الإرتفاع المغناطيسي DIY. DIY Levitron: مخطط جهاز محلي الصنع للارتفاع في المجال المغناطيسي

فكرة الجهاز بسيطة للغاية، حيث يقوم مغناطيس كهربائي برفع المغناطيس في الهواء، ولإنشاء تأثير الارتفاع في المجال المغناطيسي، يتم توصيله بمصدر عالي التردد، والذي إما يرفع الجسم أو يخفضه.

الخطوة 1: مخطط الجهاز

الدائرة بسيطة بشكل مدهش وأعتقد أنه لن يكون من الصعب عليك تجميع Levitron بيديك. وهنا قائمة المكونات:

• LED (أي لون اختياري)
• الترانزستور Irfz44n (أو أي موسفيت مناسب)
• الصمام الثنائي HER207 (يجب أن يعمل 1n4007 أيضًا)
• المقاومات 1 كيلو و330 أوم (الأخيرة اختيارية)
• مستشعر القاعة A3144 (أو ما شابه)
• سلك لف نحاسي بقطر 0.3 - 0.4 ملم وطول 20 متر
• مغناطيس النيوديميوم (استخدمت 5*1 مم)

الخطوة 2: التجميع

لنبدأ في التجميع. نحتاج أولاً إلى صنع إطار للمغناطيس الكهربائي بالأبعاد التالية تقريبًا: القطر 6 مم، وارتفاع الخصلة حوالي 23 مم، وقطر الأذنين حوالي 25 مم. كما ترون، يمكن صنعه من ورق عادي وكرتون وغراء فائق. الآن دعونا نثبت بداية الخصلة في الإطار ونسترخي - سنحتاج إلى إجراء حوالي 550 دورة، بغض النظر عن الزيادة. لقد قمت بعمل 12 طبقة، الأمر الذي استغرق مني 1.5 ساعة.

الخطوة 3: اللحام

نحن نلحم كل شيء وفقًا للمخطط، دون أي فروق دقيقة. مستشعر القاعة ملحوم بالأسلاك لأنه سيتم وضعها في بكرة. بمجرد لحام كل شيء، ضع المستشعر في الملف، وقم بتثبيته، وقم بتعليق الملف وقم بتشغيل التيار. عندما تقرب المغناطيس ستشعر بأنه ينجذب أو يطرد حسب القطب، ويحاول التحليق في الهواء لكنه يفشل.

الخطوة 4: الإعداد

بعد قضاء 30 دقيقة في محاولة معرفة السؤال، "لماذا لا يعمل هذا الشيء؟"، أصابني اليأس ولجأت إلى إجراءات صارمة - بدأت في قراءة مواصفات المستشعر، الذي تم إنشاؤه للأشخاص مثلي. وتضمنت المواصفات صورًا توضح الجانب الحساس.

بعد أن قمت بسحب المستشعر وثنيه بحيث يكون الجانب المسطح الذي يحتوي على النقوش موازيًا للأرض، أعدته إلى مكانه - بدأ الجهاز محلي الصنع في العمل بشكل أفضل بشكل ملحوظ، لكن المغناطيس لم يحلق في الهواء بعد. كان من الممكن فهم المشكلة بسرعة كبيرة: فالمغناطيس على شكل قرص ليس أفضل عينة للارتفاع. كان يكفي تحويل مركز الجاذبية إلى أسفل المغناطيس (فعلت ذلك باستخدام قطعة من الورق السميك). بالمناسبة، لا تنس التحقق من أي جانب من المغناطيس ينجذب إلى الملف. الآن كل شيء يعمل بشكل طبيعي إلى حد ما وكل ما تبقى هو تأمين المستشعر وحمايته.

ما هي الفروق الدقيقة الأخرى الموجودة في هذا المشروع؟ في البداية كنت أرغب في استخدام محول 12 فولت، لكن المغناطيس الكهربائي أصبح ساخنًا بسرعة، واضطررت إلى تحويله إلى 5 فولت، ولم ألاحظ أي تدهور في الأداء، وتم التخلص من التسخين تقريبًا. تم إيقاف تشغيل الصمام الثنائي والمقاوم المحدود على الفور تقريبًا. لقد قمت أيضًا بإزالة الورق الأزرق من التخزين المؤقت - تبدو ملفات الأسلاك النحاسية أجمل بكثير.

الخطوة 5: النهائي

السقيفة الخلفية

هذا المشروع ممتع وتعليمي في نفس الوقت، حيث يُظهر التحليق المغناطيسي.

الإرتفاع المغناطيسي

في أحد الأيام، رأيت جهازًا يطفو فيه مغناطيس في الهواء، وتساءلت عن كيفية القيام بذلك، وقررت اختبار بعض النظريات. وبعد الكثير من التجربة والخطأ، تمكنت من الحصول على ما يمكنك رؤيته في الشكل 1.

