Електромагнітний левітатор своїми руками

18

Вітаю, радіоаматори-самоделкіни!

Думаю, багатьом хотілося б хоч раз відключити силу гравітації і просто політати — парити в повітрі без будь-яких пристосувань, крил і т.д. На жаль, таке щастя доступно тільки космонавтам, на землі ж без гравітації просто не можливе життя. Однак, змусити парити в повітрі можна, якщо не людини, то хоча б невеликий об’єкт — вагою до 30 грам. Для цього існують спеціальні пристрої-левітатори, які можуть працювати за різними принципами, один з них — електромагнітний. Як зрозуміло з назви, утримуватися в повітрі об’єкт буде за допомогою сили магнітного поля. Особливої практичної користі такі пристрої не несуть-адже» підвісити » парити можна тільки невеликі і легкі об’єкти, до того ж відстань від соленоїда до ширяючого об’єкта обмежується всього парою сантиметрів. Проте, такий пристрій може стати хорошим предметом інтер’єру, якщо надати йому «товарну» зовнішність — адже сам по собі вид ширяє в повітрі об’єкта заворожує. А когось незнаючого може і зовсім ввести в ступор: тут буде дуже до речі вислів «без знань фізики світ здається чарівним», саме той випадок.

На зображенні вище показана конструкція всього пристрою. Складається вона з г-образного підстави, нагорі якого закріплений електромагніт. На нижньому торці електромагніту розташовується датчик холла, а нижче нього, через повітряний зазор, буде «підвішений» сам левітуючий об’єкт, до торця якого приклеюється невеликий неодимовий магніт. Важливою частиною котушки є сам електромагніт (соленоїд), його розміри показані на зображенні в дюймах. Він повинен містити досить велике число витків — близько 2 тисяч мідним емальованим дротом діаметром 0,2 — 0,3 мм. Таке велике число витків необхідно для того, щоб опір проводу соленоїда вийшло в діапазоні 15-60 ом, більш низький опір призведе до того, що споживаний соленоїдом струм буде занадто великий. Намотуватися соленоїд повинен на оправці, всередину якої в подальшому можна буде вставити феромагнітний сердечник, наприклад, великий цвях.

Датчик холла повинен бути лінійний (аналоговий), приклеїти його потрібно точно на нижню частину сердечника соленоїда, маркуванням вниз. При цьому важливо дотримати положення датчика-вісь його вимірювання повинна бути максимально поєднана з віссю самого сердечника соленоїда. Найчастіше лінійні датчики холла мають напругу на виході, рівну приблизно половині напруги живлення-якщо підносити до датчика магніт, напруга на виході буде або збільшуватися, або зменшуватися — в залежності від того, яким полюсом магніт підноситься до датчика. В даному випадку необхідно вибрати такий датчик холла, щоб напруга на виході збільшувалося при піднесенні південного полюса магніту. Відповідно і магніт, закріплений на левітуючому об’єкта повинен «дивитися» південним полюсом до датчика холла. Можна поміняти боку магніту, відповідно доведеться інвертувати і вихідний сигнал з датчика.

Управляти роботою соленоїда буде операційний підсилювач — електромагніт повинен то включатися, то вимикатися, підтримуючи об’єкт в повітрі і не даючи йому ні впасти, ні примагнітитися до сердечника. Операційний підсилювач можна використовувати будь-який з напругою живлення 5в, наприклад, lm358. Змінний резистор р1 на схемі служить для настройки відстані, на якому буде висіти об’єкт. Налаштувати його потрібно так, щоб об’єкт висів на достатній відстані (1,5 — 2 см), але при цьому впевнено тримався в повітрі і не падав. Підстроювання знадобиться після кожної зміни левітуючого об’єкта-різну вагу вимагає різної настройки. Комутувати соленоїд буде транзистор, люда підійдуть біполярні npn структури середньої і великої потужності, наприклад, кт815 і його аналоги. Діод, що стоїть паралельно котушці служить для захисту транзистора від викидів самоіндукції, без нього схему запускати не можна. Напруга живлення схеми становить 12в-від них безпосередньо живиться котушка. Також на схемі встановлений стабілізатор на 5в (мікросхема lm7805, вона ж 78l05), від якого живляться операційний підсилювач і датчик холла. Сам датчик холла має три виходи-два для живлення (плюс мінус) і один вихід. До речі, дістати відповідний датчик холла можна з непотрібного комп’ютерного кулера, вони містяться всередині корпусу самого двигуна.

Щоб змусити конструкцію працювати стабільно можуть знадобитися експерименти — підбір положення змінного резистора на схемі, підбір ваги об’єкта, потужності магніту, взаємного розташування всіх частин конструкції. Як левітуючий об’єкт обов’язково має бути щось з феромагнітними властивостями-наприклад, відрізок того ж цвяха. Вдалої збірки!джерело (source)