DIY चुंबकीय उत्तोलन। DIY लेविट्रॉन: चुंबकीय क्षेत्र में उत्तोलन के लिए घरेलू उपकरण आरेख

डिवाइस का विचार बहुत सरल है, एक विद्युत चुंबक एक चुंबक को हवा में उठाता है, और चुंबकीय क्षेत्र में उत्तोलन का प्रभाव पैदा करने के लिए, यह एक उच्च-आवृत्ति स्रोत से जुड़ा होता है, जो वस्तु को या तो ऊपर उठाता है या नीचे गिराता है।

चरण 1: डिवाइस आरेख

सर्किट आश्चर्यजनक रूप से सरल है और मेरा मानना ​​है कि लेविट्रॉन को अपने हाथों से इकट्ठा करना आपके लिए मुश्किल नहीं होगा। यहां घटकों की सूची दी गई है:

• एलईडी (कोई भी रंग वैकल्पिक है)
• ट्रांजिस्टर Irfz44n (या कोई उपयुक्त मस्जिद)
• डायोड HER207 (1n4007 को भी ठीक से काम करना चाहिए)
• प्रतिरोधक 1k और 330Om (बाद वाला वैकल्पिक है)
• हॉल सेंसर A3144 (या समान)
• 0.3 - 0.4 मिमी के व्यास और 20 मीटर की लंबाई के साथ तांबे का घुमावदार तार
• नियोडिमियम मैग्नेट (मैंने 5*1 मिमी का उपयोग किया)

चरण 2: असेंबली

आइए असेंबल करना शुरू करें। सबसे पहले हमें इलेक्ट्रोमैग्नेट के लिए लगभग निम्नलिखित आयामों का एक फ्रेम बनाने की आवश्यकता है: व्यास 6 मिमी, स्केन की ऊंचाई लगभग 23 मिमी, और कानों का व्यास लगभग 25 मिमी। जैसा कि आप देख सकते हैं, इसे नियमित शीट, कार्डबोर्ड और सुपरग्लू से बनाया जा सकता है। आइए अब स्केन की शुरुआत को फ्रेम में सुरक्षित करें और आराम करें - हमें लगभग 550 चक्कर लगाने होंगे, चाहे कितनी भी वृद्धि हो। मैंने 12 परतें बनाईं, जिसमें मुझे 1.5 घंटे लगे।

चरण 3: सोल्डरिंग

हम बिना किसी बारीकियों के, आरेख के अनुसार सब कुछ मिलाप करते हैं। हॉल सेंसर को तारों से मिलाया जाता है, क्योंकि इसे एक रील में रखा जाएगा. एक बार जब सब कुछ सोल्डर हो जाए, तो सेंसर को कॉइल में रखें, इसे सुरक्षित करें, कॉइल को लटकाएं और करंट लगाएं। जब आप चुंबक को पास लाएंगे, तो आपको महसूस होगा कि यह ध्रुव के आधार पर आकर्षित या विकर्षित हो रहा है, और हवा में मंडराने की कोशिश करता है, लेकिन विफल रहता है।

चरण 4: सेटअप

"यह चीज़ काम क्यों नहीं करती?" प्रश्न को समझने में 30 मिनट बिताने के बाद, मैं हताश हो गया और अत्यधिक उपायों का सहारा लिया - मैंने सेंसर के लिए विनिर्देश पढ़ना शुरू कर दिया, जो मेरे जैसे लोगों के लिए बनाया गया है। विनिर्देश में वे चित्र शामिल थे जो दिखाते थे कि कौन सा पक्ष संवेदनशील है।

सेंसर को बाहर निकालने और इसे मोड़ने के बाद, ताकि शिलालेखों के साथ सपाट पक्ष जमीन के समानांतर हो, मैंने इसे अपनी जगह पर लौटा दिया - घर का बना उपकरण काफ़ी बेहतर काम करने लगा, लेकिन चुंबक अभी भी ऊपर नहीं उठा। यह समझना बहुत जल्दी संभव हो गया कि समस्या क्या थी: टैबलेट के आकार का चुंबक उत्तोलन के लिए सबसे अच्छा नमूना नहीं है। यह गुरुत्वाकर्षण के केंद्र को चुंबक के नीचे स्थानांतरित करने के लिए पर्याप्त था (मैंने मोटे कागज के टुकड़े का उपयोग करके ऐसा किया)। वैसे, यह जांचना न भूलें कि चुंबक का कौन सा पक्ष कुंडल की ओर आकर्षित होता है। अब सब कुछ कमोबेश सामान्य रूप से काम कर रहा था और जो कुछ बचा था वह सेंसर को सुरक्षित करना था।

इस परियोजना में और क्या बारीकियाँ हैं? सबसे पहले मैं 12V एडॉप्टर का उपयोग करना चाहता था, लेकिन इलेक्ट्रोमैग्नेट जल्दी गर्म हो गया, और मुझे इसे 5V पर स्विच करना पड़ा, मुझे प्रदर्शन में कोई गिरावट नज़र नहीं आई, और हीटिंग लगभग समाप्त हो गई। डायोड और सीमित अवरोधक को लगभग तुरंत बंद कर दिया गया। मैंने स्पूल से नीला कागज़ भी हटा दिया - तांबे के तार की कुंडलियाँ अधिक अच्छी लगती हैं।

चरण 5: अंतिम

पिछला शेड

चुंबकीय उत्तोलन का प्रदर्शन करने वाला यह प्रोजेक्ट मनोरंजक और शैक्षिक दोनों है।

चुंबकीय उत्तोलन

एक दिन मैंने एक उपकरण देखा जिसमें एक चुंबक हवा में तैर रहा था और यह सोचकर कि यह कैसे किया जाता है, मैंने कुछ सिद्धांतों का परीक्षण करने का फैसला किया। बहुत सारे परीक्षण और त्रुटि के बाद, मैं वह प्राप्त करने में कामयाब रहा जो आप चित्र 1 में देख सकते हैं।