العناصر الرئيسية للجهاز هي ملف يخلق مجالًا مغناطيسيًا وملفًا مثبتًا على سطحه النهائي. مستشعر خطيتأثير هول مطلوب للكشف عن مجال المغناطيس الدائم. تحت سيطرة هذا المستشعر، عندما يقترب مغناطيس دائم، يتم إيقاف تيار الملف، ويبدأ المغناطيس في السقوط، ويتحرك بعيدًا عن الملف، ويتم تشغيل الملف مرة أخرى، مما يبقي المغناطيس "معلقًا" بشكل فعال في الهواء.

لقد قمت بجرح ملف صغير بسلك نحاسي مطلي بالمينا بمقطع عرضي 0.45 مم (الشكل 2). حجمها وعدد دوراتها ليس بنفس أهمية المقاومة الكهربائية، والتي يجب أن تكون كبيرة بما يكفي للحد من التيار المسحوب من مصدر الطاقة. كنت أحاول البقاء ضمن 0.5 أمبير عند مصدر 5 فولت، الأمر الذي يتطلب أن تكون المقاومة في حدود 10 إلى 15 أوم (5 فولت/0.5 أمبير = 10 أوم).

ومع ذلك، بما أن الدائرة قد تم تعديلها الآن بحيث يتم إيقاف تيار الملف في حالة عدم وجود مغناطيس، فيمكن تقليل مقاومته، ولكن بقيمة لا تقل عن 5 أوم.

نظرًا لأن الطاقة الذاتية للملف ليست كافية، فإنه يحتاج إلى استكماله بلوحة معدنية. لقد قمت بقطع قرص فولاذي بسمك 5 مم بقطر يساوي القطر الخارجي للملف، على الرغم من أن القطر يمكن أن يكون أصغر قليلاً (الشكل 3).

يطفو المغناطيس في نطاق ضيق من المسافات، حيث لا يكون قادرًا على مغنطته على اللوحة نفسها، ويحتاج إلى القليل من المساعدة من مجال الملف للحفاظ عليه في حالة "معلق".

يتم توصيل مستشعر Hall بالقرص المعدني، ويجب أن يكون الجانب المسطح منه مواجهًا للملف (الشكلان 4 و5).

للراحة، قمت بتثبيت المستشعر في قرص بلاستيكي (الشكل 6)، والذي قمت بقصه من لوح أكريليك، ولكن يمكنك القيام بذلك باستخدام الغراء أو الشريط على الوجهين فقط.

من المهم جدًا تركيب المستشعر المتمركز على الملف وقلبه المعدني.

حاولت في البداية قراءة إشارة مستشعر Hall ودفع الملف عبر ترانزستور باستخدام نظام PICAXE الخاص بـ Revolution Education، والذي يعتمد على متحكم PIC الدقيق، لكن PICAXE كان بطيئًا للغاية. ثم قررت استخدام مضخم تشغيلي (op-amp) LM358، وقد أعطى النتيجة المرجوة.

تبين أن التصميم بسيط للغاية. لقد وجدت أنه عندما يرتفع المغناطيس، تستهلك الدائرة، اعتمادًا على وزن الجسم، 50...150 مللي أمبير فقط. ولكن إذا تمت إزالة المغناطيس، يفتح ترانزستور التحكم بالكامل، ويزداد متوسط ​​التيار، ويبدأ المثبت 5 فولت في السخونة الزائدة.

ولذلك، تم إعادة تصميم الرسم التخطيطي (الشكل 7). لإيقاف تشغيل الملف في حالة عدم وجود مغناطيس، استخدمت مكبر الصوت التشغيلي الثاني لشريحة LM358.

يتم تشغيل الدائرة بأكملها، بما في ذلك الملف، بجهد 5 فولت، مثبت بواسطة شريحة LM7805، الحد الأقصى الحاليوالتي يجب ألا تتجاوز 0.5 أ.

في حالة عدم وجود مجال خارجي، يكون جهد الخرج لمستشعر Hall الخطي تقريبًا نصف جهد التغذية 5 فولت. إذا تم تقريب المغناطيس من المستشعر، فإن جهد الخرج يزيد أو ينقص، اعتمادًا على قطب المغناطيس المواجه المستشعر (شمال أو جنوب). في هذه الدائرة، مع اقتراب المغناطيس، يجب أن يزيد الجهد، لذلك تحتاج إلى إحضار المغناطيس إلى المستشعر بالقطب الجنوبي.

يتم توصيل خرج المستشعر بالمدخل المقلوب لمكبر الصوت التشغيلي الأول (OA1)، والذي يتم تزويد المدخل غير المقلوب بالجهد من مقسم الجهد R1/R2. يستخدم المقاوم المتقلب R2 لموازنة المغناطيس والأشياء ذات الأحجام والأوزان المختلفة عند نقطة الارتفاع.

يتم توصيل خرج op-amp1 من خلال المقاوم 1 كيلو أوم إلى قاعدة الترانزستور BD681، الذي يتحكم في تنشيط الملف. تقريبًا أي ترانزستور NPN أو MOSFET بتيار مسموح به لا يقل عن 1 A مناسب هنا.

