Магнитная левитация с помощью Arduino

Левитация долгое время считалась чем то сверхъестественным, магическим. Люди долгое время преклонялись перед ней, не знали как ее объяснить. Но постепенно наука сумела объяснить принцип этого явления и с тех пор она стала достаточно привычным явлением, но, тем не менее, она продолжает удивлять людей. В данной статье мы рассмотрим проект простейшего магнитного левитатора на основе платы Arduino.

Внешний вид проекта магнитной левитации с помощью Arduino

Необходимые компоненты

  1. Плата Arduino Nano (купить на AliExpress). Можно использовать любую плату Arduino, но шилд в данном проекте приведен для платы Arduino Nano.
  2. Электромагнит диаметром 25 мм, работающий от 12 В.
  3. Linear Hall Effect Sensor 49E (датчик Холла 49E) (купить на AliExpress). Не используйте переключатель Холла (hall effect switch).
  4. Darlington High Power Transistor TIP 120 (транзисторная пара Дарлингтона) (купить на AliExpress).
  5. Резистор 1 кОм (купить на AliExpress).
  6. Высокоскоростной диод 1N4007 (купить на AliExpress).
  7. Источник питания 12 В 1 А.
  8. SparkFun Pushbutton switch 12mm (кнопочный переключатель).
  9. Макетная плата.
  10. Соединительные провода.

Основные принципы работы проекта

В данном проекте мы рассмотрим создание магнитного левитатора на основе платы Arduino. Основу (корпус) данного левитатора, можно напечатать на 3D принтере, необходимые файлы для этого можно скачать по следующей ссылке - https://www.thingiverse.com/thing:1392023.

Принцип работы магнитного левитатора

Особенности проекта:

  • легко напечатать на 3D принтере и собрать (только клей, никаких болтов);
  • необходимо просто загрузить скетч проекта (Levitator.ino) в плату Arduino;
  • нет необходимости постоянного подключения к компьютеру, необходим просто источник питания с напряжением 12V;
  • для настройки постоянной позиции магнита используются переключатели;
  • можно использовать окно монитора последовательной связи (arduino serial monitor) для контроля корректной работы проекта;
  • можно изменять код программы по своему желанию.

Вы можете использовать protoboard (печатная плата для и прототипирования) или сделать свою собственную плату. Скачать необходимые для этого файлы можно по следующей ссылке - http://www.thingiverse.com/thing:1392530.

Чертеж печатной платы для проекта

Также купить плату для данного проекта можно в этом месте - https://oshpark.com/shared_projects/kxH3Ak1b (ну для жителей России и СНГ, конечно, не очень демократичная цена за такую маленькую плату :D).

Внешний вид изготовленной печтаной платы для проекта с размещенными на ней компонентами

Особое внимание при реализации проекта уделите следующим вещам:

  • размещайте датчик Холла внизу наконечника, более подробно его размещение вы можете посмотреть на изображениях проекта (top_sensor.stl);
  • для корректной работы датчик Холла должен быть на расстоянии, по меньшей мере, 5 мм от электромагнита;
  • вы можете использовать другой датчик Холла (но не используйте hall sensor switch (датчик Холла в виде переключателя));
  • используйте неодимовые постоянные магниты (может не работать с обычными магнитами);
  • тяжелые объекты более устойчивы;
  • модель левитатора для печати на 3D принтере - https://www.thingiverse.com/make:201394;
  • шилд для Arduino Nano - https://www.thingiverse.com/make:201420.

Схема проекта

Схема магнитного левитатора на основе платы Arduino представлена на следующем рисунке.

Схема магнитного левитатора на основе платы Arduino

Исходный код программы (скетча)

Код программы простой (без PID контроллера)

Код программы с PID контроллером

Видео, демонстрирующее работу левитатора

Источник статьи

(Проголосуй первым!)
Загрузка...
40 просмотров

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *