Video singkat tentang seperti apa Levitron buatannya:

www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=vypjmqq9...

Jika seseorang tidak takut melakukan hal menarik yang sama, ini dia instruksi rinci:

Sedikit teori

Mari kita mulai dengan diagram mekanis platform levitron, yang telah berkembang dalam pemahaman saya. Agar singkatnya, di sini saya akan menyebut magnet yang melayang di atas platform dengan kata “chip”.
Sketsa platform Levitron(di atas) ditunjukkan pada Gambar. 1.

Pada Gambar. 2 – diagram daya bagian vertikal sepanjang sumbu tengah platform (seperti yang saya bayangkan) dalam keadaan diam dan tanpa arus dalam kumparan. Semuanya baik-baik saja, kecuali keadaan istirahat dalam sistem seperti itu tidak stabil. Chip cenderung bergeser dari sumbu vertikal sistem dan dengan paksa jatuh ke salah satu magnet. Ketika chip “merasakan” ruang di atas magnet, gaya “punuk” dirasakan di atas bagian tengah platform dengan bagian atasnya terletak pada poros tengah.

mg – berat keping,
F1 dan F2 adalah kekuatan interaksi antara chip dan magnet platform,
Fmag adalah dampak total yang menyeimbangkan berat chip,
DH – Sensor aula.

Pada Gambar. 3. Interaksi chip dengan kumparan digambarkan (sekali lagi, menurut pemahaman saya), dan gaya yang tersisa dihilangkan.

Dari Gambar 3 terlihat bahwa tujuan pengendalian kumparan adalah untuk menimbulkan gaya horizontal Fss yang selalu diarahkan ke sumbu kesetimbangan bila terjadi perpindahan. X. Untuk melakukan ini, cukup dengan menyalakan kumparan sehingga arus yang sama di dalamnya menciptakan medan magnet dalam arah yang berlawanan. Hanya ada satu hal kecil yang tersisa: mengukur perpindahan chip dari sumbu (nilainya X) dan menentukan arah perpindahan ini menggunakan sensor Hall, dan kemudian mengalirkan arus dalam kumparan dengan kekuatan yang sesuai.

Ulangi sederhana sirkuit elektronik– tidak dalam tradisi kita, terutama karena:
- dua TDA2030A tidak tersedia, tetapi TDA1552Q tersedia;
- tidak ada sensor SS496 Hall (tersedia dengan harga sekitar $2 masing-masing), tetapi ada sensor yang mirip dengan HW101, 3 buah gratis di setiap drive CD atau DVD;
- terlalu malas untuk repot dengan catu daya bipolar.
Lembar Data:
SS496 - http://sccatalog.honeywell.com/pdbdownload/images/ss496.seri...HW101- http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/143838/ETC1/HW101A.html

Rangkaian ini terdiri dari dua saluran amplifikasi identik dengan input diferensial dan output jembatan. Pada Gambar. Gambar 4 menunjukkan diagram lengkap hanya satu saluran amplifikasi. Chip LM358 (http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm158-n.pdf) dan TDA1552Q (http://www.nxp.com/documents/data_sheet/TDA1552Q_CNV.pdf) digunakan.

Sepasang sensor Hall dihubungkan ke input setiap saluran untuk menyuplai sinyal perbedaan ke amplifier. Output sensor dihubungkan dalam arah yang berlawanan. Artinya ketika sepasang sensor berada dalam medan magnet dengan kekuatan yang sama, perbedaan tegangan nol disuplai ke input penguat.
Resistor penyeimbang R10 adalah resistor multi-putaran, lama, Soviet.
Saat mencoba mendapatkan penguatan yang cukup tinggi dari amplifier, saya mengalami eksitasi diri yang dangkal, mungkin karena kekacauan pada papan sirkuit. Alih-alih "membersihkan", sirkuit RC R15C2 yang bergantung pada frekuensi dimasukkan ke dalam sirkuit; mereka tidak diperlukan. Jika Anda masih harus memasangnya, maka resistansi R15 harus dipilih yang tertinggi, di mana eksitasi diri padam.
Catu daya untuk seluruh perangkat adalah adaptor 12V 1,2A (pulsa), dikonfigurasi ulang menjadi 15V. Konsumsi daya dalam kondisi normal (dengan kipas dimatikan) ternyata cukup sederhana: 210-220 mA.

Desain
Housing yang dipilih adalah casing penggerak 3,5”, yang kira-kira sesuai dengan dimensi prototipe. Untuk menyamakan platform
kakinya terbuat dari sekrup M3.
Sebuah lubang berbentuk dipotong di bagian atas tubuh, terlihat jelas pada Gambar 5. Selanjutnya ditutup dengan pelat cermin dekoratif yang terbuat dari kuningan berlapis krom, diamankan dengan sekrup dari hard drive.

1 – lokasi pemasangan magnet (bawah) dan indikator keseimbangan (opsional)
2 – “potongan tiang” dari kumparan
3 – Sensor aula
4 – LED lampu latar (opsional)

Sensor hall terletak di lubang dasar fiberglass platform dan disolder pada kaki konektor yang diluruskan (saya tidak tahu jenisnya). Konektornya tampak seperti pada Gambar 6.

