Levitáló LED: 6 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:40

Én és a csapatom nekiláttunk, hogy megvilágított LED -es lebegést készítsünk. Rövid idő után a google -olás után találtam egy videót a SparkFun Electronics -tól, amely itt található, és amelyben a tervezésünket alapul vettük. Fényünk egy elektromágnessel lebeg a fény felett. Azért választottuk ezt a kialakítást, mert csak egy elektromágnesre van szükség a LED lebegéséhez. A vezeték nélküli erőátvitel eléréséhez a lebegő elektromágnes aljára erősített elsődleges tekercset és a LED -hez forrasztott másodlagos tekercset használtunk. A LED -modul fehér LED -et, másodlagos tekercset és erős állandó mágnest tartalmaz. Megterveztem a szerkezetet és 3D -ben kinyomtattam az összes alkatrészt.

1. lépés: A szerkezet tervezése

A szerkezet tervezéséhez Solidworks -t használtam. Az alap egy nyomtatott áramköri lap elhelyezésére szolgál. A vezetékek vezetéséhez alagutak, lábak és felső részek vannak alagutakban. Nem volt időnk nyomtatni egy áramköri lapot, így az áramköri kivágás kihasználatlan maradt.

2. lépés: tekerje fel az elektromágnest

Az elektromágnes feltekerésére egy elektromos fúrót használtunk, hogy egy csavart elforgassunk, alátétekkel, mint akadályokkal. Nagyon lassan haladtunk, hogy megbizonyosodjunk arról, hogy a vezeték nem fedi egymást. Így csinálni sokáig tartott. Azt hiszem, jó lenne sok időt megtakarítani, és kevésbé óvatos lenne az átfedéssel tekercselés közben. Becsléseink szerint 1500 fordulat van az elektromágnesben.

3. lépés: Tápegységek

A teszteléshez változó egyenáramú tápegységet használtunk. Miután minden működött, egy régi 19 V -os laptop töltőt és egy 12 V -os feszültségszabályozót használtam a 12 V -os sín áramellátására. Az 5 V -os sín áramellátásához a 12 V -os szabályozó kimenetéből 5 V -os szabályozót használtam. Nagyon fontos, hogy minden területet összekapcsoljon. Mielőtt ezt megtettük, problémáink voltak az áramkörökkel. Kondenzátorokat használtunk a 12V és 5V tápegységeken, hogy csökkentsük a tábla tápcsöveinek zaját.

4. lépés: Levitációs áramkör

A levitációs kör a projekt legnehezebb része. A mágneses levitációt hall -effektus -érzékelővel végzik el, amely megítéli az állandó mágnes és az elektromágnes közötti távolságot, és összehasonlító áramkörrel az elektromágnes be- vagy kikapcsolására. Amint az érzékelő erősebb mágneses mezőt kap, az érzékelő alacsonyabb feszültséget ad ki. Ezt a feszültséget a potenciométerből érkező állítható feszültséghez hasonlítják. Egy op-erősítőt használtunk a két feszültség összehasonlítására. Az op erősítő kimenete be- vagy kikapcsol egy N-csatornás mosfetet, hogy áram áramoljon az elektromágnesen. Ha az állandó mágnes (a LED -hez csatlakoztatva) túl közel van az elektromágneshez, és ott leszívva az elektromágneshez, az elektromágnes kikapcsol, és ha túl messze van, ahol leeshet a levitációból, az elektromágnes bekapcsol. Ha megtalálják az egyensúlyt, az elektromágnes nagyon gyorsan be- és kikapcsol, elkapja és elengedi a mágnest, lehetővé téve a lebegést. A potenciométerrel beállítható a mágnes lebegési távolsága.

Az oszcilloszkóp képernyőképén látható a hall -effektus -érzékelő kimenetéről érkező jel, valamint a mágnes be- és kikapcsolása. Ahogy a LED közelebb kerül az érzékelőhöz, a sárga vonal nő. Ha a mágnes a zöld vonalon van, alacsony. Ha ki van kapcsolva, a zöld vonal magas.

A környezettől és a hullámforma -generátorként használt helyzettől függően előfordulhat, hogy egy kis kondenzátort kell hozzáadnia az érzékelő kimenetéből a földhöz. Ez lehetővé teszi, hogy a zaj nagy része egyenesen a földre kerüljön, és az érzékelő tiszta jelét használja az op-erősítő.

5. lépés: Vezeték nélküli áramkör

A vezeték nélküli erőátvitel kezeléséhez egy 25 körös elsődleges tekercset tekertünk 24 -es méretű mágneshuzallal az érzékelőtartó körül. Ezután készítettünk egy másodlagos tekercset, 32 tekercses mágneshuzalt tekerve egy papírcső köré 25 fordulatra. Miután becsomagolták, lecsúsztattuk a tekercset a papírról, és forrasztottuk egy LED -re. Ügyeljen arra, hogy távolítsa el a mágneshuzal zománcozott bevonatát, ahol forrasztja.

Egy négyzethullámú generátort használtunk 1 MHz -en a MOSFET be- és kikapcsolásához, amely lehetővé teszi az áram áramlását az elsődleges tekercsen 0 és 12 V között 1 MHz -en. A teszteléshez analóg felfedezést használtunk a függvénygenerátorhoz. A végső változat 555 időzítő négyzethullámú generátor áramkört használ a MOSFET kapcsolásához. Ez az áramkör azonban egy csomó zajt keltett, amely zavarta az áramvonalakat. Készítettem egy alumínium fóliával bélelt dobozt, amely elválasztóval rendelkezik a hullámgenerátor és a levitációs áramkör elválasztásához. Ez jelentősen csökkentette a zaj mennyiségét.

6. lépés: Összeszerelés

A Chroma Strand Labs ABS -t használtam az alap és a lábak 3D nyomtatásához. A lábak túlságosan deformálódtak nyomtatás közben, ezért újranyomtam a Chroma Strand Labs PETg-vel. A PETg nagyon keveset vetemedett. Minden alkatrész ragasztó használata nélkül illeszkedik egymáshoz. Vágnunk kellett benne néhány bevágást, hogy extra távolságot adjunk a vezetékeknek. Lehet, hogy le kell csiszolni azokat a területeket, amelyek más alkatrészekkel érintkeznek, hogy lazábban illeszkedjenek.

Azt tervezzük, hogy nyomtatunk egy áramköri lapot, és forrasztjuk rá az alkatrészeket, hogy minden beleférjen az áramköri lapba.