جدول المحتويات:
2025 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2025-01-13 06:56
هذا مشروع سوف يذهل ويلهم! ما فائدة كل تلك المعرفة العلمية إذا لم نتمكن من فعل شيء رائع بها ، أليس كذلك؟
مع هذا المشروع ، سنستخدم عنصرين من المكونات التي يسهل صنعها أو العثور عليها لبناء الفك المتساقط ، أو الانحناء الكهرومغناطيسي الرافع ، أو EMLEV كما أسميها.
بمساعدة بعض الدوائر البسيطة والمغناطيس ومستشعر Hall Effect وبعض المكونات الأخرى ، ستتمكن من رفع الأشياء في الهواء!
هيا بنا نبدأ!
الخطوة 1: ما سوف تحتاجه
بالنسبة لهذا المشروع ، سنحتاج إلى دائرة تحكم ومصدر طاقة وملف EM ومغناطيس إلى جانب الأجهزة والأدوات لتجميعها معًا.
قائمة الأجزاء كما يلي:
قم بتنزيل المخطط هنا
احصل على مجموعة الأجزاء هنا
(1) لوحة دوائر صغيرة (1) منظم الجهد LM7805 (1) MIC502 IC (1) LMD18201 IC (1) SS495 A Hall Effect Sensor (1) 470 فائق التوهج مكثف (كهربائيا) (1) 1 فائق التوهج مكثف (سيراميك) (1) 0.1 uF مكثف (سيراميك) (1) 0.01 فائق التوهج مكثف (سيراميك) (1) 2 فتحة إدخال جاك (+/-) (2) 2 موصلات سلكية
(1) 12v / 1a امدادات الطاقة
(1) شاشة جهد LCD (اختياري) (1) LED أخضر (اختياري) (1) مقاوم 10K
ملف لولبي (20 جم 150-300 لفة) (1) مسمار فولاذي
سلك ملون مختلف (18-24 جم) (2-3) مغناطيس قرص نيوديميوم (3) صفائح زجاج شبكي 8 × 10 بوصة (4) قضيب ملولب 12 × 5/15 بوصة (24) صواميل 5/16 (24) 5 / غسالات 16 بوصة (8) أغطية مطاطية مقاس 5/16 بوصة (اختياري)
تشمل الأدوات المعروضة لحام الحديد واللحام ، والمثقاب واللقم حتى 5/16 بوصة وستحتاج أيضًا إلى بعض الأشرطة الكهربائية أو غلاف الانكماش والغراء ومفتاح ربط 5/16 في متناول اليد.
جميع الأجزاء متوفرة هنا:
www.drewpauldesigns.com/diy-electromagnetic-levitation-kit.html
الخطوة 2: النظرية والمكونات الأساسية
لماذا لا يمكننا رفع الأجسام المعدنية بمغناطيس على المسافة الصحيحة؟ لأنه ، بما أن مادة حديدية تقترب من مجال مغناطيسي ، فإن القوة تزداد أضعافا مضاعفة. يتم وصف ذلك من خلال ما يسمى بقانون التربيع العكسي المغناطيسي والذي ينص على:
كثافة 1 / كثافة 2 = مسافة 1 / مسافة 2
لذلك ، لا توجد نقطة في الفضاء حيث يقوم المغناطيس أو المغناطيس الكهربائي بشكل طبيعي بتعليق جسم ما دون الاتصال. مرة واحدة في الميدان ، ليس هناك عودة إلى الوراء! … ما لم …
يمكن عرض مجال مغناطيسي منتشر في مخططات ثنائية الأبعاد أو على فيلم عرض مغناطيسي كخطوط قوة تنبعث من القطبين. حتى على مرسمة الذبذبات ، من المستحيل معرفة الكثير عن حركة واتجاه المجال بلقطات في بعدين فقط (مثل هذا الوهم السيئ السمعة). عند ملاحظة هذا المجال ثلاثي الأبعاد يمكن رؤيته والشعور به على أنه حلقي وفيما يتعلق بالوقت نبدأ في رؤية ظهور حقل حلزوني منتشر. هذا هو نفسه في حالة المغناطيس الكهربائي ، وعندما ينهار المجال فإنه ينهار في الاتجاه المعاكس. يتم وصف ذلك من خلال ما يشار إليه عادةً بقواعد الفلمنكي اليمنى واليسرى.
لذلك ، من الناحية النظرية ، سيكون من الممكن إنشاء دوامات / حلزونات متناوبة من أجل تعديل كائن إلى الموضع المطلوب. بعد إجراء بعض العمليات الحسابية بناءً على الصيغة أعلاه ، نجد أنه من الممكن فقط من خلال تبديل هذه الحقول بدقة وبسرعة (50000 مرة في الثانية أو أكثر!) مشكلة؟ لا على الاطلاق. باستخدام بعض المكونات ، يمكننا إنشاء مجال كهرومغناطيسي منتشر ومنهار يتم التحكم فيه بواسطة مستشعر يكتشف شدة المجال ودائرة تطبق المجال المناسب على مغناطيس كهربائي. يمكن العثور على المكونات بشكل فردي هنا أو كمجموعة هنا لجعل هذا المشروع سريعًا وسهلاً. الآن بعد أن أصبح لدينا جميع مكوناتنا جاهزة ، فلنبدأ!