Sensor disolder dari motor drive CD atau DVD. Di sana mereka terletak di bawah tepi rotor dan terlihat jelas pada Gambar 7. Untuk satu saluran, Anda perlu mengambil sepasang sensor dari mesin yang sama - dengan cara ini sensor tersebut akan seidentik mungkin. Sensor yang disolder ditunjukkan pada Gambar 8.

Untuk gulungannya, gulungan plastik dibeli mesin jahit, tetapi tidak ada cukup ruang untuk memutarnya. Kemudian pipinya dipotong dari kumparan dan direkatkan pada potongan yang berdinding tipis tabung kuningan diameter luar 6mm dan panjang 14mm. Tabung tersebut dulunya merupakan bagian dari antena batang teleskopik. Pada empat rangka tersebut, belitan dililitkan dengan kawat 0,3 mm “hampir lapis demi lapis” (tanpa fanatisme!) hingga terisi. Resistansi disejajarkan pada 13 ohm.

Magnet - persegi panjang 20x10x5 mm dan magnet cakram dengan diameter 25 dan 30 mm, tebal 4 mm (Gbr. 9) - Saya masih harus membeli... Magnet persegi panjang dipasang di bawah dasar platform, dan chip dibuat dari magnet piringan.

Tampilan perangkat dari bawah dan dari belakang (terbalik) - pada Gambar. 10 dan 11 (satu legenda untuk kedua tokoh). Kekacauannya, tentu saja, indah...
Chip U2 TDA1552Q (3) terletak di heatsink (9), yang sebelumnya berfungsi pada kartu video. Radiator itu sendiri dipasang dengan sekrup ke bagian penutup atas casing yang bengkok. Radiator (9) juga dilengkapi soket listrik (1), soket kontrol (2) dan unit kontrol termal (5).
Sepotong fiberglass, yang dulunya adalah keyboard, berfungsi sebagai dasar platform. Kumparan (7) dipasang ke alasnya dengan sekrup dan mur M4. Magnet (6) dipasang menggunakan klem dan sekrup sadap sendiri.
Soket pengujian (2) dibuat dari konektor daya komputer dan dipasang ke bagian belakang perangkat di dekat resistor penyeimbang (10) sehingga mudah dijangkau tanpa perlu dibongkar. Soket terhubung, tentu saja, ke output kedua saluran amplifier.
Sirkuit preamplifier dan penstabil dayanya, termasuk resistor penyeimbang (10), dipasang papan tempat memotong roti dan sebagai hasil penyesuaian, tempat itu berubah menjadi kandang babi yang indah, sehingga saya harus menahan diri untuk tidak mengambil foto makro.

1 – mengencangkan soket listrik
2 – soket kontrol
3 – TDA1552Q
4 – saklar daya
5 – unit kontrol termal
6 – magnet di bawah klem
7 – kumparan
8 – shunt magnet
9 – pendingin
10 – resistor penyeimbang

Mempersiapkan

Menyetel angka nol pada keluaran kedua saluran setiap kali debug diaktifkan adalah wajib. Tanpa fanatisme: +–20 mV adalah akurasi yang cukup dapat diterima. Mungkin ada pengaruh timbal balik antar saluran, jadi jika deviasi awal signifikan (lebih dari 1-1,5 volt pada keluaran saluran), lebih baik menyetel nol dua kali. Perlu diingat bahwa dengan casing besi, keseimbangan perangkat yang dibongkar dan dirakit memiliki dua perbedaan besar.

Memeriksa pentahapan saluran

Chip harus diambil di tangan Anda dan ditempatkan di atas bagian tengah platform Levitron yang dihidupkan pada ketinggian sekitar 10-12 mm. Saluran diperiksa satu per satu dan secara terpisah. Saat menggerakkan chip dengan tangan di sepanjang garis yang menghubungkan sensor yang berlawanan dari pusat, tangan akan merasakan hambatan nyata yang diciptakan oleh medan magnet kumparan. Jika hambatan tidak terasa, tetapi tangan dengan chip “terhempas” dari porosnya, Anda perlu menukar kabel dari output saluran yang sedang diuji.