डिवाइस के मुख्य तत्व एक कुंडल हैं जो एक चुंबकीय क्षेत्र बनाते हैं, और एक कुंडल इसकी अंतिम सतह पर लगा होता है। रैखिक सेंसरस्थायी चुंबक के क्षेत्र का पता लगाने के लिए हॉल प्रभाव आवश्यक है। इस सेंसर के नियंत्रण में, जब एक स्थायी चुंबक पास आता है, तो कुंडल धारा बंद हो जाती है, चुंबक कुंडल से दूर गिरने लगता है, और कुंडल फिर से चालू हो जाता है, जिससे चुंबक प्रभावी रूप से हवा में "निलंबित" रहता है।

मैंने 0.45 मिमी (चित्र 2) के क्रॉस-सेक्शन के साथ तामचीनी तांबे के तार के साथ एक छोटी कुंडली को लपेटा। इसका आकार और घुमावों की संख्या उतनी महत्वपूर्ण नहीं है विद्युत प्रतिरोध, जो बिजली आपूर्ति से खींची जाने वाली धारा को सीमित करने के लिए पर्याप्त बड़ा होना चाहिए। मैं 5V आपूर्ति पर 0.5A के भीतर रहने की कोशिश कर रहा था, जिसके लिए प्रतिरोध 10 से 15 ओम (5V/0.5A = 10 ओम) की सीमा में होना आवश्यक है।

हालाँकि, चूंकि सर्किट को अब इस तरह से संशोधित किया गया है कि चुंबक की अनुपस्थिति में कुंडल धारा बंद हो जाती है, इसके प्रतिरोध को कम किया जा सकता है, लेकिन कम से कम 5 ओम के मूल्य तक।

चूंकि कुंडल की अपनी शक्ति पर्याप्त नहीं है, इसलिए इसे धातु की प्लेट से पूरक करने की आवश्यकता है। मैंने कॉइल के बाहरी व्यास के बराबर व्यास वाली 5 मिमी मोटी स्टील डिस्क को काटा, हालांकि व्यास थोड़ा छोटा हो सकता है (चित्रा 3)।

चुंबक दूरियों की एक संकीर्ण सीमा पर उड़ता है, जिसमें यह प्लेट में चुंबकित होने में सक्षम नहीं होता है, और इसे "निलंबित" स्थिति में बनाए रखने के लिए कुंडल के क्षेत्र से थोड़ी मदद की आवश्यकता होती है।

एक हॉल सेंसर धातु डिस्क से जुड़ा हुआ है, जिसका सपाट भाग कॉइल की ओर होना चाहिए (चित्र 4, 5)।

सुविधा के लिए, मैंने सेंसर को एक प्लास्टिक डिस्क (चित्र 6) में स्थापित किया, जिसे मैंने एक ऐक्रेलिक शीट से काटा, लेकिन आप इसे केवल गोंद या दो तरफा टेप के साथ भी प्राप्त कर सकते हैं।

सेंसर को कॉइल और उसके मेटल कोर पर केन्द्रित करना बहुत महत्वपूर्ण है।

मैंने शुरू में हॉल सेंसर सिग्नल को पढ़ने और रिवोल्यूशन एजुकेशन के PICAXE सिस्टम का उपयोग करके एक ट्रांजिस्टर के माध्यम से कॉइल को चलाने की कोशिश की, जो PIC माइक्रोकंट्रोलर पर आधारित है, लेकिन PICAXE बहुत धीमा था। फिर मैंने एक ऑपरेशनल एम्पलीफायर (ऑप-एम्प) LM358 का उपयोग करने का निर्णय लिया, और इसने वांछित परिणाम दिया।

डिज़ाइन बहुत सरल निकला। मैंने पाया कि जब चुंबक उड़ता है, तो सर्किट, वस्तु के वजन के आधार पर, केवल 50...150 एमए की खपत करता है। लेकिन यदि चुंबक हटा दिया जाता है, तो नियंत्रण ट्रांजिस्टर पूरी तरह से खुल जाता है, औसत धारा बढ़ जाती है, और 5 वी स्टेबलाइजर ज़्यादा गरम होने लगता है।

इसलिए, आरेख को पुनः डिज़ाइन किया गया (चित्र 7)। चुंबक की अनुपस्थिति में कॉइल को बंद करने के लिए, मैंने LM358 चिप के दूसरे परिचालन एम्पलीफायर का उपयोग किया।

कॉइल सहित पूरा सर्किट, 5 V के वोल्टेज द्वारा संचालित होता है, जिसे LM7805 चिप द्वारा स्थिर किया जाता है, अधिकतम धाराजो 0.5 ए से अधिक नहीं होना चाहिए.

बाहरी क्षेत्र की अनुपस्थिति में, एक रैखिक हॉल सेंसर का आउटपुट वोल्टेज 5 वी आपूर्ति वोल्टेज का लगभग आधा होता है यदि चुंबक को सेंसर के पास लाया जाता है, तो आउटपुट वोल्टेज बढ़ता या घटता है, यह इस बात पर निर्भर करता है कि चुंबक का ध्रुव किस ओर है सेंसर (उत्तर या दक्षिण)। इस सर्किट में, जैसे-जैसे चुंबक पास आता है, वोल्टेज बढ़ना चाहिए, इसलिए आपको चुंबक को दक्षिणी ध्रुव वाले सेंसर के पास लाने की आवश्यकता है।

