Si të montoni vetë një Levitron analog. DIY Levitron: diagrami i pajisjes shtëpiake për ngritjen në një fushë magnetike Parimi i funksionimit të Levitron

Levitron është një lodër që demonstron ngritjen e një maje rrotulluese, në të cilën një magnet neodymium ndodhet mbi një magnet ferrit me një diametër më të madh. Duket e mahnitshme!

Materialet për prodhimin e Levitron

Pra, për të bërë një lodër, na duhen tre magnet në formë unaze me fuqi të mjaftueshme. Magnetët nga altoparlantët me frekuencë të ulët, jeta e shërbimit të të cilëve ka skaduar prej kohësh janë mjaft të përshtatshme për qëllimin tonë.

Për të bërë një majë, do t'ju duhet një magnet neodymium. Mund ta merrni nga altoparlanti, i cili ka mbishkrimin "Transduktor neodium". Altoparlantë të ngjashëm përdoren në telefonat celularë. Magneti më i fortë i përhershëm sot është neodymium, i krijuar nga një aliazh që përfshin neodymium, bor dhe hekur. Nxehtësia do të ndikojë negativisht në të, kështu që ky magnet duhet të mbrohet nga nxehtësia. Pra, magneti është nga celular Mund të jetë dy llojesh - në formën e një pllake të rrumbullakët ose në formën e një unaze. Magneti i unazës vendoset në pjesën e sipërme në mënyrë rigoroze në qendër, dhe magneti në formë tablete është ngjitur në boshtin e sipërm nga poshtë. Materiali për pjesën e sipërme vetë duhet të jetë material i lehtë, të tilla si të përbërë ose plastike.

Vendosja e Levitron

Instalimi duhet të trajtohet me skrupulozitet të veçantë, sepse kjo pjesë e punës është vendimtare dhe është më e mundimshme. Magnetët e unazës duhet të lidhen me njëri-tjetrin me polaritete të kundërta. Mbi to duhet të vendoset një pllakë (jo prej metali) me trashësi deri në 1 cm. Pjesa e sipërme do të vendoset me kujdes në bazën e Levitron - qendra e magnetit. Nëse vëreni se pjesa e sipërme devijon anash, atëherë magneti duhet të zëvendësohet me një tjetër me diametër më të madh.

Për të nisur pjesën e sipërme, do t'ju nevojiten disa elementë të tjerë me të cilët mund të rregulloni trashësinë e platformës në mënyrë që të arrini rrotullimin normal të majës. Ne do të kemi nevojë për plastikë pleksiglas me fletë letre. Nëse pjesa e sipërme rrotullohet normalisht, ne fillojmë ta ngremë pa probleme platformën derisa të fluturojë lart.

Nëse maja jonë fluturon shumë shpejt, pesha e saj duhet të rritet. Nëse devijon në një drejtim, atëherë situata mund të korrigjohet duke vendosur fletë letre nën drejtimin e kundërt. Këto hapa na lejojnë të rregullojmë bazën e lodrës sonë në mënyrë që ajo të jetë qartë në nivelin e detit.

Dhe një video me Levitrons...

Kur kërkohet të ju jap një Viti i Ri Santa Claus kundër gravitetit nuk duhet të përgjigjet "Mission Impossible". Nëse dëgjoni një përgjigje të tillë, do ta dini se gjyshi është fals. Sepse lodrat shkencore me elemente anti-graviteti ekzistojnë dhe prej vitesh shiten 30-60 dollarë.

Ekziston një kompani në Seattle të quajtur Fascinations Toys and Gifts. Bukuria e produkteve të saj është se në fillim duken joreale. Vërtetë, ndryshe nga magjistarët, krijuesit e suvenireve të pazakonta zbulojnë me dëshirë sekretet e tyre.

Para së gjithash, do të doja të them për Levitron. Para nesh është diçka si një tavëll (ne do ta quajmë bazën) mbi të cilën një majë varet në ajër dhe rrotullohet. Kjo është një pajisje kundër gravitetit. Levitron argëton si më poshtë:

Ju merrni pjatën e përfshirë në dorë dhe e mbani mbi bazën. Vendoseni pjesën e sipërme në pjatë sipër dhe rrotullojeni fort me gishtin tregues dhe gishtin e madh.

