DIY磁力懸浮器的教程 自制磁力懸浮裝置方法
一個磁力懸浮器的DIY教程,是電磁鐵和永久磁鐵配合的結果——這比簡單的將幾個永久磁鐵捆綁懸浮物體要高級多了。
我找來了一個微控制器(PLC或是單片機隨你便)和一個紅外傳感器來偵查懸浮物的懸停高度,然後通過微處理器來設定電磁鐵的電流值,從而讓它乖乖地懸停在空中~把物體放在磁鐵和傳感器之間時,我可以通過一個開關來偵測高度從而確定電流強度。
當物體懸浮時,物體的重力和磁鐵對物體產生的吸引力是相等的,所以我們選擇懸浮物體的時候一定要使用非工業電磁鐵,用較小的電磁力就可以擺平的物體啦~~而且這個小裝置還能夠進行動態調整以便物體保持完美的懸浮高度。
1 工具和材料
○ ATMega168微控制器
○ 1個16-20MHz 晶體管
○ 28針插座
○ 雙路全H橋集成電路卡
○ 1個NPN型功率三極管
○ 2個電磁鐵
○ 1個雙色發光二極管
○ 2個紅外發光二極管
○ 2個紅外光敏二極管
○ 1個5V穩壓器
○ 2個平行板電容
○ 1個SPST電路轉換開關
○ 1個NO按鈕
○ 1個470歐姆電阻
○ 1個5歐姆電阻
○ 1個麪包板
○ 2個小盒
○ 有機玻璃
○ 焊錫
○ 熱熔膠
○ 鋼絲
○ 乙烯軟管
○ 3個以上稀土磁鐵,用於基座(規格:直徑1/4"×厚度1/4")
○ 2個以上稀土磁鐵,用於懸浮物(規格:直徑1/2"×厚1/8")
● 電烙鐵
● 熱熔膠槍
● 吸錫器
● 有機玻璃切割刀
● 帶有多個固定夾的支架(固定電路板)
2 製作基座
● 首先準備一個可以把各種線裝進去的盒子。我使用的是The Source收音機盒,再用一個戒指盒裝磁鐵以及裝配好的紅外傳感器。
● 首先在兩個盒子背面上鑽孔,以便讓那些凌亂的電線自由貫通。另外需要為電源開關,功率開關,高度調節按鈕,LED指示燈單獨開孔。戒指盒的底板需要大面積切除,僅留下盒子的一小點餘邊就OK了。
● 利用較粗的鋼絲將戒指盒和基座盒串接起來,然後折成你中意的形狀和高度。接下來就是把電線一圈一圈地纏繞在鋼絲支柱上,纏好之後用乙烯軟管套接這些纏繞好的電線。
● 將鋼絲的後端折成之字形,用熱熔膠將端部粘接在盒子的上內壁。我用一塊磁鐵將戒指盒固定在鋼絲支柱的另一端,當然也可以用熱熔膠把戒指盒粘上去。
3 安裝磁鐵和傳感器
●首先將4根導線焊接到電磁線圈上。焊接這4根導線時,最好利用萬用表來尋找和標記對應導線的接頭,否則容易混淆。當然也不是特別重要,因為電磁線圈圍繞着磁鐵,在後續步驟中也可以對應起來,可是至少要注意兩個電磁鐵都是按照同樣的方式連接起來的,否則,要是相互抵消沒懸住東西可不能賴我~~
● 將電磁線圈放置在戒指盒後,將永久磁鐵放置在電磁線圈中。
● 四根導線的排布組合方式。
● 剪一塊有機玻璃來充當戒指盒的底部,利用底部餘邊將它托住。
● 將你的紅外發射器和傳感器用熱熔膠粘在有機玻璃上。最後組裝好,並且標記號各種導線。
4 建立電路
● 在製作電路板之前,先將電子元器件按照電路原理圖組裝在麪包板上,然後再將這些電子器件焊好。電路原理圖與hex文件一起放在附件中。Hex文件是微控制器加載的文件,在它的介紹裏提供了Arduino-0007代碼,讀懂它之後,若你口味重,你都可以對這些代碼進行微調或者改變,以便做出你自己需要的效果。
● 能匹配盒子大小的麪包板。
● 安裝和焊接芯片,電容等元器件。
● 電路原理圖
● 程序代碼
● HEX文件
● 組裝完大致就是這幅光景,看似一團亂麻,但是你一定要心如明鏡!
● 特別提出,需要嚴格計劃各個部位的動作,以便所有的器件在第一時間配合戒指盒做出反應。要是你不乖不聽我勸告,輕則麻煩不斷,重則胎死腹中。
● 值得提出的是,NPN功率管會發熱滴,它要是憤怒起來足夠引發一場小型“火災”!我在基座的底部加了一塊鋁片充當熱沉散熱。你也可以增加一些類似的方法將盒子中多餘的熱量導出去,例如加個風扇啊什麼的……
● 電路板做好,程序中的一部分代碼會自動加載到微處理器芯片當中,然後測試線圈的極性是否安裝正確。它對電磁線圈增加脈衝電流,測試上升,下降,同時在LED燈中有對應指示。如果你在電磁鐵下面放置一個小磁鐵,但是它不按照既定路線辦事的話,則説明你把線接反了。
5 製作懸浮物
● 根據測試,太小或者太扁的物體好像都比較難懸浮起來。
● 需要一些膠帶和紙筒,粘起來形成一個開口的小容器。
● 然後把2個規格為直徑1/2"×厚1/8"稀土金屬磁鐵(在Digi-Key拍到的)裝進裏面。
● 懸浮測試成功!
● 我也成功地將一個骰子懸浮起來,這是骰子我用毛線編織的,立方體,打的奶奶結(反向,並且不牢的結)。
● 用彩色美術紙剪了個“紅寶石”,也飄起來了!
6 向大家炫耀吧
● 剩下的,就是把它擺出來!為避免炫耀時出狀況,咱還是先熟悉一下操作為好。手持物體置於磁鐵下面,緩慢的將物體抬升,當到達將要浮起來的那個位置時按下按鈕,這樣就把當前位置設置成了默認的懸浮位置。
● 然後將懸浮物放低一點,LED指示燈會馬上打亮。先在手中託放一段時間,直到它慢慢從你手中緩緩升起。這是為什麼捏?微處理器需要響應設定高度值,並且激發電磁鐵產生足夠力量懸浮一個物體。而這是一個緩慢的,需要耐心的過程。
● 有時候,你會反感電磁鐵發出的嗡嗡聲嚴重影響了炫耀時的心情——你可以在電磁鐵周圍加幾塊襯板隔聲,從而輕鬆地解決這個問題嘛。
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