Menyesuaikan posisi chip mengambang

Dalam video tentang platform Levitrons buatan sendiri, Anda sering dapat melihat bahwa chip tersebut mengapung dalam posisi miring, meskipun dibuat berdasarkan magnet disk, sehingga cukup simetris. Ada beberapa distorsi dalam desain yang dijelaskan. Mungkin casing logam yang menjadi penyebabnya...
Pikiran pertama: gerakkan magnet ke bawah pada sisi yang chipnya terlalu “disangga”.
Pikiran kedua: pindahkan magnet lebih jauh dari tengah ke sisi di mana chip “disangga” secara berlebihan.
Pemikiran ketiga: jika magnet dipindahkan, maka sumbu magnet sistem magnet permanen platform akan miring relatif terhadap sumbu magnet sistem kumparan, itulah sebabnya perilaku chip menjadi tidak dapat diprediksi (terutama jika bobotnya berbeda ).
Gagasan keempat: untuk membuat magnet lebih kuat pada sisi di mana chip dimiringkan dianggap tidak realistis, karena tidak ada tempat untuk mendapatkan berbagai macam magnet untuk pemasangan.
Ide kelima: melemahkan magnet pada sisi yang terlalu “menopang” chip ternyata berhasil. Selain itu, penerapannya cukup sederhana. Magnet sebagai sumber Medan gaya, Anda dapat melakukan shunt, yaitu melakukan hubungan pendek pada bagian fluks magnet, sehingga di ruang sekitarnya medan magnet menjadi sedikit lebih lemah. Cincin ferit kecil (10x6x3, 8x4x2, dll.), diambil secara bebas dari lampu hemat ruang mati (8 pada Gambar 10), digunakan sebagai shunt magnet. Cincin-cincin ini hanya perlu dimagnetisasi ke magnet yang terlalu kuat (atau dua atau tiga) di sisi yang paling jauh dari pusat platform. Ternyata dengan memilih jumlah dan ukuran shunt untuk setiap magnet yang “terlalu kuat”, Anda dapat meratakan posisi chip simetris yang mengambang dengan cukup akurat. Jangan lupa untuk menyelesaikannya penyeimbangan listrik setelah setiap perubahan dalam sistem magnet!

Pilihan

Pilihannya meliputi: indikator ketidakseimbangan amplifier, unit kontrol termal, lampu latar dan kaki yang dapat disesuaikan platform.
Indikator ketidakseimbangan amplifier adalah dua pasang LED yang terletak pada jari-jari yang sama dengan sensor, jauh di dalam dasar fiberglass platform (1 pada Gambar 5). LED, sangat kecil dan datar, dulunya berfungsi di beberapa jenis modem, tetapi juga dapat berfungsi di ponsel lama (dalam versi SMD). LED tersembunyi di dalam lubang, karena chip, yang jatuh dari tengah, jatuh ke magnet terdekat dan cukup mampu menghancurkan LED.
Diagram indikator untuk satu saluran ditunjukkan pada Gambar. 12. LED harus memiliki tegangan operasi 1,1-1,2 V, mis. sederhana merah, oranye, kuning. Dengan lebih banyak tegangan tinggi LED (2,9-3,3 V untuk super terang), jumlah dioda dalam rantai D3-D6 harus dihitung ulang untuk meminimalkan "zona mati" - tegangan minimum pada keluaran saluran di mana tidak ada LED yang menyala.

Saya memposisikan indikator sehingga indikator yang menjadi tempat chip diimbangi dari tengah bersinar. Indikator membantu Anda dengan mudah menggantungkan chip di atas Levitron, serta meratakan platform. Dalam kondisi normal semuanya padam.

Diagram unit kontrol termal ditunjukkan pada Gambar. 13. Tujuannya adalah untuk mencegah penguat akhir dari panas berlebih. Pada output unit termal, kipas 50x50 mm 12V 0,13A dari komputer dihidupkan.

Di sirkuit unit termal, mudah untuk mengenali pemicu Schmitt yang sedikit dimodifikasi. Alih-alih transistor pertama, sirkuit mikro TL431 digunakan. Jenis transistor Q1 ditunjukkan secara kondisional - Saya menyambungkan NPN pertama yang saya temukan yang dapat menahan arus pengoperasian kipas. Termistor ditemukan pada yang lama papan utama dalam soket prosesor. Sensor suhu direkatkan ke heatsink penguat akhir. Dengan memilih resistor R1, Anda dapat mengatur unit termal untuk beroperasi pada suhu 50-60C. Resistor R5, bersama dengan arus kolektor Q1, menentukan besarnya histeresis rangkaian relatif terhadap tegangan pada input kontrol U1.
Dalam diagram pada Gambar. 13, resistor R7 dimasukkan untuk mengurangi tegangan pada kipas dan, karenanya, kebisingan darinya.
Pada Gambar. 14 Anda dapat melihat bagaimana kipas tertanam di penutup bawah casing.

Cara lain untuk menggunakan unit termal adalah dengan menghubungkan chip penguat akhir ke pin kontrol MUTE (Gbr. 15). Nilai nilai R5 yang ditunjukkan pada diagram mengasumsikan bahwa MUTE (pin 11 dari chip U2 pada Gambar 4) dihubungkan ke catu daya melalui resistor 1 kOhm (TIDAK secara langsung, seperti pada datasheet!). Dalam hal ini, kipas angin tidak diperlukan. Benar, ketika sinyal MUTE diterapkan ke amplifier, chip jatuh, dan setelah sinyal MUTE dilepas, (karena alasan tertentu?) tidak lepas landas.

Lampu latar – 4 LED terang dengan diameter 3 mm, terletak miring ke tengah di lubang dasar platform dan pelat dekoratif di tempat di mana chip tidak jatuh. Mereka dihubungkan secara seri dan melalui resistor 150 Ohm ke rangkaian catu daya umum perangkat 15V.

Kesimpulan

Kapasitas beban

Untuk "menyelesaikan" topik tersebut, "karakteristik muatan" Levitron dengan chip berdiameter 25 dan 30 mm telah dihapus. Di sini saya menyebut karakteristik kargo ketergantungan ketinggian chip yang melayang di atas platform (dari pelat dekoratif) pada berat total chip.
Untuk chip dengan magnet 25 mm dan berat total 19 g, tinggi maksimumnya adalah 16 mm, dan minimumnya adalah 8 mm dengan berat 38 g. Di antara titik-titik ini, karakteristiknya hampir linier. Untuk chip dengan magnet 30 mm, karakteristik beban berada di antara titik 16 mm pada 24 g dan 8 mm pada 48 g.
Dari ketinggian di bawah 8 mm dari platform, chip jatuh, tertarik pada inti besi kumparan.

