Les vacances du Nouvel An approchent. Et comment venir à la nouvelle année sans cadeau, à des parents, des parents et des amis. Et en même temps, le vieil adage selon lequel le meilleur cadeau est un cadeau fait n'a pas encore perdu de sa pertinence fais-le toi-même. Et pourquoi pas, essayons de faire à quelqu'un un cadeau du Nouvel An original.
Il est proposé de faire le Levitron le plus simple en tant que tel. La lévitation magnétique est toujours impressionnante et envoûtante. En utilisant une force électromagnétique invisible, nous soulevons et maintenons un petit aimant en néodyme dans l'air. L'effet de flambée est créé en soulevant et en abaissant l'aimant dans une très petite plage de hauteurs, mais avec une fréquence élevée. Aujourd'hui, vous pouvez fabriquer vous-même un tel appareil. Et pour cela, il n'est pas nécessaire de dépenser beaucoup d'argent et de temps.
Dans cet article, nous considérons le schéma et la technologie de fabrication du lévitron magnétique à partir de composants simples et bon marché.
Le schéma du dispositif de lévitation magnétique présenté ci-dessous.
Le principe de fonctionnement de l'appareil
En utilisant ce circuit, la bobine L1 crée un champ électromagnétique spécifique qui maintient l'aimant permanent sur son poids. La position d'équilibre étant extrêmement instable, un système de contrôle et de gestion automatique est utilisé pour maintenir l'aimant dans le circuit. Le capteur de surveillance de position est un capteur à commande magnétique MD1, basé sur l'effet Hall. Il est situé et fixé au centre de la bobine, du côté de l'extrémité de travail.
Le fonctionnement du capteur Hall (MD1) consiste à abaisser le signal de sortie (broche 3), jusqu'à l'arrêt, avec une augmentation du champ magnétique statique ou dynamique. Avec une diminution du champ magnétique, l'inverse est vrai. Le capteur Hall fonctionne avec une petite tension d'alimentation (4 ... 20 V) et un faible courant (3 ... 20 mA), tout en contrôlant le transistor de puissance VT1.
LED1 est utilisé pour un contrôle visuel sur le fonctionnement de l'appareil.
La diode VD2 permet un fonctionnement à grande vitesse de la bobine.
Le schéma fonctionne comme suit.
Lorsque vous allumez l'appareil, le courant traverse la bobine L1 et le transistor ouvert VT1.
Dans ce cas, la bobine crée un champ magnétique et commence à attirer un aimant permanent. L'aimant est attiré par l'électroaimant, mais en montant, il tombe dans la portée du capteur de position (MD1) et le commute avec son champ magnétique. Dans ce cas, un signal est appliqué au transistor VT1, qui désactive l'électro-aimant. Ensuite, l'aimant permanent commence à tomber, mais ayant quitté la zone de sensibilité du capteur, il allume à nouveau l'électro-aimant. Dans ce cas, l'aimant est de nouveau contraint de se déplacer vers l'électroaimant. Ainsi, l'aimant permanent oscille en continu autour d'un point défini par le système.
Afin d'empêcher l'aimant permanent de se retourner pendant les oscillations, sa position est stabilisée, par exemple, en lui fixant quelque chose par le bas. Lorsque l'aimant bascule, son pôle change, face au capteur de position MD1 et le circuit cesse de fonctionner, car le capteur n'est contrôlé que par le pôle sud de l'aimant.
Fabrication d'appareils
1. La base du dispositif Levitron est déterminée par une bobine d'électroaimant. Son choix déterminera largement la conception de l'appareil.
La bobine peut être réalisée indépendamment. Il suffit d'enrouler 500 ... 600 tours de fil émaillé d'un diamètre de 0,3 ... 0,4 mm sur le tube (environ 20 mètres de fil seront nécessaires). Pour alimenter un tel appareil, vous pouvez utiliser une alimentation ou un chargeur avec une tension de 5 à 9 volts.
Il est possible d'utiliser une bobine industrielle existante. Dans le même temps, il est souhaitable de connaître sa tension d'alimentation nominale et de sélectionner une source d'alimentation appropriée à l'avenir.
Dans notre cas, pour un cadeau original, une conception compacte de l'appareil est nécessaire, donc une bobine de relais de petite taille a été choisie.
2. En plus de la bobine, nous aurons besoin d'un transistor à effet de champ, par exemple, IRFZ44N ou un autre MOSFET similaire, encore une fois, en fonction des paramètres de la bobine utilisée. Dans notre cas, le transistor IRF630 est utilisé, qui est resté sur un morceau de la carte après la mise au rebut de l'équipement vidéo.
Vous avez également besoin d'un capteur Hall, par exemple de type A3144, AH443 ou autre, fonctionnant dans des modes similaires. Dans ce cas, le capteur bon marché trouvé dans le magasin, le modèle HAL 508 UA-A-2-B-1-00, a été utilisé.
Nous manquerons l'appareil avec le reste des composants radio achetés conformément au schéma ci-dessus.
3. Pour vérifier et régler le fonctionnement du Levitron, nous assemblons la partie gauche du circuit ci-dessus, à l'exception de la résistance R2 et avec un changement de la valeur nominale de R3 à 330 Ohms. Le côté droit du circuit est la source d'alimentation de l'appareil, et dans cette version, il n'est pas nécessaire. Il est plus pratique d'assembler et de tester le circuit sur une carte de circuit imprimé universelle, mais comme le transistor existant était déjà soudé avec le radiateur sur un morceau de la carte de circuit imprimé de taille appropriée, j'ai soudé le circuit à côté.
