이 전자기 부상 장치 는 흥미롭고 흥미로운 반 중력 프로젝트 를 구축하는 데 유용합니다. 이 장치는 눈에 보이는 지지대없이 무언가를 떠있게 만들 수 있습니다. 마치 자유 공간이나 공중에서 헤엄 치는 물체와 같습니다. 이 장치가 작동하려면 전자석을 사용하여 물체를 끌어 당겨야하지만 전자석에 매우 가까울 때는 전자석이 비활성화되고 끌어 당긴 물체가 중력에 의해 떨어지고 떨어지기 전에 다시 낙하물을 끌어 당겨야합니다. 중력 때문에이 과정이 계속됩니다. 이 프로젝트는 초음파 음향 부상과 유사하지만 여기서는 초음파를 사용하는 대신 전자파를 사용합니다.
이제 개념으로 돌아가서,이 스위칭 프로세스는 지정된 간격으로 매우 빠르게 이루어져야하기 때문에 인간이 전자석을 켜고 끄는 것이 불가능합니다. 그래서 우리는 전자기 부동 을 달성하기 위해 전자석 을 제어하는 스위칭 회로를 구축했습니다.
필요한 구성 요소
S. 아니 | 부품 / 구성품 이름 | 유형 / 모델 / 값 | 수량 |
1 | 홀 효과 센서 | A3144 |
1 |
2 |
MOSFET 트랜지스터 |
Irfz44N |
1 |
삼 |
저항 |
330 옴 |
1 |
4 |
저항 |
1k |
1 |
5 |
표시 LED |
5mm 모든 색상 |
1 |
6 |
다이오드 |
IN4007 |
1 |
7 |
26 또는 27 게이지 자석 와이어 |
0.41 ~ 0.46mm |
1kg 이상 |
8 |
점선 베로 보드 |
작은 |
1 |
자기 부상 회로도
전체 자기 부상 회로도 는 아래에서 찾을 수 있습니다. 보시다시피 일반적으로 사용 가능한 몇 가지 구성 요소로만 구성됩니다.
이 DIY 자기 부상 회로 의 주요 구성 요소 는 홀 효과 센서와 MOSFET 트랜지스터 및 전자기 코일입니다. 우리는 이전에 전자기 코일을 사용하여 미니 테슬라 코일, 전자기 코일 건 등과 같은 다른 흥미로운 프로젝트를 구축했습니다.
Irfz44N N- 채널 Mosfet을 사용하여 전자석을 처음으로 켜고 끄는 데 사용합니다. Irfz44n / 모든 N- 채널 MOSFET 또는 유사한 (NPN) 강력한 트랜지스터를이 용도로 사용할 수 있습니다. TIP122 / 2N3055 등과 같은 높은 전류 처리 기능이 있습니다. Irfz44N 트랜지스터는 5V 작동 마이크로 컨트롤러 프로젝트에 일반적으로 사용되며 현지 시장에서 쉽게 구할 수 있습니다. 반면 25도 온도에서 49A 드레인 전류 처리 기능이 있습니다. 광범위한 전압에서 사용할 수 있습니다.
먼저 12V 구성에서 회로와 전체 프로젝트를 실험하고 테스트했지만 전자기 코일과 MOSFET이 모두 매우 뜨거워 져서 다시 5V로 전환해야했습니다. 차이나 문제가 발생하지 않았고 MOSFET과 코일이 정상 온도였습니다. 또한 Mosfet에는 방열판이 필요하지 않았습니다.
저항 R1은 적절한 임계 전압 또는 트리거 전압을 얻기 위해 풀업 저항과 같이 MOSFET 게이트 핀 전압을 높게 유지하는 데 사용됩니다. 그러나 네오디뮴 자석이 중앙에 장착 된 홀 효과 센서 (전자석 중간)에 가까우거나 네오디뮴 자석이 홀 효과 센서 범위 내에있을 때 우리 회로는 MOSFET 게이트 핀에 음의 출력을 제공해야합니다. 결과적으로 핀 / 제어 핀 전압 강하가 발생하고 표시 LED에 대한 MOSFET 드레인 핀 출력 및 전자석도 떨어지며 비활성화됩니다. 네오디뮴 자석이 부착 된 물체가 중력으로 인해 떨어지거나 떨어지면 네오디뮴 자석이 홀 효과 센서 범위를 벗어나고 이제 홀 효과 센서가 출력을 제공하지 않습니다.MOSFET 게이트 핀이 높아지고 빠르게 트리거됩니다 (R1 저항 제어 핀 / 게이트 핀이 이미 높음). 이주기는 계속되고 개체는 계속 매달려 있습니다.
R2 330ohm 저항은 5v (표시 LED)에서 발광하는 LED에 사용되며 LED 보호를 위해 전압 및 전류 흐름을 제한합니다. D1 다이오드는 역 피드백 전압 차단을위한 릴레이와 같은 모든 코일 장치에 사용되는 피드백 차단 다이오드 일뿐입니다.
자기 부상 회로 구축
전자석 용 코일을 만드는 것부터 시작하십시오. 에어 홀 전자석을 만들기 위해서는 먼저 전자석의 틀이나 몸체를 만들어야합니다. 이를 위해 이미 중심 구멍이있는 약 8mm 직경의 오래된 펜을 사용합니다 (제 경우에는 직경을 Vernier 눈금으로 측정했습니다). 영구 마커로 필요한 길이를 표시하고 약 25mm 길이로 자릅니다.
다음으로, 작은 판지 / 단단한 품질의 종이 재료를 가져 오거나 플렉시 유리를 사용하여 아래 그림과 같이 가운데 구멍이있는 약 25mm 길이의 감기 직경 두 조각을자를 수 있습니다.