يتم استخدام مضخم التشغيل الثاني للرقاقة (O-Amp2) لمراقبة تردد التبديل للترانزستور Q1. وللقيام بذلك، يتم توفير جهد الخرج لـ op-amp1، والذي تم تنعيمه بشكل فعال بواسطة مرشح RC R9/C4 (100 كيلو أوم/1 μF)، إلى الإدخال غير المقلوب لـ op-amp2.

يستقبل الإدخال المقلوب لـ op-amp2 الجهد من المقسم R7/R8، والذي يشتمل أحد ذراعيه على مقاومة تشذيب. بينما ينبض تيار الملف، الذي يتم التحكم فيه بواسطة مخرج op-amp1، في محاولة لإبقاء المغناطيس معلقًا، فإن الجهد التناظري عند الإدخال غير المقلوب لـ op-amp2 يكون أقل من ذلك الذي حدده المقسم عند الإدخال المقلوب. ولكن إذا قمت بإزالة المغناطيس، فإن الجهد عند هذا الإدخال سيزيد، حيث سيحاول Op-amp1 إعادة المغناطيس إلى مكانه، وفتح ترانزستور التحكم في تيار الملف بشكل مستمر، وستتوقف التذبذبات، وسيتوقف جهد الخرج لـ op-amp1 سوف تصبح عالية باستمرار. ونتيجة لذلك، فإن الجهد عند المدخلات غير المقلوبة لـ op-amp2 سوف يتجاوز الجهد عند المقلوب، وسوف يتحول مستوى إشارة الخرج إلى مرتفع. يتم توصيل القاعدة بمخرج op-amp2 من خلال مقاومة 5.1 كيلو أوم الترانزستور NPNالذي يتصل المجمع بقاعدة الترانزستور الذي يتحكم في تيار الملف. من خلال تحويل المقاومة الأساسية 1 كيلو أوم (R3) إلى الأرض، يقوم Q2 بإيقاف تشغيل الملف.

يتحكم الترانزستور الثاني BC337 (Q3)، المتصل أيضًا بمخرج op-amp2، في مصابيح LED، مما يؤدي إلى تقصير المقاوم الذي يحد التيار R12 إلى الأرض عندما يلزم إيقاف تشغيله.

يتم ضبط نقطة إيقاف تشغيل الملف بسهولة عن طريق تدوير المقاوم المتقلب R8 إلى الموضع الذي تنطفئ فيه مصابيح LED. إذا قمت بإحضار مغناطيس إلى منطقة حساسية المستشعر، فسوف تضيء مصابيح LED مرة أخرى، وسيبدأ تيار الملف في النبض، وبعد ذلك يبقى فقط العثور على نقطة توازن المغناطيس باستخدام المقاوم القطع R2.

الآن بعد أن تم حل جميع الأخطاء الموجودة في الدائرة، أصبح من السهل جدًا تكرارها باستخدام بعض المكونات البسيطة.

يظهر تصميم لوحة الدوائر المطبوعة في الشكلين 8 و9. وكانت الوسادات التي تحمل علامة "TP" بمثابة نقاط اختبار حيث قمت بلحام دبابيس لتوصيل الأجهزة أثناء عملية التصحيح. عند تكرار المخطط، لا يلزم تثبيتها.

يجب توصيل أطراف الملف بطريقة تخلق مجالًا مغناطيسيًا في الاتجاه المطلوب. من السهل جدًا التحقق من توصيلها بشكل صحيح: إذا كانت الدائرة لا تعمل، قم بتبديل الأسلاك.

حجم المغناطيس ليس مهما جدا، ولكن يجب أن يكون قويا بما فيه الكفاية. يعمل المغناطيس الأرضي النادر، مثل النيوديميوم، بشكل جيد.

لتجنب ارتفاع درجة حرارة مثبت الجهد، تأكد من تثبيته على المبرد. اختر مصدر طاقة بجهد 7 ... 12 فولت، نظرًا لأنه كلما زاد جهد الإدخال، أصبح منظم الجهد 5 فولت أكثر سخونة.

الحد الأقصى لجهد الإدخال المسموح به لمستشعر Hall هو 6 فولت، لذلك يتم اختيار جهد 5 فولت لتشغيل الدائرة.

إذا كان المغناطيس الخاص بك يهتز كثيرًا، أو لا يريد التحليق على الإطلاق، فقد يكون سبب ذلك عدة أسباب، السبب الرئيسي هو عدم كفاية سمك اللوحة المعدنية الموجودة على الملف. حاول إضافة عدد قليل من الغسالات إليها. من الممكن أيضًا أن يتم إزاحة مستشعر Hall بالنسبة إلى مركز الملف، أو أن تكون الفجوة المثبتة بين الملف والمغناطيس صغيرة جدًا، ويجب خفض المغناطيس قليلاً عن طريق ضبط مقاومة القطع R2. (هذا ضبط جيد جدًا). أو ربما يكون الملف منحرفًا وغير مثبت رأسيًا.