Pastaj pllaka ngrihet ngadalë, pastaj ulet dhe hiqet - xhiroskopi mbetet i varur në ajër, duke u rrotulluar dhe duke u lëkundur pak.

Gjëja është e mirë, por praktikisht e padobishme në fermë (foto hobbytron.net).

Lodra nuk kërkon energji elektrike. Ai përdor magnet të përhershëm të vendosur si në bazë ashtu edhe në xhiroskop.

Nga pikëpamja e fizikës klasike, është e pamundur të arrihet qëndrueshmëria e dy magneteve zmbrapsës, njëri prej të cilëve noton mbi tjetrin.

Ekspertët e Fascinations shpjegojnë se kanë arritur të gjejnë një përjashtim nga rregulli.

Më saktësisht, ajo u gjet nga shpikësi Roy M. Harrigan dhe u patentua në maj 1983.

Siç mund ta keni marrë me mend, rrotullimi e mban magnetin e sipërm të mos përmbyset. Por çfarë e pengon atë të rrëshqasë anash dhe të fluturojë nga jastëku magnetik?

Magneti i poshtëm, dhe fusha e tij në përputhje me rrethanat, ka formë komplekse. Dhe kur pjesa e sipërme devijon nga qendra, lind një forcë që e shtyn atë përsëri në pikën e ekuilibrit.

Ja si duket Levitron, i bërë nga ju vetë (foto hcrs.at).

Kjo forcë është shumë e vogël dhe për këtë arsye fillimi i Levitron do të kërkojë trajnim.

Ekuilibri në këtë sistem është aq delikat saqë ndikohet nga temperatura e dhomës apo edhe nga luhatjet e vogla të magnetizmit të tokës.

Kompleti i lodrave përfshin një grup prej 5 peshash - me peshë nga 3 deri në 0,1 gram. Kombinimi i tyre arrin ekuilibrin.

Këmbët e rregullueshme të bazës ju lejojnë ta instaloni saktësisht horizontalisht, dhe, përveç kësaj, është e nevojshme të ruani një orientim të caktuar në drejtimet kardinal.

Së fundi, procesi i ngritjes dhe heqjes së pllakës rrotulluese të xhiroskopit kërkon kujdes ekstrem. Dhe sa më shpejt të rrotulloni majën, aq më gjatë do të notojë.

Nëse pjesa e sipërme e fluturimit ju ka magjepsur mjaftueshëm, novatorët e Seattle kanë diçka për ju... aksesorë shtesë te Levitron.

Për shembull, "Perpetuator", këtë herë tashmë i lidhur me një prizë. Ndryshe nga baza e zakonshme, këtu kemi shtuar fushat elektromagnetike, të cilat mbajnë pjesën e sipërme të rrotullueshme në mënyrë që të mund të varet mbi tavolinën tuaj për javë të tëra.

Një tjetër lodër kundër gravitetit quhet Art Bank. Kjo është një kuti në të cilën fluturon një top tenisi, model avioni, monedhë ose mbështjellës karamele.

Për më tepër, ekziston një "glob fluturues" - Globe të mahnitshme kundër gravitetit.

Globi kundër gravitetit është me të vërtetë një gjë (foto fascinations.com).

Një tjetër krijim "fizik" i Fascinations janë ujëvarat e lehta dhe transparente (Gosammer Falls). Ky është një koleksion i tërë ujëvarash, si të thuash, për shtëpi dhe zyrë.

Ata meritojnë të përmenden sepse, ndryshe nga shumë analoge, ato demonstrojnë një efekt interesant.

Uji derdhet në to në një film të gjerë dhe të hollë, i cili nuk prishet kurrë në asnjë vend. Si është e mundur kjo?

Uji, që derdhet edhe nga një hendek i hollë dhe i zgjatur, tenton të grumbullohet në një rrjedhë pak a shumë kompakte, dhe nëse kjo është e pamundur, ai shpërthen në rrjedha të veçanta dhe shtypet në pika.

DIY ose bëjeni vetë

0.Parathënie

Kam lexuar lloj-lloj gjërash në internet dhe vendosa të ndërtoj Levitron-in tim, pa asnjë marrëzi dixhitale. E thënë më shpejt se e bërë. Unë postoj dhimbjet e krijimtarisë për t'i parë të gjithë.

