0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как сделать Левитрон на базе Arduino

Arduino DIY Блог, для самодельщиков

левитация на ардуино

Имитация левитации — 2

Продолжаю тему имитации левитации.
Для тех кто не читал первую публикацию, могут пройти по ссылке
В отличии от первой публикации, в этой статье демонстрирую левитацию воздушных пузырьков в воде.
В начале видео ролика демонстрируется левитации, а потом с 3:17 минуты начинаются краткие пояснения. Тем кому надоест смотреть демонстрацию, могут сразу перейти к пояснительной части.

В этой демонстрации используется тот же самый стробоскоп, но немного упрощенный, так как он без электромагнита. Вместо электромагнита, импульсный, аквариумный насос качает воздух. Работает насос от сети 220В на частоте 50Гц. Насос подключен через один выпрямительный диод. Таким образом диод пропускает только положительные полупериоды.
Что бы синхронизировать пузырьки со вспышками света, стробоскоп нужно настроить на любую кратную частоту 12,5-25-50-75-100 Гц. Соответственно при увеличении частоты стробоскопа в два или три раза, расстояние между пузырьками будет кратно уменьшаться. В видеоролике Вы можете посмотреть фрагмент на 57 секунде, в котором частота увеличена по отношению к 50Гц и пузырьки держатся на коротком расстоянии друг от друга.

Схема стробоскопа
Я использую схему на ардуино с прошлого проекта, потому что мне так проще и быстрей. А тем кто хочет повторить проект без ардуино, то могут обойтись обычным таймером на микросхеме NE555.

Используемые в схеме компоненты
Старая LED лампа — 1 шт.
Транзистор КТ972 — 1 шт. всмето него можно использовать MOSFET модуль
Насос аквариумный — 1шт.

Вкратце по схеме
Светодиодный элемент как я уже говорил, использовал из старой неисправной светодиодной лампы.
По напряжению падения на LED элементе выяснил, что его рабочее напряжение 48В.
Что бы уменьшить напряжение питания элемента до 24 В.
Я поделил элемент на две части, разрезав одну дорожку и запараллелил эти два массива светодиодов.
Так как питание светодиодного элемента осуществляется короткими импульсами, а напряжение питания
равно напряжению падения на светодиодах, то ограничивать ток я не стал. Потому как LED элемент все равно работает в ненасыщенном режиме.
Светодиодный элемент коммутируется ключом на транзисторе КТ972.
Резистор в базе транзистора ограничивает выходной ток контроллера, для того что бы выход контроллера не вышел из строя. По Datasheet этот ток не должен превышать 40мА. Грубый подсчет, без учета падения напряжения на переходе транзистора будет таким: 5В/0,04А=125 Ом. Так как в линейке сопротивлений такого номинала не бывает, то ставим 120 Ом. Если учесть падение напряжения на переходе транзистора, то ток все равно не превысит 40мА.
Энкодер работает используя всего одно прерывание контроллера INT1
При этом нет надобности бороться с дребезгом контактов, так как код с этим справляется, без лишних задержек.
При вращении энкодера без нажатия, изменяется частота. По умолчанию частота в коде 25Гц.
При вращении энкодера с нажатием, изменяется длительность вспышки стробоскопа.
Насос как я писал выше, работает от переменного напряжения 220в на частоте 50 Гц.

Скетч стробоскопа для ардуино

Объясню как это работает
Насос с частотой 50 Гц создает давление в трубке, выпуская в импульсе порцию воздуха.
Дозированный воздух в виде пузырьков, выходит из трубки с той же частотой 50Гц и поднимается вверх
Подстроив стробоскоп на кратную частоту, частоте 50Гц, мы увидим висящие в воде пузыри, так как частоты будут засинхронизированными. И пузырьки будут сменять друг друга в неактивный момент стробоскопа.

P.S.
Надеюсь, что эта статья Вам понравилось и если Вы хотите увидеть новые публикации и не пропустить их, то подпишитесь. Возможно, что в праздничные дни я все таки соберу левитирующий мини дождь. И покажу Вам что у меня получилось.

Если у Вас остались вопросы, задавайте, я на них с удовольствием отвечу.