ستؤدي إضافة مصابيح RGB LED الوامضة إلى أعلى وأسفل المغناطيس إلى إنشاء تأثير جميل إذا قمت برفع جسم لامع، مثل كرة رقائق الألومنيوم (الشكلان 10 و11). نظرًا لأن مؤشر LED العلوي أقرب إلى الجسم، فمن المستحسن توسيع زاوية انبعاثه عن طريق حفظ العدسة.

يمكن تحقيق تأثير مختلف تمامًا عن طريق صنع مروحة صغيرة بمغناطيس متصل في مركزها. لقد قمت بقصها من علبة كوكا كولا. ثم ضع شمعة مسطحة أو موقد زيت البخور تحت المروحة وسيؤدي التدفق المتزايد للهواء الدافئ إلى دوران المروحة المرفوعة. لتدوير المروحة، يلزم وجود اختلاف بسيط جدًا في درجة الحرارة، وإذا كان الهواء في الغرفة باردًا، فستكون الحرارة الناتجة عن الملف كافية تمامًا. بالطبع، إذا كان الهواء دافئا، فلن ينجح ذلك.

يمكنك استخدام ملف من ملف لولبي غير ضروري في الجهاز، ولكن يجب عليك أولاً التأكد من أن التيار الذي يستهلكه لن يزيد من تحميل الدائرة، نظرًا لأن العديد من الملفات اللولبية متعطشة جدًا للطاقة.

فكرة هذا البرنامج التعليمي مستوحاة من مشروع منصة التمويل الجماعي Kickstarter المسمى "Air Bonsai"، وهو مشروع جميل وغامض حقًا صممه اليابانيون.

ولكن يمكن تفسير أي لغز إذا نظرت إلى الداخل. هذا في الواقع هو التحليق المغناطيسي حيث يوجد جسم يرتفع من الأعلى ومغناطيس كهربائي يتم التحكم فيه بواسطة دائرة. دعونا نحاول تنفيذ هذا المشروع الغامض معًا.

اكتشفنا أن تصميم الجهاز على Kickstarter كان معقدًا للغاية، بدون أي متحكم دقيق. لم تكن هناك طريقة للعثور على دائرتها التناظرية. في الواقع، إذا نظرت عن كثب، فإن مبدأ التحليق بسيط للغاية. أنت بحاجة إلى صنع جزء مغناطيسي "يطفو" فوق جزء مغناطيسي آخر. كان العمل الرئيسي الإضافي هو التأكد من عدم سقوط المغناطيس المتصاعد.

كانت هناك أيضًا تكهنات بأن القيام بذلك باستخدام Arduino هو في الواقع أسهل بكثير من محاولة فهم الدوائر الكهربائية لجهاز ياباني. في الواقع، تبين أن كل شيء أسهل بكثير.

يتكون الرفع المغناطيسي من جزأين: الجزء الأساسي والجزء العائم (الرفع).

قاعدة

يوجد هذا الجزء في الأسفل، والذي يتكون من مغناطيس لتكوين دائرة المجال المغنطيسيوالمغناطيسات الكهربائية للتحكم في هذا المجال المغناطيسي.

ولكل مغناطيس قطبين: الشمال والجنوب. تظهر التجارب أن الأضداد تتجاذب والأقطاب المتشابهة تتنافر. يتم وضع أربعة مغناطيسات أسطوانية في مربع ولها نفس القطبية، مما يشكل مجالًا مغناطيسيًا دائريًا للأعلى لدفع أي مغناطيس له نفس القطب بينهما.

هناك أربعة مغناطيسات كهربائية بشكل عام، يتم وضعها في مربع، ومغناطيسان متماثلان هما زوج، ومجالهما المغناطيسي متقابل دائمًا. يتحكم مستشعر تأثير هول والدائرة في المغناطيسات الكهربائية. نقوم بإنشاء أقطاب متقابلة على المغناطيس الكهربائي عن طريق تمرير التيار من خلالها.

الجزء العائم

يشتمل الجزء على مغناطيس يطفو فوق القاعدة ويمكنه حمل وعاء نباتات صغير أو أشياء أخرى.

يتم رفع المغناطيس الموجود في الأعلى بواسطة المجال المغناطيسي للمغناطيس السفلي، لأن لهما نفس الأقطاب. ومع ذلك، كقاعدة عامة، فإنها تميل إلى السقوط وجذب بعضها البعض. ولمنع الجزء العلوي من المغناطيس من الانقلاب والسقوط، ستقوم المغناطيسات الكهربائية بإنشاء مجالات مغناطيسية للدفع أو السحب لموازنة الجزء العائم، وذلك بفضل مستشعر تأثير Hall. يتم التحكم في المغناطيسات الكهربائية بواسطة محورين X وY، مما يؤدي إلى الحفاظ على توازن المغناطيس العلوي وعائمًا.

إن التحكم في المغناطيسات الكهربائية ليس بالأمر السهل ويتطلب جهاز تحكم PID، وهو ما سيتم مناقشته بالتفصيل في الخطوة التالية.