الخطوة الثالثة: بناء الضميمة
يعد بناء العلبة الخاصة بنا أمرًا مباشرًا إلى الأمام باستخدام المواد الموصى بها ولكن لا تتردد في استخدام كل ما لديك. هذه العلبة فائقة البساطة مستوحاة من هذا الروبوت الرائع لإظهار جميع المكونات الداخلية. عند اكتماله ، يجب أن يكون الحاوية 8 "Wx10" Dx12 "H.
أولاً ، سنقوم بتكديس وتأمين زجاج شبكي الخاص بنا وقياس أربعة ثقوب وحفرها بالقرب من الزوايا مع التأكد من ترك مساحة من الحواف والحفر بقطع أكبر بشكل تدريجي لتجنب التصدع. عند الانتهاء ، سيكون لدينا أربعة ثقوب مقاس 5/16 بوصة في زوايا جميع الصفائح الزجاجية الثلاثة. * تأكد من ملاحظة الاتجاه لملاءمة متناسقة. بعد ذلك ، سنقوم بحفر ثقب أو ثقوب لمقبس الإدخال الخاص بنا على إحدى الأوراق. قد يختلف هذا حسب الرافعة الخاصة بك ولكن يجب أن يكون بالقرب من مؤخرة العلبة ، سنبدأ الآن في بناء العلبة. ابدأ بإدخال أربعة قضبان ملولبة مقاس 5/16 بوصة في فتحات إحدى الأوراق الخاصة بك. قم بتأمين اللوح بحوالي 1.5 إلى 2 بوصة من أسفل القضبان بغسالة وصامولة واحدة على كل جانب من زجاج شبكي وأضف قدمًا مطاطية في الجزء السفلي من كل قضيب. تأكد من أن كل شيء مستوي قبل المتابعة.
بعد ذلك ، سنضيف صامولة وغسالة حوالي 3-4 بوصات من أعلى قضباننا ونضع الصفيحة بفتحة الرافعة في الأعلى.
ستكون الخطوة الأخيرة إلى العلبة الخاصة بنا هي تأمين الورقة الأخيرة من زجاج شبكي إلى الأعلى بمجرد إضافة المكونات في الخطوة التالية.
الخطوة 4: تركيب المكونات وتأمينها
الآن بعد أن أصبح لدينا نظام أساسي ، يمكننا بناء مكوناتنا وتثبيتها.
يمكن بناء هذه الدائرة البسيطة نسبيًا وزوج الملف اللولبي وفقًا للرسم التخطيطي المرفق أو يمكنك الحصول على واحدة مسبقة الصنع هنا. لاحظ أنه يتم تثبيت SS495 أسفل الملف. تسمح لك إضافة مؤشر LED بالتحقق من الطاقة ويسمح لك مقياس الفولتميتر الرقمي باكتشاف الحمل لأغراض التوليف ، وكلاهما اختياري ، ويمكن توصيلهما مباشرة بمدخلات الدوائر بجهد 12 فولت بمقاومة مضمنة 10 كيلو على الرصاص الساخن (+). من الممتع معرفة أن أحد الدوائر المتكاملة للدائرة مصمم لوحدة تحكم في المحرك والآخر مخصص للمروحة ، لكن ضعهما مع بعض المكونات الأخرى ويمكننا استخدامه لرفع الأشياء في الهواء!
يمكننا بعد ذلك توصيل المقبس بمدخل الدائرة مع ملاحظة مخطط الدائرة وتذكر أن حالة المقبس هي الأرض (-).
بعد ذلك ، سنقوم بتوصيل المخرجات 1 و 2 من LMD18201 IC بملف الملف اللولبي الخاص بنا. أدخل مسمارًا فولاذيًا في مركز الملف ، وقم بتركيب مستشعر SS495 A Hall Effect على رأس البرغي والذي سنقوم بتوصيل خيوطنا به وفقًا للرسم التخطيطي. ستتضمن المكونات المبنية مسبقًا موصلات يمكن قطعها معًا.
قد يكون من المفيد في هذه المرحلة تأمين كل شيء مؤقتًا ، وتوصيل الطاقة بعناية واختبار مجال الملف اللولبي بمغناطيسك.