सेंसर आउटपुट पहले ऑपरेशनल एम्पलीफायर (OA1) के इनवर्टिंग इनपुट से जुड़ा है, जिसके नॉन-इनवर्टिंग इनपुट को वोल्टेज डिवाइडर R1/R2 से वोल्टेज की आपूर्ति की जाती है। ट्रिमर रेसिस्टर R2 का उपयोग उत्तोलन के बिंदु पर मैग्नेट और विभिन्न आकार और वजन की वस्तुओं को संतुलित करने के लिए किया जाता है।

op-amp1 का आउटपुट 1 kOhm अवरोधक के माध्यम से BD681 ट्रांजिस्टर के आधार से जुड़ा होता है, जो कॉइल की सक्रियता को नियंत्रित करता है। कम से कम 1 ए की अनुमेय धारा वाला लगभग कोई भी एनपीएन ट्रांजिस्टर या एमओएसएफईटी यहां उपयुक्त है।

चिप के दूसरे परिचालन एम्पलीफायर (O-Amp2) का उपयोग ट्रांजिस्टर Q1 की स्विचिंग आवृत्ति की निगरानी के लिए किया जाता है। ऐसा करने के लिए, op-amp1 का आउटपुट वोल्टेज, RC फ़िल्टर R9/C4 (100 kOhm/1 μF) द्वारा प्रभावी ढंग से सुचारू किया जाता है, op-amp2 के गैर-इनवर्टिंग इनपुट को आपूर्ति की जाती है।

op-amp2 का इनवर्टिंग इनपुट डिवाइडर R7/R8 से वोल्टेज प्राप्त करता है, जिसके एक हाथ में एक ट्रिमिंग रेसिस्टर शामिल होता है। जबकि कॉइल करंट, op-amp1 के आउटपुट द्वारा नियंत्रित होता है, चुंबक को निलंबित रखने की कोशिश में स्पंदित होता है, op-amp2 के गैर-इनवर्टिंग इनपुट पर एनालॉग वोल्टेज इनवर्टिंग इनपुट पर विभाजक द्वारा निर्धारित वोल्टेज से कम होता है। लेकिन यदि आप चुंबक को हटाते हैं, तो इस इनपुट पर वोल्टेज बढ़ जाएगा, क्योंकि op-amp1 चुंबक को उसके स्थान पर लौटाने का प्रयास करेगा, लगातार कुंडल वर्तमान नियंत्रण ट्रांजिस्टर को खोलने से, दोलन बंद हो जाएगा, और op-amp1 का आउटपुट वोल्टेज लगातार ऊंचा हो जाएगा. परिणामस्वरूप, op-amp2 के गैर-इनवर्टिंग इनपुट पर वोल्टेज इनवर्टिंग इनपुट पर वोल्टेज से अधिक हो जाएगा, और आउटपुट सिग्नल स्तर उच्च पर स्विच हो जाएगा। आधार 5.1 kOhm अवरोधक के माध्यम से op-amp2 के आउटपुट से जुड़ा है एनपीएन ट्रांजिस्टर, जिसका संग्राहक ट्रांजिस्टर के आधार से जुड़ा होता है जो कुंडल धारा को नियंत्रित करता है। 1k ओम बेस रेसिस्टर (R3) को ग्राउंड पर शंट करके, Q2 कॉइल को बंद कर देता है।

दूसरा ट्रांजिस्टर BC337 (Q3), जो op-amp2 के आउटपुट से भी जुड़ा है, एल ई डी को नियंत्रित करता है, जब उन्हें बंद करने की आवश्यकता होती है तो वर्तमान-सीमित अवरोधक R12 को ग्राउंड पर छोटा कर देता है।

कॉइल स्विच-ऑफ पॉइंट को ट्रिमर रेसिस्टर R8 को उस स्थिति में घुमाकर आसानी से सेट किया जा सकता है जहां एलईडी बाहर जाती हैं। यदि आप चुंबक को सेंसर के संवेदनशीलता क्षेत्र में लाते हैं, तो एलईडी फिर से जल उठेंगी, कॉइल करंट स्पंदित होने लगेगा, और फिर ट्रिमिंग रेसिस्टर आर 2 का उपयोग करके चुंबक के संतुलन बिंदु को ढूंढना बाकी है।

अब जब सर्किट की सभी त्रुटियों पर काम हो गया है, तो कुछ सरल घटकों के साथ इसे दोहराना बहुत आसान है।

मुद्रित सर्किट बोर्ड का डिज़ाइन चित्र 8 और 9 में दिखाया गया है। "टीपी" चिह्नित पैड परीक्षण बिंदुओं के रूप में कार्य करते हैं जिनमें मैंने डिबगिंग प्रक्रिया के दौरान उपकरणों को जोड़ने के लिए पिनों को मिलाया था। योजना को दोहराते समय, उन्हें स्थापित करने की आवश्यकता नहीं है।

कॉइल टर्मिनलों को इस तरह से जोड़ा जाना चाहिए कि वांछित दिशा में चुंबकीय क्षेत्र बनाया जा सके। यह जांचना बहुत आसान है कि वे सही तरीके से जुड़े हुए हैं: यदि सर्किट काम नहीं करता है, तो तारों को बदल दें।

चुंबक का आकार बहुत महत्वपूर्ण नहीं है, लेकिन यह पर्याप्त मजबूत होना चाहिए। एक दुर्लभ पृथ्वी चुंबक, जैसे नियोडिमियम, अच्छा काम करता है।

वोल्टेज स्टेबलाइज़र को ज़्यादा गरम होने से बचाने के लिए, इसे रेडिएटर पर स्थापित करना सुनिश्चित करें। 7...12 वी के वोल्टेज वाली बिजली आपूर्ति का चयन करें, क्योंकि इनपुट वोल्टेज जितना अधिक होगा, 5 वी वोल्टेज नियामक उतना ही गर्म हो जाएगा।

हॉल सेंसर का अधिकतम अनुमेय इनपुट वोल्टेज 6 V है, इसलिए सर्किट को पावर देने के लिए 5 V का चयन किया जाता है।