Левитация на Ардуино

Впервые увидел этот эффект еще в детстве. Меня попросили помочь, подержать и посветить автомобильным стробоскопом на маховик двигателя автомобиля. Мотор запустили и после чего я увидел на вращающемся моховике, почти не подвижную насечку, которая стояла на одном месте, а маховик при этом вращался. После чего родилась идея сделать вентилятор и стробоскопом остановить его. Идею спустя какое то время реализовал, на лампе ИФК-120, тиристоре КУ202 с обвязкой и закинул в дальний угол, но вот лет 6 тому назад увидел японское видео с левитацией воды. Так и родилась идея повторить этот трюк с левитацией капель. Долго не доходили до реализации руки и вот наконец то, сбылась мечта .

Читать еще:  Деревянный корпус для системного блока

Посмотрите видеоролик того, что у меня получилось:

Как это работает
В ютубе есть несколько видео, в которых пытаются рассекать воду на капли, текущую из силиконового шланга, при помощи аудио колонки или динамической головки. Но в этом способе есть несколько недостатков.
1 — громоздкость конструкции(колонка, усилитель, генератор частот, стробоскоп)
2 — низкочастотный динамик не может воспроизводить меандр, из — за своей механической конструкции и на выходе у него получается что то вроде синусоиды. В итоге вода не рассекается на капли, а извивается как змея.
3 — Генератор частот каждый раз придется подстраиваться под частоту стробоскопа. Частота будет уплывать.

В моей конструкции все просто и дешево.
Эту конструкцию может повторить каждый желающий, в домашних условиях.
Работает так:
Стробоскоп и электромагнит от автомобильного реле, работают на одной частоте
Электромагнит разбивает поток воды на капли, а стробоскоп засвечивает эти капли, в определенный момент. Так как капли падают с частотой равной стробоскопу, то получается эффект висящих в воздухе капель.

Схема
Транзисторы КТ972 у меня были под рукой, вот я их и поставил.
Вы можете поставить любые другие транзисторы рассчитанные на напряжение не менее 30В и ток не менее 2А
Резисторы в базах транзисторов ограничивают ток до 40мА, что бы не повредить выход контроллера.
Светодиодный элемент я использовал из старой неисправной светодиодной лампы.
Что бы уменьшить напряжение питания элемента до 24 В.
Я поделил элемент на две части, разрезав одну дорожку и запараллелил эти два массива светодиодов.
Так как питание светодиодного элемента осуществляется короткими импульсами, а напряжение питания
равно напряжению падения на светодиодах, то ограничивать ток я не стал.
Диод стоящий параллельно электромагниту, защищает от отрицательных выбросов электромагнитной катушки.
Можно поставить диод из той же, разобранной LED лампы.
Электромагнит сделан из автомобильного реле. Реле у меня уже было раскурочено , по этому мне
пришлось использовать его таким какое оно есть.
Если бы у меня было исправное реле , я бы сначала попробовал подключить китайскую палочку на якорь реле.
Для обеспечения зазора между постоянным магнитом и электромагнитом, можно вложить между ними кусочек поролона, или сдвинуть палочку с магнитом в бок. Как я и сделал.

Скетч для ардуино
Я использую Arduino Nano,
потому что у меня их много и они прекрасно устанавливаются на макетной плате.
Но Вы можете использовать абсолютно любой контроллер Ардуино и даже Digispark
Энкодер использует прерывание INT1. Если вращать энкодер без нажатия,
то тогда регулируется частота вспышек стробоскопа и частота электромагнита, с шагом 0,1Гц. Если вращать с нажатием,
то регулируется длительность вспышек светодиода, у фотографов это называется время выдержки. При этом частота не изменяется.
Управление светодиодным элементом, для удобства отладки я подключил на D13, но
Вы можете поменять все пины подключения, на любые другие. Только нельзя менять пин D3(INT1) энкодера.

Настройка левитрона
Основная настройка сводится к регулировке потока воды. Нужно настроить скорость потока воды таким образом,
что бы электромагнит мог стабильно разбивать поток воды на капли.
Я думаю что это очень просто и Вы визуально сразу поймете где золотая середина.
Так же настройте частоту вспышек стробоскопа, на более комфортную для Ваших глаз. Частота вспышек влияет
на расстояние между каплями, а если капли начнут рваться без синхронизации, то перестройте поток воды.
Если хотите снять видео на камеру , то нужно подстроить стробоскоп под частоту камеры, что бы на камере не было мерцаний

Читать еще:  Делаем инструмент для резьбы по дереву

Будут вопросы спрашивайте здесь не стесняйтесь.
Я с удовольствием отвечу на них

Как сделать Левитрон на базе Arduino

В этой статье речь пойдет о том, как своими руками можно сделать такое интересное устройство как левитрон. По-сути левитроном называют волчок или другой предмет, который парит в пространстве за счет действия магнитного поля. Левитроны бывают разнообразными. В классической модели используется система из постоянных магнитов и вращающийся волчок. Он парит над магнитами при вращении благодаря образованию под ним магнитной подушки.