بمجرد الرضا ، يمكنك تأمين المكونات الخاصة بك على النظام الأساسي. يجب أن تكون الدائرة في وضع مستقيم للسماح بتدفق الهواء وبالقرب من المقبس ، ويجب أن يكون الملف اللولبي جانبًا بحيث يكون المستشعر متجهًا لأسفل ويمكن وضع مؤشر LED الاختياري وشاشة LCD في أي مكان مناسب. إضافة بعض أغلفة الانكماش وأغطية الأسلاك في هذه المرحلة يجعل كل شيء أنيقًا ويساعد على تجنب الدوائر القصيرة والأسلاك المقطوعة. قم أولاً بإضافة صمولة وغسالة إلى كل قضيب ، ثم آخر ورقة زجاج شبكي واضبطها لأسفل بحيث تتلامس الصفيحة العلوية مع الملف اللولبي الخاص بك ، وتثبيته بإحكام في مكانه. بمجرد وضعها في مكانها وتسويتها ، أضف أربع غسالات وصواميل أخرى وغطاء بأغطية نهاية مطاطية.
الخطوة 5: اكتمل نظام EMLEV! حان وقت الضبط والاختبار
نحن على وشك الانتهاء. لكننا سنحتاج إلى إجراء بعض العمليات الحسابية وقليل من الضبط قبل أن نبدأ بإبهار الأصدقاء والزملاء.
عند تركيب الملف اللولبي الخاص بنا ، لم يأخذ اتجاهنا القطبية في الاعتبار. لذلك ، سنحتاج إلى تحديد القطب الصحيح لمغناطيسنا لمواجهة ملفنا. للقيام بذلك ، قم بتوصيل الطاقة وابدأ في جلب المغناطيس إلى مجال الملف اللولبي. سوف يجذب أحد جانبي المغناطيس باستمرار ، بينما يميل الجانب الآخر إلى التثبيت في مكانه على بعد عدة بوصات من ملفنا ، قم بتدوين هذا الجانب من المغناطيس. احرص على عدم الاقتراب كثيرًا ؛ كلا القطبين سوف يجتذبان بعنف إذا تم اقترابهما من الملف النشط.
الآن بعد أن عرفنا قطب المغناطيس الذي نستخدمه ، سنحدد الآن الوزن الذي يمكنه تحمله. الوزن الخفيف جدًا والحمل سوف يجتذب دون رفع ، ووزن زائد جدًا ولن يتمكن المجال المغناطيسي من التغلب على الجاذبية وسيسقط الجسم. يمكنك استخدام التجربة العشوائية والخطأ للعثور على الوزن الأمثل عن طريق ربط كائنات عشوائية بمغناطيسك ، لكنني أقترح نهجًا يؤدي إلى نتائج أكثر تحديدًا كميًا. باستخدام الصواميل والمسامير الصغيرة ، قم بإضافتها تدريجياً إلى المغناطيس واختبارها. بمجرد العثور على نقطة توازن (ستشعر بنقرة طفيفة أثناء استقرارها في مكانها) ، لاحظ وزن الحمولة باستخدام مقياس صغير. ثم قم بإضافة أو إزالة كميات صغيرة من الوزن للعثور على النطاق الخاص بك وتحسين الاستقرار. يمكنك بعد ذلك استخدام هذا كمرجع والبدء في رفع أي شيء ضمن نطاق الوزن هذا والذي يتراوح عادة بين 45-55 جرامًا بدون المغناطيس.
عندما تعمل بشكل صحيح ، قم بتوصيل الذبذبات لرؤية الحقول أثناء العمل! بفضل القراءات من DSO nano الخاص بي ، يمكننا أن نرى على وجه التحديد متى يحدث المجال المتغير ولماذا.
الخطوة 6: استعد للإلهام والإبهار
تهانينا! لقد جعلت المستحيل ممكنا!
يجب أن يكون نظام EMLEV الخاص بك الآن كاملًا ويعمل وسوف يرفع أي عنصر في نطاق الوزن المحدد. الآن يمكننا اختيار كائن للارتفاع به. حاول تثبيت المغناطيس على الحجر أو إرفاق المسامير أو المكسرات ، أو إرفاق تذكار ، فالاحتمالات لا حصر لها ، حتى أن هؤلاء الرجال قد رفعوا ضفدعًا حيًا!
اخترت ملعقة كبيرة للتأثير.
"لا تحلقوا بالملعقة ؛ هذا مستحيل. بدلاً من ذلك ، حاول فقط أن تدرك الحقيقة. لا توجد ملعقة." - الفقرة. المصفوفة (1999)
هذا الجهاز سوف يفجر العقول. سوف تنتفخ العيون ، وسوف تنخفض الفكين وسوف تنفجر الرؤوس! هل هو سحر؟ هل هو علم؟ حسنًا ، الاختلاف الوحيد بين الساحر والعالم هو أن العالم يخبرك كيف يتم ذلك. شكرًا للتحقق من Instructable الخاص بي ولا يمكنني الانتظار لرؤية ما تحلق فيه ، اترك الصور في التعليقات. هل تعتقد أن هذا Instructable رائع؟ اسمحوا لي أن أعرف من خلال النقر فوق التصويت في الجزء العلوي من الصفحة!
الجائزة الثانية في مسابقة أجهزة الاستشعار 2016
الجائزة الثانية في مسابقة Make It Fly 2016