JANGAN berbuat seperti aku!

Pertama, Anda tidak boleh berhemat pada sensor. Sensor Hall "Bare", dilepas berpasangan untuk setiap saluran dari dua mesin (hampir identik!) - masih menunjukkan koefisien resistansi suhu yang sangat besar. Bahkan dengan rangkaian daya yang sama dan koneksi kontra-diferensial dari keluaran sensor, Anda bisa mendapatkan pergeseran nol yang nyata pada keluaran saluran ketika suhu berubah. Sensor terintegrasi SS496 (SS495) tidak hanya memiliki amplifier internal, tetapi juga stabilisasi termal. Penguat sensor internal akan membuat penguatan keseluruhan saluran jauh lebih tinggi, dan rangkaian catu dayanya akan lebih sederhana.
Kedua, jika memungkinkan, Anda harus menahan diri untuk tidak menempatkan Levitron di dalam kotak besi.
Ketiga, catu daya bipolar masih lebih disukai, karena lebih mudah mengontrol penguatan dan mengatur angka nol.

Terima kasih atas perhatian Anda!

Ide alat ini sangat sederhana, sebuah elektromagnet mengangkat magnet ke udara, dan untuk menciptakan efek levitasi dalam medan magnet, ia dihubungkan ke sumber frekuensi tinggi, yang menaikkan atau menurunkan benda.

Langkah 1: Diagram Perangkat

Sirkuitnya ternyata sangat sederhana dan saya yakin tidak akan sulit bagi Anda untuk merakit Levitron dengan tangan Anda sendiri. Berikut daftar komponennya:

• LED (warna apa pun opsional)
• transistor Irfz44n (atau MOSFET apa pun yang sesuai)
• dioda HER207 (1n4007 seharusnya berfungsi dengan baik)
• resistor 1k dan 330Om (yang terakhir opsional)
• Sensor aula A3144 (atau serupa)
• kawat lilitan tembaga dengan diameter 0,3 - 0,4 mm dan panjang 20 m
• magnet neodymium (saya menggunakan 5*1mm)

Langkah 2: Perakitan

Mari kita mulai merakit. Pertama kita perlu membuat rangka elektromagnet dengan ukuran kira-kira sebagai berikut: diameter 6 mm, tinggi kumparan sekitar 23 mm, dan diameter telinga sekitar 25 mm. Seperti yang Anda lihat, itu bisa dibuat dari lembaran biasa, karton, dan lem super. Sekarang mari kita kencangkan bagian awal gulungan ke rangka dan bersantai - kita perlu membuat sekitar 550 putaran, berapa pun peningkatannya. Saya membuat 12 lapisan, yang memakan waktu 1,5 jam.

Langkah 3: Menyolder

Kami menyolder semuanya sesuai diagram, tanpa nuansa apa pun. Sensor Hall disolder ke kabel, karena itu akan ditempatkan di gulungan. Setelah semuanya disolder, letakkan sensor di dalam koil, kencangkan, gantung koil dan berikan arus. Saat Anda mendekatkan magnet, Anda akan merasakan gaya tarik menarik atau tolak menolak, bergantung pada kutubnya, dan mencoba melayang di udara, tetapi gagal.

Langkah 4: Pengaturan

Setelah menghabiskan 30 menit mencoba mencari tahu mengapa hal ini tidak berhasil, saya menjadi putus asa dan terpaksa melakukannya tindakan ekstrem— Saya mulai membaca spesifikasi sensor, yang dibuat untuk orang-orang seperti saya. Spesifikasinya menyertakan gambar yang menunjukkan sisi mana yang sensitif.

Dengan cara mencabut sensor dan membengkokkannya sehingga sisi datar dengan tulisan itu sejajar dengan tanah, saya mengembalikannya ke tempatnya - perangkat buatan sendiri Ini mulai bekerja jauh lebih baik, tetapi magnetnya tetap tidak melayang. Kami dapat memahami permasalahannya dengan cukup cepat: magnet berbentuk tablet bukanlah contoh terbaik untuk levitasi. Itu cukup untuk menggeser pusat gravitasi ke bagian bawah magnet (saya melakukannya dengan menggunakan selembar kertas tebal). Ngomong-ngomong, jangan lupa periksa sisi magnet mana yang tertarik pada kumparan. Sekarang semuanya bekerja kurang lebih normal dan yang tersisa hanyalah mengamankan dan melindungi sensor.

Nuansa apa lagi yang ada dalam proyek ini? Awalnya saya ingin menggunakan adaptor 12V, tetapi elektromagnetnya cepat panas, dan saya harus menggantinya ke 5V, saya tidak melihat adanya penurunan kinerja, dan pemanasan hampir hilang. Dioda dan resistor pembatas segera dimatikan. Saya juga melepaskan kertas biru dari gulungannya - gulungan kawat tembaga terlihat jauh lebih bagus.