الخطوة 2: وحدة تحكم PID (PID)

من ويكيبيديا: "وحدة التحكم المشتقة المتناسبة والتكاملية (PID) هي جهاز في حلقة تحكم مع ردود فعل. تستخدم في الأنظمة التحكم الآليلتوليد إشارة تحكم من أجل الحصول على الدقة والجودة المطلوبة للعملية العابرة. تقوم وحدة التحكم PID بتوليد إشارة تحكم وهي عبارة عن مجموع ثلاثة حدود يتناسب أولها مع الفرق بين إشارة الدخل والإشارة تعليق(إشارة عدم التطابق)، والثاني هو تكامل إشارة عدم التطابق، والثالث هو مشتق إشارة عدم التطابق."

بعبارات بسيطة: "تقوم وحدة التحكم PID بحساب قيمة "الخطأ" كالفرق بين [الإدخال] المُقاس والإعداد المطلوب. تحاول وحدة التحكم تقليل الخطأ عن طريق ضبط [الإخراج]."

لذا فأنت تخبر PID بما يجب قياسه (الإدخال)، والقيمة التي تريدها، والمتغير الذي سيساعد في الحصول على هذه القيمة كمخرجات. تقوم وحدة التحكم PID بعد ذلك بضبط الإخراج لجعل الإدخال مساويًا للإعداد.

على سبيل المثال: في السيارة لدينا ثلاث قيم (الإدخال، الإعداد، الإخراج) ستكون - السرعة، السرعة المطلوبة وزاوية دواسة الوقود، على التوالي.

في هذا المشروع:

1. الإدخال هو القيمة الحالية في الوقت الفعلي من مستشعر القاعة، والتي يتم تحديثها باستمرار حيث سيتغير موضع المغناطيس العائم في الوقت الفعلي.
2. القيمة المحددة هي القيمة من مستشعر القاعة، والتي يتم قياسها عندما يكون المغناطيس العائم في وضع التوازن، في مركز قاعدة المغناطيس. وهذا المؤشر ثابت ولا يتغير مع مرور الوقت.
3. إشارة الخرج هي السرعة للتحكم في المغناطيسات الكهربائية.

شكرًا لمجتمع Arduino على إنشاء مكتبة PID سهلة الاستخدام للغاية. مزيد من المعلومات حول Arduino PID متاحة على موقع Arduino الرسمي. نحتاج إلى استخدام زوج من وحدات التحكم PID ضمن Arduino، أحدهما للمحور X والآخر للمحور Y.

الخطوة 3: الملحقات

تبين أن قائمة مكونات الدرس مناسبة. فيما يلي قائمة بالمكونات التي يجب عليك شراؤها لهذا المشروع، تأكد من حصولك على كل شيء قبل البدء. تحظى بعض المكونات بشعبية كبيرة ومن المحتمل أن تجدها في مستودعك أو منزلك.

الخطوة 4: الأدوات

فيما يلي قائمة بالأدوات الأكثر استخدامًا:

• لحام الحديد
• منشار يدوي
• المتعدد
• حفر
• راسم الذبذبات (اختياري، يمكنك استخدام مقياس متعدد)
• حفر مقاعد البدلاء
• الغراء الساخن
• كماشة

الخطوة 5: LM324 Op-amp، برنامج تشغيل L298N وSS495a

LM324 المرجع أمبير

تعد مكبرات الصوت التشغيلية (op-amps) من بين الدوائر الأكثر أهمية والأكثر استخدامًا وتنوعًا المستخدمة اليوم.

نستخدم مضخمًا تشغيليًا لتضخيم الإشارة من مستشعر Hall، والغرض منه هو زيادة الحساسية حتى يتمكن Arduino من اكتشاف التغير في المجال المغناطيسي بسهولة. يمكن أن يتغير تغيير بضعة مللي فولت عند خرج مستشعر القاعة، بعد المرور عبر مكبر الصوت، بعدة مئات من الوحدات في Arduino. يعد ذلك ضروريًا لضمان التشغيل السلس والمستقر لوحدة التحكم PID.

مضخم التشغيل الشائع الذي اخترناه هو LM324، وهو رخيص الثمن ويمكنك شراؤه من أي متجر إلكترونيات. يحتوي LM324 على 4 مكبرات صوت داخلية تسمح باستخدامه بمرونة، ولكن في هذا المشروع هناك حاجة إلى مضخمين فقط: أحدهما للمحور X والآخر للمحور Y.

وحدة L298N

يتم استخدام الجسر L298N المزدوج H بشكل شائع للتحكم في سرعة واتجاه محركين العاصمةأو يدير بسهولة ثنائي القطب محرك السائر. يمكن استخدام L298N مع محركات تتراوح من 5 إلى 35 فولت تيار مستمر.

يوجد أيضًا منظم 5 فولت مدمج، لذا إذا كان جهد الإمداد يصل إلى 12 فولت، فيمكنك أيضًا توصيل مصدر طاقة 5 فولت من اللوحة.