Автор решил немного усовершенствовать систему, построив левитрон на базе Arduino с использованием электромагнитов. При использовании таких методов волчку не обязательно вращаться, чтобы парить в воздухе.

Такое устройство можно применять для различных других самоделок. Примеру, это может быть отличный подшипник, так как в нем практически отсутствуют силы трения. Также над такой самоделкой можно проводить различные эксперименты, ну или разыграть знакомых.

Материалы и инструменты для изготовления:
— микроконтроллер Arduino UNO;
— линейный датчик Холла (модель UGN3503UA);
— старые трансформаторы (для намотки катушек);
— полевой транзистор, резисторы, конденсаторы и другие элементы (номиналы и марки указаны на схеме);
— провода;
— паяльник с припоем;
— источник питания 12В;
— пробка;
— небольшой неодимовый магнит;
— горячий клей;
— основа для наматывания катушки и материалы для создания корпуса самоделки.

Процесс изготовления левитрона:

Шаг первый. Делаем катушку
Катушка будет являться электромагнитом, он будет создавать магнитное поле, которое будет притягивать волчок. В качестве волчка здесь будет выступать пробка, на которую крепится неодимовый магнит. Вместо пробки можно использовать и другие материалы, но не слишком тяжелые.

Что касается количества витков в катушке, то здесь автор такую цифру не упомянул, катушка собиралась на глаз. В итоге ее сопротивление составило порядка 12 Ом, высота 10 мм, диаметр 30 мм, а толщина используемого провода должна быть 0.3 мм. Сердечника в катушке нет, если потребуется сделать более тяжелый волчок, то катушку можно оснастить сердечником.


Когда волчок начинает отдаляться от катушки, система поднимает напряжение. И наоборот, когда волчок приближается к соленоиду, система понижает напряжение в катушке и магнитное поле слабнет.

На датчике есть три выхода, это питание 5В, а также аналоговый выход. Последний подключается к АЦП Arduino.

Шаг третий. Собираем схему и устанавливаем все элементы
В качестве корпуса для самоделки можно использовать кусок бруса, к которому нужно сделать простой кронштейн для крепления катушки. Электронная схема довольно проста, все можно понять по картинке. Работает электроника от источника 12В, а так как датчику нужно 5В, он подключается через специальный стабилизатор, который уже встроен в контроллер Arduino. Максимум устройство потребляет порядка одного ампера. Когда волчок парит, идут затраты тока в пределах 0.3-0.4 А.


Для управления соленоидом используется полевой транзистор. Сам соленоид подключается к выходам J1, а первый контакт разъема J2 нужно подключить к ШИМ Arduino. На схеме не показано, как подключить датчик Холла к АЦП, но никаких проблем с этим возникнуть не должно.

Шаг четвертый. Прошивка контроллера
Чтобы запрограммировать контроллер на нужные действия, потребуется прошивка. Работает программа очень просто. Когда значения начинают выходить из допустимого диапазона, система либо повышает ток на максимум, либо вовсе отключается. В более поздних вариантах прошивки появилась возможность плавной настройки напряжения на катушке, поэтому резкие колебания волчка прекратились.

Вот и все, самоделка готова. При первом запуске устройство заработало, но были обнаружены некоторые недостатки. Так, например, при работе более чем 1 минута начинала сильно греться катушка и транзистор. В связи с этим в будущем на транзистор нужно устанавливать радиатор или ставить более мощный. Катушку тоже нужно будет переделать, придумав более надежную конструкцию, чем просто витки проволоки с горячим клеем.

Для того чтобы защитить источник питания на входные цепи нужно поставить конденсаторы большой емкости. У автора первый блок питания на 1.5 А сгорел спустя 10 секунд из-за сильных скачков напряжения.

Еще в будущем планируется перевести всю систему на источник питания в 5В.

Digitrode

цифровая электроника вычислительная техника встраиваемые системы

Магнитная левитация с помощью Arduino своими руками

Магнитная левитация представляет собой физическое явление, использующее магнитное поле для контролируемого удержания в воздухе, как правило, какого-либо металлического объекта. Манипулирование магнитными полями и контроль их сил могут способствовать левитации объекта. При этом к объекту не прикладываются какие-либо другие силы, лишь электромагнитная сила используется для противодействия эффектам гравитации.