Langkah 5: Terakhir

15.01.2018 , 5.316 Tampilan

Produk buatannya ini adalah Levitron dengan suspensi terkontrol. Desain dan sirkuitnya cukup sederhana, sehingga amatir radio dan penggemar DIY yang tidak terlalu berpengalaman pun dapat merakitnya. Artikel tersebut menjelaskan instruksi langkah demi langkah Perakitan Levitron, mengikutinya, seharusnya tidak ada masalah kinerja!

Sirkuit Levitron

Apa yang dibutuhkan untuk membuat Levitron

1. Transistor IRF740A [Beli dengan harga murah ]
2. Multiplekser IN74LS157N
3. Sensor aula SS443A [Beli dengan harga murah ]
4. Dioda 1N4007 [Beli dengan harga murah ]
5. LED 12V
6. Resistor [Beli dengan harga murah]
7. Beralih (Bukan beralih!!)
8. Papan sirkuit [Beli dengan harga murah ]
9. Kawat berliku ∅ 0,4 mm
10. Magnet neodimium ukuran yang berbeda [Beli dengan harga murah ]
11. Catu daya 5V 3A [Beli dengan harga murah ]
12. Kayu lapis dan plastik tipis

Membuat Levitron

Langkah pertama adalah merakit rumah tempat seluruh rangkaian akan dipasang, termasuk koil. Kasingnya dapat dibuat sesuai dengan diagram di bawah ini atau Anda dapat membuat versi Anda sendiri.

Pertama-tama, kami memotong semua bagian dari kayu lapis. dasar yang lebih rendah dan menggunakan lem PVA kami merakitnya.

Kemudian kami memotong elemen rak dan merekatkannya menggunakan lem.

Setelah bodi dirakit, Anda bisa mengecatnya dengan warna apa saja, sehingga menjadi monokromatik dan tampilannya menarik, namun hal ini tentu saja tidak perlu.

Sebelum merakit sirkuit, perlu memasang papan sirkuit ke dalam casing menggunakan paking. Gasket diperlukan untuk memastikan jarak antara casing dan papan sehingga kaki-kaki bagian benar-benar masuk ke dalam lubang dan tidak ada masalah selama pemasangan.

Kemudian kita potong bagian yang kita buat lubang untuk LED dan saklarnya. Bagian ini akan berfungsi sebagai dudukan kumparan.

Dengan menggunakan lem super, pasang bagian ini pada dudukannya.

Sekarang Anda perlu memilih batang; diameternya harus 10 mm.

Lalu kami memotong dinding plastik dengan diameter 45 mm.

Dengan menggunakan lem super, lapisi tepi luar dinding dan alas untuk pemasangan.

Masukkan kawat dengan hati-hati.

Kami memotong kawat dengan margin, membuat potongan di dinding, meletakkan ujung kawat di sana dan memperbaikinya dengan lem panas agar tidak terurai.

Kemudian, dengan menggunakan pisau, kami menghilangkan semua penyimpangan.

Reel kami sudah siap. Sekarang, dengan menggunakan lem super, pasang pada body seperti pada foto di bawah ini.

Kemudian kami memasang sakelar dan LED pada casing dan segera menyoldernya ke kabel yang dialokasikan untuknya.

Kemudian kami menyolder kabel koil dan sensor hall. Panjang kabel sensor hall harus cukup untuk mencapai ujung kumparan.

Kemudian sensor hall kita tekuk dengan area sensor menghadap ke luar.

Sekarang, dengan menggunakan pita listrik, kita pasang sensor seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Di masa depan, metode pemasangan ini akan memudahkan Anda mengubah jarak antar sensor. Selain itu, sensor perlu diamankan menggunakan karet gelang.

Kemudian kami memasukkan sensor ke dalam lubang di koil dan menempatkannya di tengah. Untuk tujuan ini, karet gelang tambahan dipasang.

Menggunakan klem plastik kami mengamankan semua kabel.

Sekarang Levitron kita siap digunakan!

Tes Levitron

Kami menghubungkan catu daya.

Dengan mengubah jarak antar sensor, kami juga mengubah panjang langkah suspensi.

Yang perlu dilakukan hanyalah menempatkan magnet di area sensor dan menikmati keajaiban levitasi!))

Video buatan sendiri - Levitron dengan gimbal yang dikendalikan

Ketika diminta untuk memberi Anda a Tahun Baru Sinterklas anti-gravitasi seharusnya tidak menjawab "Mission Impossible". Jika Anda mendengar jawaban seperti itu, Anda akan tahu bahwa Kakek itu palsu. Karena mainan ilmiah dengan elemen anti gravitasi ada dan telah dijual seharga $30-60 selama bertahun-tahun.

Ada sebuah perusahaan di Seattle bernama Fascinations Toys and Gift. Pesona produknya adalah pada awalnya tampak tidak nyata. Benar, tidak seperti pesulap, pencipta suvenir yang tidak biasa rela mengungkapkan rahasia mereka.