4. Assemblez la bobine. Nous plaçons le capteur Hall et le fixons temporairement au centre du trou, tout en bas de la bobine.
5. Test de l'appareil. Nous fixons la bobine à une certaine distance de la surface de la table. Après cela, le dispositif de lévitation magnétique peut être alimenté. Étant donné que la bobine du relais mentionné précédemment a une résistance d'enroulement de 210 Ohms et est conçue pour une tension continue de 12V, nous la connectons à la source d'alimentation appropriée.
Ensuite, il est nécessaire de déterminer de quel côté orienter l'aimant permanent en néodyme vers l'électro-aimant. Nous allumons le lévitron (la LED doit s'allumer) et amenons l'aimant au bas de la bobine, du côté du capteur Hall. Si l'aimant est attiré par la bobine et que la LED s'éteint, l'aimant est correctement orienté, mais si le champ magnétique de la bobine le repousse, alors l'aimant doit être retourné. Si la LED ne s'éteint pas, lors de la connexion de l'aimant de chaque côté, il est nécessaire d'échanger les extrémités de la bobine, c'est-à-dire changer ses pôles. Une fois fait correctement, la force électromagnétique ramassera l'aimant et le maintiendra dans l'air. N'oubliez pas de stabiliser la position de l'aimant pour qu'il ne se renverse pas lors des oscillations. Dans ce cas, un aimant annulaire en néodyme d'un diamètre de 7 mm et d'une épaisseur de 1 mm, prélevé sur un micro écouteur, a été utilisé. Pour le stabiliser, un morceau de ruban isolant collé sur un côté de l'aimant suffit.
Remarque Les premiers tests avec cette bobine n'ont pas réussi. Le noyau de la bobine de relais amplifiait le champ magnétique, mais exerçait également son influence lorsque la bobine était éteinte. Pendant la configuration, la position de l'aimant n'était pas stable ou l'aimant a été attiré vers le noyau avec la bobine éteinte. Lorsque le noyau a été retiré de la bobine, le processus s'est stabilisé, comme on peut le voir sur la photo.
6. Mettez à niveau l'appareil. D'autres tests ont révélé quelques défauts. Tout d'abord, la nécessité d'une source d'alimentation supplémentaire, ce qui augmente la complexité et la taille et n'ajoute pas d'originalité au cadeau. Deuxièmement, avec l'augmentation de la plage de vol (distance de la bobine), vous devez augmenter la tension d'alimentation, ce qui entraîne un échauffement indésirable de la bobine.
Il est bien sûr possible de s’attarder sur cette option, en utilisant les opportunités obtenues. Il ne reste plus qu'à "emballer" l'appareil dans un boîtier décent.
7. Vous pouvez créer la deuxième version de l'appareil en remplaçant la bobine par une tension plus élevée (mais avec une consommation de courant plus faible) et créer une alimentation électrique intégrée sans transformateur supplémentaire. Un schéma complet de cet appareil est donné au début de l'article.
La deuxième version de la bobine d'un relais importé est conçue pour une tension de 110 volts et a une résistance d'enroulement de 4700 Ohms. Nous complétons l'appareil avec des pièces selon le schéma.
8. Nous produisons une alimentation sans transformateur (côté droit du circuit). Il convertit un courant alternatif de 220 volts à la tension dont nous avons besoin - environ 100 volts (déterminé par la diode Zener VD3) d'un petit courant continu (déterminé par la capacité d'un condensateur C3 de type K73-17). Une telle alimentation a des avantages - un circuit simple et de petites dimensions. Mais il présente également un inconvénient - il existe un risque de choc électrique lorsqu'il entre en contact avec des pièces de l'appareil sous tension. Cependant, sous réserve des règles de sécurité, l'absence d'isolement galvanique dans un appareil entièrement isolé sera sans danger.
9. Comme dans le cas du Levitron, nous utilisons la taille de l'accouplement, une cartouche d'une lampe à économie d'énergie fluorescente grillée et un couvercle diffusant la lumière d'une lampe à LED. Nous plaçons et formons un circuit sur la carte en fonction des dimensions internes de la cartouche, soudons la carte aux bornes de la cartouche.
Étant donné que le condensateur de lissage C2 n'est pas inclus dans la cartouche, installez-le sur la carte Levitron. Nous supprimons également le radiateur du transistor, car avec une faible puissance de charge, il est facultatif.
10. Assemblez l'appareil sur le support et testez.
Dans ce cas, un aimant néodyme annulaire d'un diamètre de 10 mm et d'une épaisseur de 3 mm a été utilisé. Réglez le capteur MD1 au centre de la bobine et fixez-le avec un morceau de mousse. En déplaçant le capteur Hall, nous obtenons un vol stationnaire stable de l'aimant à la distance maximale de la bobine. Nous fixons la position du capteur par rapport à la bobine.
11. Après avoir installé le Levitron, nous assemblons et collons l'appareil. Pour donner à l'appareil un plus grand effet d'une lampe LED, vous pouvez ajouter 2-3 en permanence sur des LED avec des résistances de limitation à l'intérieur de l'abat-jour. Pour assurer la dissipation de la chaleur, prévoir des trous de ventilation dans la cartouche, s'ils n'étaient pas prévus par la conception de l'ancienne lampe.
Pour créer un effet de vol enveloppant, l'aimant peut être voilé avec une sorte de silhouette lumineuse, par exemple, le contour d'un papillon.