यदि आपका चुंबक बहुत अधिक कंपन करता है, या बिल्कुल भी उड़ना नहीं चाहता है, तो यह कई कारणों से हो सकता है, जिनमें से मुख्य कारण कुंडल पर धातु की प्लेट की अपर्याप्त मोटाई है। इसमें कुछ और वॉशर जोड़ने का प्रयास करें। यह भी संभव है कि हॉल सेंसर कॉइल के केंद्र के सापेक्ष ऑफसेट है, या कॉइल और चुंबक के बीच स्थापित अंतर बहुत छोटा है, और ट्रिमिंग प्रतिरोधी आर 2 को समायोजित करके चुंबक को थोड़ा कम करने की आवश्यकता है। (यह बहुत बढ़िया ट्यूनिंग है). या हो सकता है कि कुंडल तिरछा हो और लंबवत स्थापित न हो।

यदि आप किसी चमकदार वस्तु, जैसे एल्यूमीनियम फ़ॉइल बॉल (चित्र 10 और 11) को ऊपर उठाते हैं, तो चुंबक के ऊपर और नीचे चमकती आरजीबी एलईडी जोड़ने से एक अच्छा प्रभाव पैदा होगा। चूंकि शीर्ष एलईडी वस्तु के करीब है, इसलिए लेंस को दाखिल करके इसके उत्सर्जन के कोण का विस्तार करने की सलाह दी जाती है।

इसके केंद्र में एक चुंबक लगाकर एक छोटा प्रोपेलर बनाकर एक पूरी तरह से अलग प्रभाव प्राप्त किया जा सकता है। मैंने इसे कोका-कोला कैन से काटा। फिर प्रोपेलर के नीचे एक सपाट मोमबत्ती या धूप तेल बर्नर रखें और गर्म हवा के बढ़ते प्रवाह के कारण उड़ने वाला प्रोपेलर घूमने लगेगा। प्रोपेलर को घुमाने के लिए बहुत कम तापमान अंतर की आवश्यकता होती है, और यदि कमरे में हवा ठंडी है, तो कॉइल द्वारा उत्पन्न गर्मी काफी होगी। बेशक, अगर हवा गर्म है, तो यह काम नहीं करेगा।

आप डिवाइस में एक अनावश्यक सोलनॉइड से एक कॉइल का उपयोग कर सकते हैं, लेकिन आपको पहले यह सुनिश्चित करना होगा कि यह जो करंट खपत करता है वह सर्किट को ओवरलोड नहीं करेगा, क्योंकि कई सोलनॉइड बहुत अधिक बिजली के भूखे होते हैं।

इस ट्यूटोरियल का विचार "एयर बोनसाई" नामक किकस्टार्टर क्राउडफंडिंग प्लेटफ़ॉर्म प्रोजेक्ट से प्रेरित था, जो जापानियों द्वारा बनाया गया एक बहुत ही सुंदर और रहस्यमय प्रोजेक्ट था।

लेकिन अगर आप अंदर देखें तो किसी भी रहस्य को समझाया जा सकता है। यह वास्तव में चुंबकीय उत्तोलन है जहां ऊपर से उड़ने वाली एक वस्तु होती है और एक विद्युत चुंबक एक सर्किट द्वारा नियंत्रित होता है। आइए इस रहस्यमय परियोजना को एक साथ क्रियान्वित करने का प्रयास करें।

हमें पता चला कि किकस्टार्टर पर डिवाइस का डिज़ाइन बिना किसी माइक्रोकंट्रोलर के काफी जटिल था। इसके एनालॉग सर्किट को खोजने का कोई तरीका नहीं था। वास्तव में, यदि आप अधिक बारीकी से देखें, तो उत्तोलन का सिद्धांत काफी सरल है। आपको एक चुंबकीय भाग बनाने की ज़रूरत है जो दूसरे चुंबकीय भाग के ऊपर "तैरता" हो। आगे का मुख्य कार्य यह सुनिश्चित करना था कि उड़ने वाला चुंबक गिरे नहीं।

ऐसी अटकलें भी लगाई गई हैं कि Arduino के साथ ऐसा करना वास्तव में जापानी डिवाइस की सर्किटरी को समझने की कोशिश करने से कहीं अधिक आसान है। वास्तव में, सब कुछ बहुत आसान हो गया।

चुंबकीय उत्तोलन में दो भाग होते हैं: आधार भाग और तैरता हुआ (उड़ता हुआ) भाग।

आधार

यह भाग सबसे नीचे होता है, जिसमें गोल आकार बनाने के लिए एक चुम्बक लगा होता है चुंबकीय क्षेत्रऔर इस चुंबकीय क्षेत्र को नियंत्रित करने के लिए विद्युत चुम्बक।

प्रत्येक चुंबक के दो ध्रुव होते हैं: उत्तर और दक्षिण। प्रयोगों से पता चलता है कि विपरीत ध्रुव आकर्षित करते हैं और समान ध्रुव विकर्षित करते हैं। चार बेलनाकार चुम्बकों को एक वर्ग में रखा जाता है और उनकी ध्रुवता समान होती है, जो उनके बीच समान ध्रुव वाले किसी भी चुम्बक को बाहर धकेलने के लिए ऊपर की ओर एक गोलाकार चुंबकीय क्षेत्र बनाता है।

सामान्यतः चार विद्युत चुम्बक होते हैं, उन्हें एक वर्ग में रखा जाता है, दो सममित चुम्बक एक युग्म होते हैं, और उनका चुंबकीय क्षेत्र सदैव विपरीत होता है। हॉल इफ़ेक्ट सेंसर और सर्किट विद्युत चुम्बकों को नियंत्रित करते हैं। हम विद्युत चुम्बकों में विद्युत धारा प्रवाहित करके उनमें विपरीत ध्रुव बनाते हैं।