Pertama-tama, saya ingin menyampaikan tentang Levitron. Di depan kita ada sesuatu seperti asbak (kita sebut saja alasnya) yang di atasnya ada bagian atas yang menggantung di udara dan berputar. Ini adalah perangkat anti-gravitasi. Levitron menghibur sebagai berikut:

Anda mengambil piring yang disertakan di tangan Anda dan memegangnya di atas alasnya. Letakkan bagian atas pada piring di atasnya dan putar kuat-kuat dengan jari telunjuk dan ibu jari Anda.

Kemudian pelat diangkat perlahan, lalu diturunkan dan dilepas - giroskop tetap menggantung di udara, berputar dan sedikit bergoyang.

Barangnya bagus, tapi praktis tidak berguna di pertanian (foto hobbytron.net).

Mainan itu tidak memerlukan listrik apa pun. Ia menggunakan magnet permanen yang ditempatkan di alas dan di giroskop.

Dari sudut pandang fisika klasik, mustahil mencapai stabilitas dari dua magnet yang tolak-menolak, yang salah satunya melayang di atas yang lain.

Para ahli dari Fascinations menjelaskan bahwa mereka berhasil menemukan pengecualian terhadap aturan tersebut.

Lebih tepatnya ditemukan oleh penemu Roy M. Harrigan dan dipatenkan pada Mei 1983.

Seperti yang Anda duga, rotasi menjaga magnet atas agar tidak terbalik. Tapi apa yang mencegahnya meluncur ke samping dan terbang dari bantalan magnet?

Magnet yang lebih rendah, dan medannya masing-masing, miliki bentuk yang kompleks. Dan ketika bagian atas menyimpang dari pusat, timbul gaya yang mendorongnya kembali ke titik keseimbangan.

Ini penampakan Levitron do-it-yourself (foto hcrs.at).

Kekuatan ini sangat kecil dan oleh karena itu memulai Levitron memerlukan pelatihan.

Keseimbangan dalam sistem ini sangat rumit sehingga dapat dipengaruhi oleh suhu ruangan atau bahkan fluktuasi kecil pada magnet bumi.

Kit mainan mencakup satu set 5 beban - dengan berat 3 hingga 0,1 gram. Kombinasi mereka mencapai keseimbangan.

Kaki alas yang dapat disesuaikan memungkinkan Anda memasangnya secara horizontal, dan, sebagai tambahan, orientasi tertentu harus dipertahankan ke titik mata angin.

Terakhir, proses mengangkat dan melepas pelat giroskop yang berputar memerlukan kehati-hatian yang ekstrim. Dan semakin cepat Anda memutar bagian atasnya, semakin lama bagian atasnya akan mengapung.

Jika atasan melayang cukup membuat Anda terpesona, inovator Seattle punya sesuatu untuk Anda... aksesoris tambahan ke Levitron.

Misalnya “Perpetuator”, kali ini sudah terkoneksi ke stopkontak. Berbeda dengan alas biasa, alas ini telah menambahkan medan elektromagnetik yang membuat bagian atasnya tetap berputar, sehingga dapat digantung di atas meja Anda selama berminggu-minggu.

Mainan anti gravitasi lainnya disebut Art Bank. Ini adalah kotak tempat bola tenis, model pesawat terbang, koin atau bungkus permen melayang.

Selain itu, ada “bola terbang” - Bola Anti Gravitasi yang Menakjubkan.

Bola anti-gravitasi benar-benar ada (photo fascinations.com).

Ciptaan Daya Tarik “fisik” lainnya adalah air terjun yang terang dan transparan (Air Terjun Gosammer). Ini adalah kumpulan air terjun lengkap, bisa dikatakan, untuk rumah dan kantor.

Mereka pantas disebutkan karena, tidak seperti kebanyakan analog, mereka menunjukkan efek yang menarik.

Air mengalir ke dalamnya dalam lapisan yang lebar dan tipis, yang tidak pernah pecah di sembarang tempat. Bagaimana ini mungkin?

Air, yang mengalir bahkan dari celah yang tipis dan memanjang, cenderung berkumpul menjadi aliran yang kurang lebih padat, dan jika hal ini tidak memungkinkan, air tersebut akan pecah menjadi aliran-aliran terpisah dan hancur menjadi tetesan-tetesan.

Saya membaca segala macam hal di Internet dan memutuskan untuk membuat Levitron saya sendiri, tanpa omong kosong digital apa pun. Tidak lama setelah diucapkan, dilakukan. Saya memposting penderitaan kreativitas agar semua orang dapat melihatnya.

1. Deskripsi singkat

Levitron adalah alat yang menjaga keseimbangan suatu benda dengan gaya gravitasi menggunakan medan magnet. Telah lama diketahui bahwa tidak mungkin mengangkat suatu benda menggunakan medan magnet statis. Dalam fisika sekolah, sejauh yang saya ingat, keadaan ini disebut keadaan keseimbangan tidak stabil. Namun, dengan sedikit keinginan, pengetahuan, tenaga, uang dan waktu, objek dapat melayang secara dinamis dengan menggunakan elektronik sebagai umpan balik.

Inilah yang terjadi:

2.Diagram fungsional

Sensor elektromagnetik yang terletak di ujung kumparan menghasilkan tegangan yang sebanding dengan tingkat induksi magnet. Dengan tidak adanya medan magnet luar, tegangan ini akan sama terlepas dari besarnya arus kumparan.