يستخدم هذا المشروع L298N لقيادة زوجين من ملفات الملف اللولبي ويستخدم خرج 5 فولت اردوينو إمدادات الطاقةوجهاز استشعار القاعة.

دبوس الوحدة:

• المخرج 2: زوج من المغناطيسات الكهربائية X
• مخرج 3: زوج الملف اللولبي على شكل حرف Y
• طاقة الإدخال: مدخل تيار مستمر 12 فولت
• جي إن دي: أرضي
• خرج 5 فولت: 5 فولت حساسات الاردوينووالقاعة
• EnA: تمكين إشارة PWM للإخراج 2
• In1: تمكين الإخراج 2
• In2: تمكين للخارج 2
• In3: تمكين الإخراج 3
• In4: تمكين الإخراج 3
• EnB: لتمكين إشارة PWM لـ Out3

الاتصال بالاردوينو: نحتاج إلى إزالة وصلتين في أطراف EnA وEnB، ثم توصيل 6 منافذ In1 وIn2 وIn3 وIn4 وEnA وEnB باردوينو.

مستشعر القاعة SS495a

SS495a عبارة عن مستشعر Hall خطي مزود بإخراج تناظري. يرجى ملاحظة الفرق بين الإخراج التناظري والإخراج الرقمي، لا يمكنك استخدام مستشعر ذو إخراج رقمي في هذا المشروع، فهو يحتوي فقط على حالتين 1 أو 0، لذلك لا يمكنك قياس إخراج المجالات المغناطيسية.

سينتج عن المستشعر التناظري نطاق جهد يتراوح بين 250 إلى Vcc، والذي يمكنك قراءته باستخدام مدخلات Arduino التناظرية. لقياس المجال المغناطيسي في المحورين X وY، يلزم وجود مستشعرين Hall.

الخطوة 6: ندفيب (النيوديميوم الحديد البورون) مغناطيس النيوديميوم

من ويكيبيديا: "النيوديميوم - عنصر كيميائيوهو معدن ترابي نادر، لونه أبيض فضي مع مسحة ذهبية. ينتمي إلى مجموعة اللانثانيدات. يتأكسد بسهولة في الهواء. اكتشفه الكيميائي النمساوي كارل أوير فون ويلسباخ عام 1885. ويتم استخدامه كأحد مكونات السبائك مع الألومنيوم والمغنيسيوم لإنتاج الطائرات والصواريخ."

النيوديميوم هو معدن مغناطيسي حديدي (على وجه التحديد، يُظهر خصائص مضادة للمغناطيسية الحديدية)، مما يعني أنه، مثل الحديد، يمكن مغنطته ليصبح مغناطيسًا. لكن درجة حرارة كوري هي 19 ك (-254 درجة مئوية)، لذلك شكل نقيتظهر مغناطيسيتها فقط في درجات حرارة منخفضة للغاية. ومع ذلك، فإن مركبات النيوديميوم مع المعادن الانتقالية مثل الحديد يمكن أن تكون درجات حرارة كوري أعلى بكثير من درجة حرارة الغرفة وتستخدم لصنع مغناطيس النيوديميوم.

قوية هي الكلمة المستخدمة لوصف مغناطيس النيوديميوم. لا يمكنك استخدام مغناطيس الفريت لأن مغناطيسيته ضعيفة للغاية. مغناطيس النيوديميوم أغلى بكثير من مغناطيس الفريت. يتم استخدام مغناطيس صغير للقاعدة، ومغناطيس كبير للجزء العائم/المرتفع.

انتباه! يجب عليك توخي الحذر عند استخدام مغناطيس النيوديميوم، حيث أن مغناطيسيتها القوية قد تلحق الضرر بك، أو قد تؤدي إلى إتلاف البيانات الموجودة على القرص الصلب الخاص بك أو غيره. الأجهزة الإلكترونيةوالتي تتأثر بالمجالات المغناطيسية.

نصيحة! يمكنك فصل مغناطيسين عن طريق سحبهما أفقيًا، ولا يمكنك فصلهما في الاتجاه المعاكس لأن مجالهما المغناطيسي قوي جدًا. كما أنها هشة للغاية وتتكسر بسهولة.

الخطوة 7: إعداد القاعدة

استخدمنا أصيصًا صغيرًا من الطين، والذي يستخدم عادةً لزراعة نبات عصاري أو صبار. يمكنك أيضًا استخدام وعاء سيراميك أو وعاء خشبي إذا كان مناسبًا. استخدم مثقاب 8 مم لعمل ثقب في قاع الإناء، والذي يُستخدم لتثبيت مقبس التيار المستمر.

الخطوة 8: طباعة ثلاثية الأبعاد للجزء العائم

إذا كان لديك طابعة ثلاثية الأبعاد، فهذا رائع. لديك القدرة على فعل كل شيء بها. إذا لم يكن لديك طابعة، فلا تيأس، لأن... يمكنك استخدام خدمة الطباعة ثلاثية الأبعاد الرخيصة والتي تحظى بشعبية كبيرة الآن.