1. Përshkrim i shkurtër

Levitron është një pajisje që mban një objekt në ekuilibër me forcat e gravitetit duke përdorur fushë magnetike. Prej kohësh dihet se është e pamundur të ngrihet një objekt duke përdorur fusha magnetike statike. Në fizikën e shkollës kjo quhej një gjendje e ekuilibrit të paqëndrueshëm, me sa mbaj mend. Sidoqoftë, me pak dëshirë, njohuri, përpjekje, para dhe kohë, është e mundur të ngrihet një objekt në mënyrë dinamike duke përdorur elektronikën si reagim.

Kjo është ajo që ndodhi:

2.Diagrami funksional

Sensorët elektromagnetikë të vendosur në skajet e spirales prodhojnë një tension proporcional me nivelin e induksionit magnetik. Në mungesë të një fushe magnetike të jashtme, këto tensione do të jenë të njëjta pavarësisht nga madhësia e rrymës së spirales.

Nëse ka një magnet të përhershëm pranë sensorit të poshtëm, njësia e kontrollit do të gjenerojë një sinjal proporcional me fushën magnetike dhe do ta përforcojë atë në nivelin e kërkuar dhe transmetoni në PWM për të kontrolluar rrymën përmes spirales. Kështu, ndodh reagimi dhe spiralja do të gjenerojë një fushë magnetike që do ta mbajë magnetin në ekuilibër me forcat e gravitetit.

Diçka shkoi keq, do ta provoj ndryshe:
- Nuk ka magnet - induksioni në skajet e spirales është i njëjtë - sinjali nga sensorët është i njëjtë - njësia e kontrollit prodhon një sinjal minimal - spiralja funksionon me fuqi të plotë;
- Ata afruan një magnet - induksioni është shumë i ndryshëm - sinjalet nga sensorët janë shumë të ndryshëm - njësia e kontrollit prodhon sinjalin maksimal - spiralja fiket plotësisht - askush nuk e mban magnetin dhe ai fillon të bjerë;
- Thirrja bie - largohet nga spiralja - diferenca në sinjalet nga sensorët zvogëlohet - njësia e kontrollit zvogëlon sinjalin e daljes - rryma përmes spirales rritet - induksioni i spirales rritet - magneti fillon të tërheqë;
- Magneti tërhiqet - i afrohet spirales - rritet ndryshimi në sinjalet nga sensorët - njësia e kontrollit rrit sinjalin e daljes - rryma përmes spirales zvogëlohet - induksioni i spirales zvogëlohet - magneti fillon të bjerë;
- Është një mrekulli - magneti nuk bie dhe nuk tërhiqet - ose më saktë, ai bie dhe tërhiqet disa mijëra herë në sekondë - domethënë, lind ekuilibri dinamik - magneti thjesht varet në ajër.

3.Dizajni

Elementi kryesor i dizajnit është një spirale elektromagnetike (solenoid), e cila mban një magnet të përhershëm me fushën e tij.

78 metra tela bakri të emaluar me diametër 0,6 mm janë mbështjellë fort në një kornizë plastike D36x48, duke bërë rreth 600 kthesa. Sipas llogaritjeve, me një rezistencë prej 4.8 Ohm dhe një furnizim me energji 12 V, rryma do të jetë 2.5A, fuqia 30W. Kjo është e nevojshme për përzgjedhjen njësi e jashtme të ushqyerit. (Në fakt, doli të ishte 6.0 Ohm; nuk ka gjasa që ata të presin më shumë tela, por të kursejnë në diametër.)

Një bërthamë çeliku nga mentesha e derës diametri 20 mm. Sensorët janë ngjitur në skajet e tij duke përdorur ngjitës me shkrirje të nxehtë, i cili duhet të orientohet në të njëjtin drejtim.

Spiralja me sensorë është montuar në një kllapa të bërë nga shiriti alumini, i cili, nga ana tjetër, është ngjitur në strehën, brenda së cilës ka një tabelë kontrolli.

Në rast ka një LED, një çelës dhe një prizë elektrike.

Furnizimi me energji i jashtëm (GA-1040U) merret me një rezervë energjie dhe siguron një rrymë deri në 3.2A në 12V.