"feviquick"또는 강력한 접착제의 도움으로 모든 것을 고치십시오. 마지막으로 프레임은 다음과 같아야합니다.
이것을 만들기에 너무 게으르다면 오래된 납땜 와이어 홀더를 가져갈 수 있습니다.
전자석 프레임이 준비되었습니다. 이제 전자기 코일 만들기로 넘어갑니다. 먼저 권선 지름의 한쪽에 작은 구멍을 만들고 와이어를 고정하십시오. 전자석 감기를 시작하고 약 550 회 회전하는지 확인합니다. 각 층은 첼로 테이프 또는 다른 유형의 테이프로 분리됩니다. 전자석을 만들기에 너무 게으르다면 (제 경우에는 5v로 작업 할 수있는 장점도있는 전자석을 만들었습니다) 6v 또는 12v 릴레이에서 꺼낼 수 있지만주의해야합니다. 홀 효과 센서 A3144는 최대 5V 만 허용합니다. 따라서 홀 효과 센서에 전원을 공급하려면 LM7805 전압 조정기 IC를 사용해야합니다.
중앙 공기 코어 전자석 코일이 준비되면 옆에두고 2 단계로 이동합니다. 여기 그림에서 볼 수 있듯이 모든 구성 요소를 배열하고 Vero 보드에 납땜합니다.
전자기 코일 및 홀 효과 센서 설정을 고정하려면 코일의 상태 정렬과 센서 설정이 중력에 물체를 안정적으로 매달 기 위해 중요하기 때문에 스탠드가 필요합니다. 나는 두 조각의 파이프, 판지 및 작은 PVC 배선 케이스를 배열했습니다. 필요한 길이를 표시하기 위해 영구 마커를 사용하고 절단을 위해 손톱과 칼을 사용했습니다. 그리고 접착제와 Glue Gun의 도움으로 모든 것을 고쳤습니다.
PVC 배선 케이싱 중간에 구멍을 뚫고 접착제로 코일을 고정하십시오. 그런 다음 센서를 접습니다. 전자기 코일의 구멍 안에 넣으십시오. 전자기 코일에서 매달린 물체 (네오디뮴 자석으로 부착)까지의 거리는 센서가 전자석의 중앙 구멍 안쪽으로 얼마나 밀리는 지에 따라 달라집니다. 홀 효과 센서에는 물체를 완벽하게 걸기 위해 전자기 인력 범위 내에 있어야하는 특정 감지 거리가 있습니다. 우리의 수제 전자기 부상 장치 는 이제 작동 할 준비가되었습니다.
자기 부상 회로 작동 및 테스트
양면 테이프를 사용하여 제어 보드를 판지로 고정합니다. 케이블 타이를 사용하여 스탠드 프레임으로 멋지게 배선하십시오. 제어 회로와 모든 연결을하십시오. 센서를 전자석의 중앙 구멍 안에 넣습니다. 전자석 내부의 홀 효과 센서의 완벽한 위치를 조정하고 전자석과 네오디뮴 자석 사이의 최대 거리를 설정합니다. 거리는 전자석 인력에 따라 달라질 수 있습니다. 5V 1Amp 또는 2Amp 모바일 충전기로 전원을 공급하고 프로젝트 작동 방식에 대한 첫 번째 테스트를 수행하십시오.
이 전자기 부상 프로젝트에 대한 몇 가지 중요한 사항을주의 깊게 확인하십시오. 코일 및 센서 설정의 정렬이 필수적입니다. 따라서 물체를 중력을 향해 안정적이고 똑바로 걸어야합니다. 안정된 시스템은 균형이 잡힌 것을 의미합니다. 예를 들어, 위쪽에서 긴 막대기를 들고 있다고 생각해보십시오. 그것은 안정적이고 중력을 향해 똑바로 매달려 있습니다. 바닥을 똑바로 내리는 위치에서 밀어 내면 중력이 바닥을 안정된 위치로 다시 당기는 경향이 있습니다. 따라서이 예에서 코일과 센서의 직선 정렬이 얼마나 중요한지 명확하게 이해합니다. 떨어지지 않고 오랫동안 물건을 똑바로 매달아 놓는 것이 중요하기 때문에 우리가이 프로젝트를지지하는 이유입니다. 더 나은 이해를 위해안정적인 교수형의 중요성과 우수한 성능을 달성하기 위해 센서와 코일을 장착하는 방법을 보여주는 블록 다이어그램을 만들었습니다.
- 전자석에서 매달린 물체의 거리를 늘리려면 전자석의 힘과 인력 범위를 늘리고 센서 배열 / 위치를 변경해야합니다.
- 더 큰 물체를 걸려면 전자기력을 높여야합니다. 이를 위해서는 마그넷 와이어 GAUGE를 늘릴 필요가 있고 회전 수를 늘릴 필요가 있으며 매달린 물체와 함께 부착 된 네오디뮴 자석의 수도 증가해야합니다.
- 더 큰 전자석은 더 많은 전류를 소비하고 내 회로는 현재 5V에서만 작동하지만 경우에 따라 코일 매개 변수에 따라 전압을 높여야 할 수도 있습니다.
- 12V 릴레이 코일 또는 고전압 강력한 전자기 코일을 사용하는 경우 A3144 홀 효과 센서에 LM7805 전압 조정기를 사용하는 것을 잊지 마십시오.
아래 그림은 프로젝트가 완료되면 어떻게 작동하는지 보여줍니다. 튜토리얼을 이해하고 유용한 것을 배웠기를 바랍니다.
아래 첨부 된 비디오에서이 프로젝트의 전체 작업을 확인할 수도 있습니다. 질문이 있으시면 아래 댓글 섹션에 남겨 주시거나 다른 기술 질문에 대한 포럼을 사용할 수 있습니다.