तैरता हुआ भाग

भाग में आधार के ऊपर तैरने वाला एक चुंबक शामिल है जो एक छोटे पौधे के बर्तन या अन्य वस्तुओं को ले जा सकता है।

शीर्ष पर स्थित चुम्बक निचले चुम्बकों के चुंबकीय क्षेत्र द्वारा ऊपर उठाया जाता है, क्योंकि उनके ध्रुव समान होते हैं। हालाँकि, एक नियम के रूप में, यह गिरता है और एक दूसरे को आकर्षित करता है। चुंबक के शीर्ष को पलटने और गिरने से रोकने के लिए, इलेक्ट्रोमैग्नेट हॉल इफेक्ट सेंसर की बदौलत तैरते हिस्से को संतुलित करने के लिए धक्का देने या खींचने के लिए चुंबकीय क्षेत्र बनाएंगे। विद्युत चुम्बकों को दो अक्षों X और Y द्वारा नियंत्रित किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप शीर्ष चुम्बक संतुलित और तैरता रहता है।

विद्युत चुम्बकों को नियंत्रित करना आसान नहीं है और इसके लिए पीआईडी ​​नियंत्रक की आवश्यकता होती है, जिस पर अगले चरण में विस्तार से चर्चा की गई है।

चरण 2: पीआईडी ​​नियंत्रक (पीआईडी)

विकिपीडिया से: "आनुपातिक-अभिन्न-व्युत्पन्न (पीआईडी) नियंत्रक फीडबैक के साथ नियंत्रण लूप में एक उपकरण है। सिस्टम में उपयोग किया जाता है स्वचालित नियंत्रणक्षणिक प्रक्रिया की आवश्यक सटीकता और गुणवत्ता प्राप्त करने के लिए एक नियंत्रण संकेत उत्पन्न करना। पीआईडी ​​नियंत्रक एक नियंत्रण संकेत उत्पन्न करता है, जो तीन शब्दों का योग है, जिनमें से पहला इनपुट सिग्नल और सिग्नल के बीच अंतर के समानुपाती होता है। प्रतिक्रिया(बेमेल संकेत), दूसरा बेमेल संकेत का अभिन्न अंग है, तीसरा बेमेल संकेत का व्युत्पन्न है।"

सरल शब्दों में: "पीआईडी ​​नियंत्रक मापे गए [इनपुट] और वांछित सेटिंग के बीच अंतर के रूप में" त्रुटि "मान की गणना करता है। नियंत्रक [आउटपुट] को समायोजित करके त्रुटि को कम करने का प्रयास करता है।"

तो आप पीआईडी ​​को बताएं कि क्या मापना है (इनपुट), आप कौन सा मूल्य चाहते हैं, और एक वेरिएबल जो आउटपुट के रूप में उस मूल्य को प्राप्त करने में मदद करेगा। फिर पीआईडी ​​नियंत्रक इनपुट को सेटिंग के बराबर बनाने के लिए आउटपुट को समायोजित करता है।

उदाहरण के लिए: एक कार में हमारे तीन मान (इनपुट, सेटअप, आउटपुट) होंगे - क्रमशः गति, वांछित गति और गैस पेडल कोण।

इस प्रोजेक्ट में:

1. इनपुट हॉल सेंसर से वर्तमान वास्तविक समय मूल्य है, जिसे लगातार अपडेट किया जाता है क्योंकि फ्लोटिंग चुंबक की स्थिति वास्तविक समय में बदल जाएगी।
2. सेट मान हॉल सेंसर से प्राप्त मान है, जिसे तब मापा जाता है जब तैरता हुआ चुंबक चुंबक आधार के केंद्र में संतुलन की स्थिति में होता है। यह सूचकांक निश्चित है और समय के साथ बदलता नहीं है।
3. आउटपुट सिग्नल विद्युत चुम्बकों को नियंत्रित करने की गति है।

PID लाइब्रेरी लिखने के लिए Arduino समुदाय को धन्यवाद, जिसका उपयोग करना बहुत आसान है। Arduino PID के बारे में अधिक जानकारी आधिकारिक Arduino वेबसाइट पर उपलब्ध है। हमें Arduino के अंतर्गत PID नियंत्रकों की एक जोड़ी का उपयोग करने की आवश्यकता है, एक X-अक्ष के लिए और दूसरा Y-अक्ष के लिए।

चरण 3: सहायक उपकरण

पाठ के लिए घटकों की सूची अच्छी निकली। नीचे उन घटकों की सूची दी गई है जिन्हें आपको इस परियोजना के लिए खरीदना चाहिए, सुनिश्चित करें कि शुरू करने से पहले आपके पास सब कुछ है। कुछ घटक बहुत लोकप्रिय हैं और आपको उनके अपने गोदाम या घर में मिलने की संभावना है।

चरण 4: उपकरण

यहां सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले उपकरणों की एक सूची दी गई है:

• सोल्डरिंग आयरन
• हाथ आरी
• मल्टीमीटर
• छेद करना
• ऑसिलोस्कोप (वैकल्पिक, आप मल्टीमीटर का उपयोग कर सकते हैं)
• बेंच ड्रिल
• गरम गोंद
• चिमटा

चरण 5: LM324 Op-amp, L298N ड्राइवर और SS495a

LM324 ऑप-एम्प

ऑपरेशनल एम्पलीफायर (ऑप-एम्प्स) आज उपयोग में आने वाले सबसे महत्वपूर्ण, व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले और बहुमुखी सर्किट में से एक हैं।