Një magnet N35H D15x5 me një kanaçe Coca-Cola të ngjitur përdoret si një objekt fluturues. Menjëherë do të them që një kavanoz i mbushur nuk është i mirë, ndaj bëjmë vrima në skajet me një shpuese të hollë, kullojmë pijen e vlefshme (mund ta pini nëse nuk keni frikë nga rruazat) dhe ngjisim një magnet. unazë e sipërme.

4.Diagrami skematik

Sinjalet nga sensorët U1 dhe U2 futen në amplifikuesin operacional OP1/4, të lidhur në një qark diferencial. Sensori i sipërm U1 është i lidhur me hyrjen invertuese, U2 i poshtëm është i lidhur me hyrjen jo-invertuese, domethënë zbriten sinjalet, dhe në daljen OP1/4 marrim një tension proporcional vetëm me nivelin e induksionit magnetik. krijuar magnet i përhershëm pranë sensorit të poshtëm U2.

Kombinimi i elementeve C1, R6 dhe R7 është pika kryesore e këtij qarku dhe ju lejon të arrini efektin e stabilitetit të plotë; magneti do të varet i rrënjosur në vend. Si punon? Komponenti DC i sinjalit kalon nëpër ndarësin R6R7 dhe dobësohet 11 herë. Komponenti i ndryshueshëm kalon nëpër filtrin C1R7 pa dobësim. Nga vjen gjithsesi komponenti i ndryshueshëm? Pjesa konstante varet nga pozicioni i magnetit pranë sensorit të poshtëm, pjesa e ndryshueshme lind për shkak të lëkundjeve të magnetit rreth pikës së ekuilibrit, d.m.th. nga ndryshimet e pozicionit në kohë, d.m.th. nga shpejtësia. Ne jemi të interesuar që magneti të jetë i palëvizshëm, d.m.th. shpejtësia e tij ishte e barabartë me 0. Kështu, në sinjalin e kontrollit kemi dy komponentë - konstanta është përgjegjëse për pozicionin, dhe ndryshorja është për qëndrueshmërinë e këtij pozicioni.
Më pas, sinjali i përgatitur përforcohet në OP1/3. Duke përdorur rezistencën e ndryshueshme P2, fitimi i kërkuar vendoset në fazën e akordimit për të arritur ekuilibrin, në varësi të parametrave specifikë të magnetit dhe spirales.

Një krahasues i thjeshtë është mbledhur në OP1/1, i cili fiket PWM dhe, në përputhje me rrethanat, spiralen kur nuk ka magnet afër. Shumë gjë e përshtatshme, nuk keni nevojë të hiqni furnizimin me energji elektrike nga priza nëse e keni hequr magnetin. Niveli i përgjigjes përcaktohet nga rezistenca e ndryshueshme P1.

Më pas, sinjali i kontrollit i jepet modulatorit të gjerësisë së pulsit U3. Lëkundja e tensionit të daljes është 12 V, frekuenca e pulsit të daljes vendoset nga vlerat C2, R10 dhe P3, dhe cikli i punës varet nga niveli i sinjalit të hyrjes në hyrjen DTC.
PWM kontrollon kalimin e tranzistorit të energjisë T1, i cili, nga ana tjetër, kontrollon rrymën përmes spirales.

LED1 LED mund të mos instalohet, por dioda SD1 kërkohet për të kulluar rrymën e tepërt dhe për të shmangur mbitensionin kur spiralja fiket për shkak të fenomenit të vetë-induksionit.

NL1 është e jona bobina e bërë vetë, të cilit i kushtohet një seksion i veçantë.

Si rezultat, në modalitetin e ekuilibrit, fotografia do të jetë diçka e tillë: U1_OUT=2.9V, U2_OUT=3.6V, OP1/4_OUT=0.7V, U3_IN=1.8V, T1_OPEN=25%, NL1_CURR=0.5A.

Për qartësi, unë po bashkangjit grafikët e karakteristikës së transferimit, përgjigjen e frekuencës dhe përgjigjen fazore, dhe oshilogramet në daljen e PWM dhe spirales.