Jika terdapat magnet permanen di dekat sensor bawah, unit kontrol akan menghasilkan sinyal yang sebanding dengan medan magnet, memperkuatnya ke tingkat yang diinginkan dan mengirimkannya ke PWM untuk mengontrol arus melalui kumparan. Maka timbullah Masukan dan kumparan akan menghasilkan medan magnet yang akan menjaga keseimbangan magnet dengan gaya gravitasi.

Ada yang tidak beres, saya akan mencobanya secara berbeda:
- Tidak ada magnet - induksi pada ujung kumparan sama - sinyal dari sensor sama - unit kontrol menghasilkan sinyal minimum - kumparan bekerja dengan daya penuh;
- Mereka mendekatkan magnet - induksinya sangat berbeda - sinyal dari sensor sangat berbeda - unit kontrol menghasilkan sinyal maksimum - kumparan mati sepenuhnya - tidak ada yang memegang magnet dan magnet mulai jatuh;
- Isyarat jatuh - menjauh dari kumparan - perbedaan sinyal dari sensor berkurang - unit kontrol mengurangi sinyal keluaran - arus yang melalui kumparan meningkat - induksi kumparan meningkat - magnet mulai menarik;
- Magnet tertarik - mendekati kumparan - perbedaan sinyal dari sensor meningkat - unit kontrol meningkatkan sinyal keluaran - arus yang melalui kumparan berkurang - induksi kumparan berkurang - magnet mulai turun;
- Sungguh keajaiban - magnet tidak jatuh dan tidak tertarik - atau lebih tepatnya, magnet jatuh dan tertarik beberapa ribu kali per detik - yaitu, keseimbangan dinamis muncul - magnet hanya menggantung di udara.

3.Desain

Elemen utama dari desainnya adalah kumparan elektromagnetik (solenoid), yang menahan magnet permanen dengan medannya.

Kawat tembaga berenamel sepanjang 78 meter dengan diameter 0,6 mm dililitkan rapat pada rangka plastik D36x48, sekitar 600 putaran. Menurut perhitungan, dengan resistansi 4,8 Ohm dan catu daya 12V, arusnya 2,5A, daya 30W. Ini diperlukan untuk seleksi satuan eksternal nutrisi. (Faktanya, ternyata menjadi 6,0 Ohm; sepertinya mereka tidak akan memotong lebih banyak kabel, melainkan menghemat diameternya.)

Inti baja dari engsel pintu diameter 20mm. Sensor dipasang pada ujungnya menggunakan perekat lelehan panas, yang harus diorientasikan pada arah yang sama.

Kumparan dengan sensor dipasang pada braket yang terbuat dari strip aluminium, yang, pada gilirannya, dipasang ke rumahan, di dalamnya terdapat papan kontrol.

Pada case terdapat LED, saklar dan soket listrik.

Catu daya eksternal (GA-1040U) diambil dengan cadangan daya dan menyediakan arus hingga 3,2A pada 12V.

Magnet N35H D15x5 dengan kaleng Coca-Cola direkatkan digunakan sebagai benda melayang. Saya akan langsung mengatakan bahwa toples penuh tidak bagus, jadi kami membuat lubang di ujungnya dengan bor tipis, tiriskan minuman yang berharga (Anda bisa meminumnya jika Anda tidak takut serutan) dan rekatkan magnet ke toples. cincin atas.

4.Diagram skema

Sinyal dari sensor U1 dan U2 diumpankan ke penguat operasional OP1/4, dihubungkan dalam rangkaian diferensial. Sensor atas U1 dihubungkan ke masukan pembalik, U2 bawah dihubungkan ke masukan non-pembalik, yaitu sinyal dikurangi, dan pada keluaran OP1/4 kita memperoleh tegangan yang sebanding hanya dengan tingkat induksi magnet. dibuat oleh magnet permanen di dekat sensor bawah U2.

Kombinasi elemen C1, R6 dan R7 adalah puncak dari rangkaian ini dan memungkinkan Anda mencapai efek stabilitas penuh; magnet akan menggantung di tempatnya. Bagaimana itu bekerja? Komponen DC dari sinyal melewati pembagi R6R7 dan dilemahkan sebanyak 11 kali. Komponen variabel melewati filter C1R7 tanpa redaman. Dari mana asal komponen variabel? Bagian konstannya tergantung pada posisi magnet di dekat sensor bawah, bagian variabel timbul karena osilasi magnet di sekitar titik kesetimbangan, yaitu. dari perubahan posisi terhadap waktu, mis. dari kecepatan. Kami tertarik pada magnet yang diam, yaitu. kecepatannya sama dengan 0. Jadi, dalam sinyal kontrol kita memiliki dua komponen - konstanta bertanggung jawab atas posisi, dan variabel bertanggung jawab atas stabilitas posisi ini.
Selanjutnya, sinyal yang disiapkan diperkuat pada OP1/3. Menggunakan resistor variabel P2, penguatan yang diperlukan diatur pada tahap penyetelan untuk mencapai keseimbangan, tergantung pada parameter spesifik magnet dan kumparan.