हम हॉल सेंसर से सिग्नल को बढ़ाने के लिए एक ऑपरेशनल एम्पलीफायर का उपयोग करते हैं, जिसका उद्देश्य संवेदनशीलता को बढ़ाना है ताकि Arduino चुंबकीय क्षेत्र में परिवर्तन का आसानी से पता लगा सके। एम्पलीफायर से गुजरने के बाद, हॉल सेंसर के आउटपुट में कुछ mV का परिवर्तन, Arduino में कई सौ इकाइयों द्वारा बदल सकता है। पीआईडी ​​नियंत्रक के सुचारू और स्थिर संचालन को सुनिश्चित करने के लिए यह आवश्यक है।

हमने जो सामान्य ऑप amp चुना है वह LM324 है, यह सस्ता है और आप इसे किसी भी इलेक्ट्रॉनिक्स स्टोर पर खरीद सकते हैं। LM324 में 4 आंतरिक एम्पलीफायर हैं जो इसे लचीले ढंग से उपयोग करने की अनुमति देते हैं, हालांकि इस परियोजना में केवल दो एम्पलीफायरों की आवश्यकता है: एक एक्स-अक्ष के लिए और दूसरा वाई-अक्ष के लिए।

L298N मॉड्यूल

L298N डुअल एच-ब्रिज का उपयोग आमतौर पर दो मोटरों की गति और दिशा को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है डीसीया आसानी से एक द्विध्रुवी का प्रबंधन करता है स्टेपर मोटर. L298N का उपयोग 5 से 35 VDC तक की मोटरों के साथ किया जा सकता है।

इसमें एक अंतर्निर्मित 5V नियामक भी है, इसलिए यदि आपूर्ति वोल्टेज 12V तक है, तो आप बोर्ड से 5V बिजली आपूर्ति भी कनेक्ट कर सकते हैं।

यह प्रोजेक्ट दो जोड़ी सोलनॉइड कॉइल्स को चलाने के लिए L298N का उपयोग करता है और 5V आउटपुट का उपयोग करता है Arduino बिजली की आपूर्तिऔर एक हॉल सेंसर।

मॉड्यूल पिनआउट:

• आउट 2: विद्युत चुम्बकों की जोड़ी X
• आउट 3: वाई सोलनॉइड जोड़ी
• इनपुट पावर: DC 12V इनपुट
• जीएनडी: ग्राउंड
• 5v आउटपुट: 5v के लिए Arduino सेंसरऔर हॉल
• EnA: आउटपुट 2 के लिए PWM सिग्नल सक्षम करता है
• In1: आउटपुट 2 के लिए सक्षम करें
• In2: आउट 2 के लिए सक्षम करें
• In3: आउटपुट 3 के लिए सक्षम करें
• In4: आउटपुट 3 के लिए सक्षम करें
• एनबी: आउट3 के लिए पीडब्लूएम सिग्नल सक्षम करता है

Arduino से कनेक्ट करना: हमें EnA और EnB पिन में 2 जंपर्स हटाने होंगे, फिर 6 पिन In1, In2, In3, In4, EnA, EnB को Arduino से कनेक्ट करना होगा।

SS495a हॉल सेंसर

SS495a एनालॉग आउटपुट वाला एक लीनियर हॉल सेंसर है। कृपया एनालॉग आउटपुट और डिजिटल आउटपुट के बीच अंतर पर ध्यान दें, आप इस प्रोजेक्ट में डिजिटल आउटपुट वाले सेंसर का उपयोग नहीं कर सकते हैं, इसमें केवल दो अवस्थाएं 1 या 0 हैं, इसलिए आप चुंबकीय क्षेत्र के आउटपुट को माप नहीं सकते हैं।

एनालॉग सेंसर के परिणामस्वरूप 250 से Vcc की वोल्टेज रेंज होगी, जिसे आप Arduino के एनालॉग इनपुट का उपयोग करके पढ़ सकते हैं। एक्स और वाई दोनों अक्षों में चुंबकीय क्षेत्र को मापने के लिए, दो हॉल सेंसर की आवश्यकता होती है।

चरण 6: एनडीएफईबी (नियोडिमियम आयरन बोरॉन) नियोडिमियम मैग्नेट

विकिपीडिया से: "नियोडिमियम - रासायनिक तत्व, एक दुर्लभ पृथ्वी धातु जो सुनहरे रंग के साथ चांदी-सफेद रंग की होती है। लैंथेनाइड समूह से संबंधित है। हवा में आसानी से ऑक्सीकृत हो जाता है। इसकी खोज 1885 में ऑस्ट्रियाई रसायनज्ञ कार्ल एउर वॉन वेल्सबैक ने की थी। इसका उपयोग विमान और रॉकेट उत्पादन के लिए एल्यूमीनियम और मैग्नीशियम के साथ मिश्र धातुओं के एक घटक के रूप में किया जाता है।"

नियोडिमियम एक धातु है जो लौहचुंबकीय है (विशेष रूप से, यह एंटीलौहचुंबकीय गुण प्रदर्शित करती है), जिसका अर्थ है कि, लोहे की तरह, इसे चुंबक बनाने के लिए चुंबकित किया जा सकता है। लेकिन इसका क्यूरी तापमान 19K (-254°C) है, इसलिए शुद्ध फ़ॉर्मइसका चुंबकत्व केवल अत्यंत कम तापमान पर ही प्रकट होता है। हालाँकि, लोहे जैसे संक्रमण धातुओं वाले नियोडिमियम यौगिकों में क्यूरी तापमान कमरे के तापमान से काफी ऊपर हो सकता है और नियोडिमियम मैग्नेट बनाने के लिए उपयोग किया जाता है।

स्ट्रांग शब्द का प्रयोग नियोडिमियम चुंबक का वर्णन करने के लिए किया जाता है। आप फ़ेराइट चुम्बकों का उपयोग नहीं कर सकते क्योंकि उनका चुम्बकत्व बहुत कमज़ोर है। नियोडिमियम मैग्नेट फेराइट मैग्नेट की तुलना में बहुत अधिक महंगे हैं। छोटे चुम्बकों का उपयोग आधार के लिए किया जाता है, बड़े चुम्बकों का उपयोग तैरते/उड़ने वाले भाग के लिए किया जाता है।

