte cuenta de la verdad. No hay cuchara". - párr. La matriz (1999)

Este dispositivo dejará boquiabiertos; ¡Los ojos se hincharán, las mandíbulas caerán y las cabezas explotarán! Es magia? ¿Es ciencia? Bueno, la única diferencia entre un mago y un científico es que un científico te dice cómo se hace. Gracias por revisar mi Instructable y no puedo esperar a ver lo que levitas, deja fotos en los comentarios. ¿Crees que este Instructable es genial? ¡Házmelo saber haciendo clic en votar en la parte superior de la página!

Segundo premio en el Concurso de Sensores 2016

Segundo premio en el concurso Make It Fly 2016