ل القطع بالليزرالملفات موجودة أيضًا في الأرشيف أعلاه - الملف AcrylicLaserCut.dwg (هذا هو autocad). يستخدم الجزء الأكريليكي لدعم المغناطيسات والمغناطيسات الكهربائية، ويستخدم الباقي لتغطية سطح وعاء التيراكوتا.

الخطوة 9: إعداد وحدة استشعار القاعة SS495a

قم بقص تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور إلى جزأين، جزء واحد لتوصيل مستشعر القاعة والآخر لتوصيل دائرة LM324. قم بتوصيل جهازي استشعار مغناطيسيين بشكل عمودي لوحة الدوائر المطبوعة. استخدم أسلاكًا رفيعة لتوصيل طرفي مستشعرات VCC معًا، وافعل الشيء نفسه مع أطراف GND. اتصالات الإخراج منفصلة.

الخطوة 10: دائرة المرجع أمبير

قم بلحام المقبس والمقاومات بلوحة PCB باتباع الرسم التخطيطي، مع الانتباه إلى وضع مقياسي فرق الجهد في نفس الاتجاه لتسهيل المعايرة لاحقًا. قم بتوصيل LM324 بالمقبس، ثم قم بتوصيل مخرجي وحدة مستشعر القاعة بدائرة المضخم التشغيلي.

قم بتوصيل سلكي الإخراج LM324 إلى Arduino. مدخل 12 فولت مع مدخل 12 فولت لوحدة L298N، مخرج 5 فولت لوحدة L298N إلى مقياس الجهد 5 فولت.

الخطوة 11: تجميع المغناطيسات الكهربائية

قم بتجميع المغناطيسات الكهربائية على لوح أكريليك، ثم ثبتها في أربع فتحات بالقرب من المركز. شد البراغي لتجنب الحركة. نظرًا لأن المغناطيسات الكهربائية متناظرة في المركز، فهي دائمًا على قطبين متقابلين، وبالتالي فإن الأسلاك الموجودة داخل المغناطيسات الكهربائية متصلة معًا، والأسلاك الموجودة خارج المغناطيسات الكهربائية متصلة بـ L298N.

اسحب الأسلاك الموجودة أسفل لوح الأكريليك عبر الفتحات المجاورة لتوصيلها بـ L298N. الأسلاك النحاسيةمغطاة بطبقة عازلة، لذا عليك إزالتها بسكين قبل أن تتمكن من لحامها معًا.

الخطوة 12: وحدة الاستشعار والمغناطيس

استخدم الغراء الساخن لتثبيت وحدة الاستشعار بين المغناطيسات الكهربائية، لاحظ أن كل مستشعر يجب أن يكون مربعًا مع مغناطيسين كهربائيين، أحدهما في الأمام والآخر في الخلف. حاول معايرة المستشعرين بشكل مركزي قدر الإمكان بحيث لا يتداخلان، الأمر الذي سيجعل المستشعر أكثر فعالية.

والخطوة التالية هي تجميع المغناطيس القائم على الأكريليك. من خلال الجمع بين مغناطيسين D15*4mm ومغناطيس D15*3mm معًا لتشكيل أسطوانة، فإنه سيجعل المغناطيسات والمغناطيسات الكهربائية لها نفس الارتفاع. قم بتجميع المغناطيسات بين أزواج المغناطيسات الكهربائية، لاحظ أن أقطاب المغناطيس الصاعد يجب أن تكون متساوية.

الخطوة 13: مقبس طاقة التيار المستمر وإخراج L298N 5V

قم بلحام مقبس الطاقة DC بسلكين واستخدمه أنبوب الانكماش الحراري. قم بتوصيل مقبس طاقة التيار المستمر بمدخل وحدة L298N، وسيقوم خرج 5V بتزويد Arduino بالطاقة.

الخطوة 14: L298N واردوينو

قم بتوصيل وحدة L298N باردوينو باتباع الرسم البياني أعلاه:

L298N → اردوينو
5V → VCC
أرض → أرض
إينا → 7
ب1 → 6
ب2 → 5
ب3 → 4
ب4 → 3
إنب → 2

الخطوة 15: مبرمج اردوينو برو ميني

منذ اردوينو برولا يحتوي Mini على منفذ USB إلى المنفذ التسلسلي، فأنت بحاجة إلى توصيل مبرمج خارجي. سيتم استخدام FTDI Basic لبرمجة (وتشغيل) جهاز Pro Mini.

تعتبر النباتات الداخلية طريقة بسيطة وغير مكلفة لتزيين أي غرفة وجعلها أكثر راحة وجمالاً. ولكن حتى أبسط النباتات يمكن أن تجذب نظرات الجميع المتفاجئة إذا تم زراعتها في وعاء معلق. على عكس نماذج بسيطةفهي لا تطفو في الهواء فحسب، بل تدور أيضًا في اتجاهات مختلفة. سيتم مناقشة ميزات هذه الأواني الطائرة، وكذلك مبدأ عملها، في المقالة.

حول الشركة المصنعة

اليوم، تقدم شركتان مثل هذه الزهور العائمة الداخلية.