ध्यान! नियोडिमियम मैग्नेट का उपयोग करते समय आपको सावधान रहने की आवश्यकता है, क्योंकि उनका मजबूत चुंबकत्व आपको नुकसान पहुंचा सकता है, या वे आपकी हार्ड ड्राइव या अन्य का डेटा तोड़ सकते हैं। इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों, जो चुंबकीय क्षेत्र से प्रभावित होते हैं।

सलाह! आप दो चुम्बकों को क्षैतिज रूप से खींचकर अलग कर सकते हैं, आप उन्हें विपरीत दिशा में अलग नहीं कर सकते क्योंकि उनका चुंबकीय क्षेत्र बहुत मजबूत है। वे बहुत नाजुक भी होते हैं और आसानी से टूट जाते हैं।

चरण 7: आधार तैयार करना

हमने एक छोटे टेराकोटा पॉट का उपयोग किया, जिसका उपयोग आमतौर पर रसीला या कैक्टस उगाने के लिए किया जाता है। यदि उपयुक्त हो तो आप चीनी मिट्टी के बर्तन या लकड़ी के बर्तन का भी उपयोग कर सकते हैं। बर्तन के तल में एक छेद बनाने के लिए 8 मिमी ड्रिल बिट का उपयोग करें, जिसका उपयोग डीसी सॉकेट को पकड़ने के लिए किया जाता है।

चरण 8: फ्लोटिंग भाग की 3डी प्रिंटिंग

यदि आपके पास 3डी प्रिंटर है, तो बढ़िया। आपमें इसके साथ सब कुछ करने की क्षमता है। यदि आपके पास प्रिंटर नहीं है, तो निराश न हों, क्योंकि... आप एक सस्ती 3डी प्रिंटिंग सेवा का उपयोग कर सकते हैं जो अब बहुत लोकप्रिय है।

के लिए लेजर कटिंगफ़ाइलें उपरोक्त संग्रह में भी हैं - फ़ाइल AcrylicLaserCut.dwg (यह ऑटोकैड है)। ऐक्रेलिक भाग का उपयोग मैग्नेट और इलेक्ट्रोमैग्नेट को सहारा देने के लिए किया जाता है, बाकी का उपयोग टेराकोटा पॉट की सतह को कवर करने के लिए किया जाता है।

चरण 9: SS495a हॉल सेंसर मॉड्यूल तैयार करें

पीसीबी लेआउट को दो भागों में काटें, एक भाग हॉल सेंसर को जोड़ने के लिए और दूसरा LM324 सर्किट को जोड़ने के लिए। दो चुंबकीय सेंसर लंबवत रूप से संलग्न करें मुद्रित सर्किट बोर्ड. दो वीसीसी सेंसर पिनों को एक साथ जोड़ने के लिए पतले तारों का उपयोग करें, जीएनडी पिन के साथ भी ऐसा ही करें। आउटपुट संपर्क अलग हैं.

चरण 10: ऑप-एम्प सर्किट

आरेख के अनुसार सॉकेट और रेसिस्टर्स को पीसीबी में मिलाएं, बाद में आसान अंशांकन के लिए दो पोटेंशियोमीटर को एक ही दिशा में रखने पर ध्यान दें। LM324 को सॉकेट से कनेक्ट करें, फिर हॉल सेंसर मॉड्यूल के दो आउटपुट को ऑप-एम्प सर्किट से कनेक्ट करें।

LM324 के दो आउटपुट तारों को Arduino से कनेक्ट करें। L298N मॉड्यूल के 12V इनपुट के साथ 12V इनपुट, L298N मॉड्यूल के 5V आउटपुट से 5V पोटेंशियोमीटर।

चरण 11: विद्युत चुम्बकों को असेंबल करना

इलेक्ट्रोमैग्नेट्स को एक ऐक्रेलिक शीट पर इकट्ठा करें, उन्हें केंद्र के पास चार छेदों में लगाया जाता है। हिलने-डुलने से बचने के लिए पेंच कस लें। चूँकि विद्युत चुम्बक केंद्र में सममित होते हैं, वे हमेशा विपरीत ध्रुवों पर होते हैं, इसलिए विद्युत चुम्बक के अंदर के तार एक साथ जुड़े होते हैं, और विद्युत चुम्बक के बाहर के तार L298N से जुड़े होते हैं।

L298N से कनेक्ट करने के लिए ऐक्रेलिक शीट के नीचे के तारों को आसन्न छेद के माध्यम से खींचें। तांबे का तारएक इंसुलेटेड परत से ढका हुआ है, इसलिए उन्हें एक साथ मिलाने से पहले आपको इसे चाकू से हटाना होगा।

चरण 12: सेंसर मॉड्यूल और मैग्नेट

इलेक्ट्रोमैग्नेट के बीच सेंसर मॉड्यूल को ठीक करने के लिए गर्म गोंद का उपयोग करें, ध्यान दें कि प्रत्येक सेंसर दो इलेक्ट्रोमैग्नेट के साथ वर्गाकार होना चाहिए, एक सामने और दूसरा पीछे। दोनों सेंसरों को यथासंभव केंद्रीय रूप से कैलिब्रेट करने का प्रयास करें ताकि वे ओवरलैप न हों, जो सेंसर को सबसे प्रभावी बना देगा।

अगला कदम ऐक्रेलिक-आधारित मैग्नेट को इकट्ठा करना है। दो D15*4mm मैग्नेट और एक D15*3mm मैग्नेट को एक साथ मिलाकर एक सिलेंडर बनाने से मैग्नेट और इलेक्ट्रोमैग्नेट की ऊंचाई समान हो जाएगी। विद्युत चुम्बकों के जोड़े के बीच चुम्बकों को इकट्ठा करें, ध्यान दें कि आरोही चुम्बकों के ध्रुव समान होने चाहिए।