5.Përzgjedhja e komponentëve

Pajisja është mbledhur nga komponentë të lirë dhe të arritshëm. Teli më i shtrenjtë i bakrit doli të ishte WIK06N; për 78 metra WIK06N pagoi 1200 rubla; gjithçka tjetër e marrë së bashku ishte shumë më e lirë. Përgjithësisht ka një fushë të gjerë për eksperimentim; mund të bësh pa bërthamë, mund të marrësh tel më të hollë. Gjëja kryesore është të mos harroni se induksioni përgjatë boshtit të spirales varet nga numri i kthesave, rryma përmes tyre dhe gjeometria e spirales.

Sensorët Analog Hall SS496A me një karakteristikë lineare deri në 840G përdoren si sensorë të fushës magnetike U1 dhe U2, kjo është e duhura për rastin tonë. Kur përdorni analoge me një ndjeshmëri të ndryshme, do t'ju duhet të rregulloni fitimin në OP1/3, si dhe të kontrolloni nivelin e induksionit maksimal në skajet e spirales tuaj (në rastin tonë me një bërthamë arrin 500G) në mënyrë që sensorët mos u ngopen në ngarkesën maksimale.

OP1 është një përforcues katër-operativ LM324N. Kur spiralja është e fikur, ajo prodhon 20 mV në vend të zeros në daljen 14, por kjo është mjaft e pranueshme. Gjëja kryesore është të mos harroni të zgjidhni nga një tufë rezistencash 100K ato më të afërta në vlerën aktuale për t'u instaluar si R1, R2, R3, R4.

Vlerat C1, R6 dhe R7 u zgjodhën me provë dhe gabim si më të mirat opsioni më i mirë për stabilizimin e magneteve të kalibrave të ndryshëm (u testuan magnetet N35H D27x8, D15x5 dhe D12x3). Raporti R6/R7 mund të lihet ashtu siç është dhe vlera e C1 mund të rritet në 2-5 µF nëse shfaqen probleme.

Nëse përdorni magnet shumë të vegjël, mund të mos keni fitim të mjaftueshëm, në këtë rast zvogëloni vlerën e R8 në 500 ohmë.

D1 dhe D2 janë dioda ndreqëse të zakonshme 1N4001, çdo do të bëjë.

Çipi i zakonshëm TL494CN përdoret si modulator U3 me gjerësi pulsi. Frekuenca e funksionimit përcaktohet nga elementët C2, R10 dhe P3 (sipas skemës 20 kHz). Gama optimale është 20-30 kHz, në frekuenca më të ulëta shfaqet bilbili i spirales. Në vend të R10 dhe P3, thjesht mund të vendosni një rezistencë 5.6K.

T1 është një transistor IRFZ44N me efekt në terren; çdo tjetër nga e njëjta seri do ta bëjë këtë. Kur zgjidhni transistorë të tjerë, mund t'ju duhet të instaloni një radiator; udhëhiquni nga vlerat minimale të rezistencës së kanalit dhe ngarkimit të portës.
SD1 është një diodë Schottky VS-25CTQ045, këtu e kam kapur me një diferencë të madhe, një diodë e zakonshme me shpejtësi të lartë do të bëjë, por me siguri do të nxehet shumë.

LED1 e verdhë LED L-63YT, këtu, siç thonë ata, varet nga shija dhe ngjyra, mund t'i vendosni më shumë që gjithçka të shkëlqejë me drita shumëngjyrëshe.

U4 është një stabilizues i tensionit 5V L78L05ACZ për fuqizimin e sensorëve dhe përforcues operacional. Kur përdorni një furnizim të jashtëm me energji elektrike me prodhim shtesë 5V, ju mund të bëni pa të, por është më mirë të lini kondensatorët.

6.Përfundim

Gjithçka funksionoi siç ishte planifikuar. Pajisja funksionon në mënyrë të qëndrueshme gjatë gjithë orës dhe konsumon vetëm 6 W. As dioda, as spiralja, as transistori nuk nxehen. Po bashkangjitem edhe disa foto dhe videon e fundit:

7. Mohim përgjegjësie

Unë nuk jam inxhinier elektronik apo shkrimtar, thjesht vendosa të ndaj përvojën time. Ndoshta diçka do t'ju duket shumë e qartë, diçka shumë e ndërlikuar dhe diçka që keni harruar ta përmendni fare. Mos ngurroni të bëni sugjerime konstruktive si për tekstin ashtu edhe për përmirësimin e diagramit, në mënyrë që njerëzit ta përsërisin lehtësisht nëse dëshirojnë.