• العلامة التجارية المحلية Levitera.فهي لا تقدم للعملاء العديد من النباتات المختلفة للاختيار من بينها فحسب، بل إنها تقدم أيضًا أواني زهور فارغة يمكن للعملاء ملئها بأنفسهم كما يحلو لهم.
• شركة فلايت السويدية.كما يقدم للعملاء أصناف مختلفة نباتات داخليةفي الأواني المتصاعدة. بالإضافة إلى ذلك، تشمل مجموعة منتجات الشركة المصنعة أيضًا الساعات العائمة.

ينتج كلا المصنعين منتجات عالية الجودة وفريدة من نوعها. يكمن الفرق بين منتجاتها في السعر، وكذلك في التكوين، أو بشكل أكثر دقة، في موصل المقبس نفسه.

صفات

ظهرت أواني الزهور العائمة في الهواء مؤخرًا نسبيًا السوق الروسيةفهي تعتبر جديدة. ميزاتها الرئيسية هي:

• فريد مظهر;
• القدرة على زرع أي نبات في وعاء على الإطلاق.
• حجم صغير
• القدرة على استخدام الحاوية ليس فقط كوعاء، ولكن أيضًا كزهرية؛

• متانة؛
• التواضع والسلامة في العملية.

المعدات والاتصال

يعمل وعاء الزهور المرفوع هذا عن طريق الاتصال به الشبكة الكهربائية. بدونها، سيكون من المستحيل الاستمتاع بالمظهر الفريد للجهاز.

مثل هذا الوعاء مغناطيسي، أي أنه مثبت في الهواء بواسطة مغناطيس، والذي يتم تقديمه في النموذج دوائر معقدة. وهي موجودة في الجزء السفلي من الحاوية نفسها وعلى سطح حامل التثبيت. يتم تنشيط المغناطيس عند توصيل الجهاز بمنفذ.

توفر الشركة المصنعة المعدات التالية:

• يقف؛
• امتداد؛
• المقبس؛
• الوعاء نفسه
• شتلات النباتات
• دليل التعليمات.

من أجل بدء الوعاء العائم، تحتاج إلى إزالة الحامل من العبوة ووضعه على سطح مستو. ثم يجب عليك توصيل السلك بمأخذ الطاقة. بعد ذلك، عليك أن تأخذ الوعاء بكلتا يديك، ودون لمس المنصة، ضعه في وسطه على ارتفاع لا يزيد عن 1 سم. إذا تم كل شيء بشكل صحيح، عندما ترخي يديك، الوعاء سوف تعقد نفسها في الهواء. كقاعدة عامة، من الممكن البدء به 2-3 مرات.

مثل هذا الوعاء العائم للنباتات الداخلية لا يحوم في الهواء ويبقى بلا حراك.إذا قمت بإمالتها قليلاً بأصابعك في أي اتجاه أو تدويرها، فسوف تستمر في تكرار الحركة المحددة حتى تتوقف.

إذا تم استيفاء جميع متطلبات التشغيل والتعامل معها بعناية، فإن عمر الخدمة لهذا الجهاز الفريد يكون غير محدود تقريبًا. توفر الشركة المصنعة ضمانًا لمدة سنة واحدة على الأقل من التشغيل المستمر.

أنواع النماذج

ينتج المصنعون اليوم مثل هذه الأجهزة المتحركة فقط أحجام صغيرة. وكقاعدة عامة، لا يتجاوز قطرها 10 سم، وهذا ما يفسره تعقيد التصميم الداخلي للجهاز.

نطاق الألوان ضيق جدًا.يأتي بثلاثة ألوان فقط: الأبيض والبني الداكن والبيج الفاتح. مرة أخرى، وفقًا للمصنعين، فإن وظائف ومبدأ تشغيل هذا الوعاء هي الزخرفة الرئيسية، لذلك لا يحتاج إلى ديكور إضافي.

تشتمل المجموعة على نماذج مستديرة ومتعددة الأوجه بنمط صغير على السطح.ومع ذلك، بشكل عام، تم تزيين مظهر هذه الأجهزة بالحد الأدنى. يتم عمل كل شيء خصيصًا بحيث يكون مبدأ تشغيل الجهاز هو أهم ما يميزه.

ما هي النباتات المناسبة لها؟

من حيث المبدأ، فإن الزهرية المغناطيسية مناسبة لأي زهور داخلية. لكن المطورين أنفسهم يوصون باستخدام مثل هذا الجهاز للأشجار الصغيرة أو النباتات متوسطة الحجم. ووفقا لهم، أفضل خيارستكون شجرة التنوب الكندية أو البونساي أو الصبار أو العصارة.

يمكنك تثبيت هذه الأواني المتصاعدة في أي مكان - في المكاتب أو الشقق أو في الريف.على أي حال، سيصبح مثل هذا الجهاز أهم ما يميز أي حديقة زهور أو غرفة.

للحصول على معلومات حول ميزات ومبادئ تشغيل وعاء الرفع، راجع الفيديو التالي.