Читать еще:  Оригинальная заколка из пластики

На основе магнитной левитации работают не только сувенирные игрушки, но и специальные поезда (маглевы), которые за счет магнетизма быстро перемещаются по металлическому намагниченному рельсу. Но если поезд самостоятельно сделать довольно затруднительно, то несложное устройство на основе магнитной левитации своими руками сделать вполне возможно. Тем более благодаря популярной платформе для прототипирования Arduino это очень легко.

Принцип работы самодельного левитрона довольно прост. Используя датчик Холла U3503, Arduino Uno непрерывно измеряет магнитное поле, создаваемое постоянным магнитом (или несколькими неодимовыми магнитами, как в данном случае). Затем он вычисляет ошибку между показанием и уставкой и корректирует число в уравнении ПИД-регулятора, который затем корректирует выход ШИМ. ШИМ управляет включением полевого транзистора (MOSFET).

Датчик помещается под электромагнит, намотанный эмалевым медным проводом. Несколько магнитов помещаются поверх основного электромагнита для усиления поля. Такую конструкцию можно видеть на изображении ниже.

Вид сзади с монтажной платой, на которой установлены компоненты, включая полевой транзистор и светодиод.

Схема подключения приведена ниже. Полевой транзистор управляется выводом 10 платы Arduino, который генерирует сигнал ШИМ. Выход датчика Холла подключается к аналоговому входу A0.

Ниже приведен код программы реализации принципа магнитной левитации с помощью Arduino.

Информационный портал по безопасности

Левитрон на Arduino

Автор: admin от 13-04-2015, 21:45, посмотрело: 1769

Добрый вечер! В этой публикации я расскажу о своей маленькой самоделке, задумал которую я достаточно давно.

Некоторое время назад я прочитал статью об интересных устройствах – левитронах, которые бывают как чисто механическими, так и с электронным управлением.

Естественно, захотел собрать себе такую игрушку, но, поискав в интернете, к своему удивлению обнаружил(по крайней мере на тот момент), что большинство схем были исключительно аналоговыми. Так как в аналоговой технике я понимаю мало, решил «изобрести» левитрон заново. Для экспериментов под рукой оказался Arduino Uno. Заказал в Китае линейный датчик Холла (что такое эффект Холла), а именно UGN3503UA, насобирал некоторое количество старых трансформаторов для намотки пробных катушек и приступил к экспериментам.

Вот что из этого получилось:

Как это работает. В нижней части катушки по центру установлен датчик Холла, измеряющий расстояние до неодимового магнита, который приклеен к «левитирующей» пробке. Датчик имеет три вывода — питание 5В и аналоговый выход, который подключен к АЦП Arduino.

Управляющая соленоидом схема собрана на полевом транзисторе.

Соленоид подключен к выводам J1, контакт 1 разъема J2 к ШИМ Arduino. Подключение датчика Холла к входу АЦП на схеме нет, но сложностей тут никаких быть не должно.

Количество витков катушки сказать не могу, так как в ходе экспериментов изготовил 3 или 4 катушки, мотал по принципу «сколько провода еще осталось на трансформаторе». Остальные параметры: сопротивление катушки около 12Ом, диаметр 30 мм, высота 10 мм, толщина провода 0,3 мм, катушка без сердечника.

Прошивка в первом варианте была крайне проста, при выходе значения из допустимого диапазона, схема или отключается или включается на полную мощность, на видео выше устройство как раз работает по такому алгоритму. В следующей версии прошивки МК пытается плавно регулировать напряжение на соленоиде, в результате чего снизилась склонность к возникновению колебаний в системе.

Питается схема от 12В, датчик запитан от встроенного стабилизатора Arduino. Потребление в максимальном режиме около одного ампера, в режиме висения 0.3-0.4 А.

Устройство заработало, но дольше одной минуты пока работать опасно, транзистор сильно нагревается, греется также и катушка, вплоть до расплавления клея (все собрано на термоклее).

Планирую в дальнейшем переделать соленоид и перевести схему на питание от 5 вольт, поставить более мощный транзистор, с радиатором. Ну и заменить Arduino на ATiny. Не помешает также поставить на входные цепи конденсатор большой емкости, или даже батарею конденсаторов для защиты блока питания (первый блок питания на 1,5А, сгорел через 10 секунд работы от скачков нагрузки).

На этом, пожалуй, закончу, спасибо за внимание.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:

Adblock
detector