Komparator sederhana dipasang pada OP1/1, yang mematikan PWM dan, karenanya, koil ketika tidak ada magnet di dekatnya. Hal yang sangat nyaman, Anda tidak perlu mencabut catu daya dari stopkontak jika Anda melepas magnet. Level pemicu diatur oleh resistor variabel P1.

Selanjutnya, sinyal kontrol disuplai ke modulator lebar pulsa U3. Ayunan tegangan keluaran adalah 12V, frekuensi pulsa keluaran diatur oleh nilai C2, R10 dan P3, dan siklus kerja bergantung pada level sinyal masukan pada masukan DTC.
PWM mengontrol peralihan transistor daya T1, yang, pada gilirannya, mengontrol arus melalui koil.

LED LED1 mungkin tidak dipasang, tetapi dioda SD1 diperlukan untuk mengalirkan arus berlebih dan menghindari tegangan lebih ketika kumparan dimatikan karena fenomena induksi diri.

NL1 adalah milik kita gulungan buatan sendiri, yang dikhususkan untuk bagian terpisah.

Hasilnya, dalam mode keseimbangan, gambarnya akan menjadi seperti ini: U1_OUT=2.9V, U2_OUT=3.6V, OP1/4_OUT=0.7V, U3_IN=1.8V, T1_OPEN=25%, NL1_CURR=0.5A.

Untuk lebih jelasnya, saya lampirkan grafik karakteristik transfer, respon frekuensi dan respon fasa, serta osilogram pada output PWM dan koil.

5.Pemilihan komponen

Perangkat ini dirakit dari komponen yang murah dan terjangkau. Ternyata yang paling mahal kawat tembaga WIK06N, untuk 78 meter WIK06N membayar 1.200 rubel, semuanya jauh lebih murah. Biasanya ada bidang eksperimen yang luas; Anda dapat melakukannya tanpa inti, Anda dapat mengambil kawat yang lebih tipis. Hal utama adalah jangan lupa bahwa induksi sepanjang sumbu kumparan tergantung pada jumlah lilitan, arus yang melaluinya dan geometri kumparan.

U1 dan U2 digunakan sebagai sensor medan magnet sensor analog Hall SS496A dengan karakteristik linier hingga 840G, ini tepat untuk kasus kami. Saat menggunakan analog dengan sensitivitas berbeda, Anda perlu menyesuaikan penguatan pada OP1/3, serta memeriksa tingkat induksi maksimum di ujung kumparan Anda (dalam kasus kami dengan inti mencapai 500G) sehingga sensor jangan menjadi jenuh pada beban puncak.

OP1 adalah penguat operasional quad LM324N. Ketika kumparan dimatikan, ia menghasilkan 20 mV, bukan nol pada keluaran 14, namun hal ini cukup dapat diterima. Hal utama adalah jangan lupa untuk memilih dari sekumpulan resistor 100K yang terdekat dengan nilai sebenarnya untuk dipasang sebagai R1, R2, R3, R4.

Nilai C1, R6 dan R7 dipilih secara trial and error sebagai yang terbanyak pilihan terbaik untuk menstabilkan magnet dengan kaliber berbeda (magnet N35H D27x8, D15x5 dan D12x3 diuji). Rasio R6/R7 dapat dibiarkan apa adanya, dan nilai C1 dapat ditingkatkan menjadi 2-5 µF jika timbul masalah.

Jika Anda menggunakan magnet yang sangat kecil, Anda mungkin tidak mendapatkan penguatan yang cukup, sehingga mengurangi nilai R8 menjadi 500 ohm.

D1 dan D2 adalah dioda penyearah 1N4001 biasa, apa pun bisa digunakan.

Chip TL494CN yang umum digunakan sebagai modulator lebar pulsa U3. Frekuensi operasi diatur oleh elemen C2, R10 dan P3 (sesuai dengan skema 20 kHz). Rentang optimalnya adalah 20-30 kHz; pada frekuensi yang lebih rendah, siulan kumparan muncul. Alih-alih R10 dan P3, Anda cukup memasang resistor 5,6K.

T1 adalah transistor efek medan IRFZ44N; transistor lain dari seri yang sama dapat digunakan. Saat memilih transistor lain, mungkin perlu memasang radiator, lihat nilai minimum resistansi saluran dan muatan gerbang.
SD1 adalah dioda Schottky VS-25CTQ045, di sini saya mengambilnya dengan margin yang besar, dioda kecepatan tinggi biasa bisa digunakan, tetapi mungkin akan menjadi sangat panas.

LED1 LED kuning L-63YT, ini katanya tergantung selera dan warna, bisa diatur lebih banyak agar semuanya bersinar dengan lampu warna-warni.

U4 adalah pengatur tegangan 5V L78L05ACZ untuk memberi daya pada sensor dan penguat operasional. Saat menggunakan catu daya eksternal dengan output tambahan 5V, Anda dapat melakukannya tanpanya, tetapi lebih baik meninggalkan kapasitor.

6. Kesimpulan

Semuanya berjalan sesuai rencana. Perangkat beroperasi secara stabil sepanjang waktu dan hanya mengkonsumsi 6W. Baik dioda, koil, maupun transistor tidak menjadi panas. Saya melampirkan beberapa foto lagi dan video terakhir:

7. Penafian