चरण 13: डीसी पावर जैक और एल298एन 5वी आउटपुट

डीसी पावर सॉकेट को दो तारों से मिलाएं और उपयोग करें हीट सिकुड़न ट्यूब. DC पावर जैक को L298N मॉड्यूल के इनपुट से कनेक्ट करके, इसका 5V आउटपुट Arduino को पावर सप्लाई करेगा।

चरण 14: L298N और Arduino

उपरोक्त चित्र के अनुसार L298N मॉड्यूल को Arduino से कनेक्ट करें:

L298N → Arduino
5वी → वीसीसी
जीएनडी → जीएनडी
ईएनए → 7
बी1 → 6
बी2 → 5
बी3 → 4
बी4 → 3
एनबी → 2

चरण 15: Arduino Pro मिनी प्रोग्रामर

तब से अरुडिनो प्रोमिनी में सीरियल पोर्ट के लिए कोई यूएसबी पोर्ट नहीं है, आपको एक बाहरी प्रोग्रामर कनेक्ट करना होगा। एफटीडीआई बेसिक का उपयोग प्रो मिनी को प्रोग्राम (और पावर) करने के लिए किया जाएगा।

इनडोर पौधे किसी भी कमरे को सजाने, उसे अधिक आरामदायक और सुंदर बनाने का एक सरल और सस्ता तरीका है। लेकिन सबसे साधारण पौधा भी हर किसी की आश्चर्य भरी निगाहों को अपनी ओर आकर्षित कर सकता है अगर इसे उड़ते हुए गमले में लगाया जाए। भिन्न सरल मॉडल, यह न केवल हवा में तैरता है, बल्कि अलग-अलग दिशाओं में घूमता भी है। ऐसे उड़ने वाले बर्तनों की विशेषताओं, साथ ही उनके संचालन के सिद्धांत पर लेख में चर्चा की जाएगी।

निर्माता के बारे में

आज, दो कंपनियां ऐसे इनडोर फ्लोटिंग फूल पेश करती हैं।

• घरेलू ब्रांड लेविटेरा।यह न केवल ग्राहकों को चुनने के लिए कई अलग-अलग पौधों की पेशकश करता है, बल्कि यह खाली फूलों के बर्तन भी प्रदान करता है जिन्हें ग्राहक अपनी इच्छानुसार भर सकते हैं।
• स्वीडिश कंपनी फ़्लाइट.यह ग्राहकों को ऑफर भी देता है विभिन्न किस्में घरों के भीतर लगाए जाने वाले पौधेउड़ते बर्तनों में. इसके अलावा, निर्माता की उत्पाद श्रृंखला में फ्लोटिंग घड़ियाँ भी शामिल हैं।

दोनों निर्माता उच्च गुणवत्ता वाले और अद्वितीय उत्पाद तैयार करते हैं। उनके उत्पादों के बीच का अंतर कीमत के साथ-साथ कॉन्फ़िगरेशन में, या अधिक सटीक रूप से, प्लग-सॉकेट के कनेक्टर में ही निहित है।

विशेषताएँ

हवा में तैरते फूल के गमले अपेक्षाकृत हाल ही में दिखाई दिए रूसी बाज़ारउन्हें नया माना जाता है. उनकी मुख्य विशेषताएं हैं:

• अद्वितीय उपस्थिति;
• गमले में बिल्कुल कोई भी पौधा लगाने की क्षमता;
• कॉम्पैक्ट आकार;
• कंटेनर को न केवल गमले के रूप में, बल्कि फ्लावरपॉट के रूप में भी उपयोग करने की क्षमता;

• स्थायित्व;
• संचालन में सरलता और सुरक्षा।

उपकरण और कनेक्शन

यह उड़ने वाला फ्लावर पॉट कनेक्ट होकर काम करता है विद्युत नेटवर्क. इसके बिना, डिवाइस के अनूठे स्वरूप का आनंद लेना असंभव होगा।

ऐसा बर्तन चुम्बकीय होता है, अर्थात् यह चुम्बक द्वारा हवा में टिका रहता है, जिसे इस रूप में प्रस्तुत किया गया है जटिल सर्किट. वे कंटेनर के नीचे और होल्डिंग स्टैंड की सतह दोनों पर स्थित हैं। जब डिवाइस को आउटलेट में प्लग किया जाता है तो मैग्नेट सक्रिय हो जाते हैं।

निर्माता निम्नलिखित उपकरण प्रदान करता है:

• खड़ा होना;
• विस्तार;
• सॉकेट;
• बर्तन ही;
• पौधारोपण;
• निर्देश पुस्तिका.

फ्लोटिंग पॉट शुरू करने के लिए, आपको पैकेजिंग से स्टैंड को हटाकर एक सपाट सतह पर रखना होगा। फिर आपको कॉर्ड को पावर आउटलेट में प्लग करना चाहिए। इसके बाद, आपको बर्तन को दोनों हाथों से लेना होगा और, प्लेटफ़ॉर्म को छुए बिना, इसे 1 सेमी से अधिक की ऊंचाई पर इसके केंद्र में रखें। यदि सब कुछ सही ढंग से किया जाता है, तो जब आप अपने हाथों को ढीला करते हैं स्वयं हवा में आयोजित किया जाएगा. नियमानुसार इसे 2-3 बार शुरू करना संभव है।

इनडोर पौधों के लिए ऐसा तैरता हुआ पॉट सिर्फ हवा में मंडराता नहीं है और गतिहीन रहता है।यदि आप इसे अपनी उंगलियों से किसी भी दिशा में थोड़ा झुकाते हैं या घुमाते हैं, तो यह दिए गए आंदोलन को तब तक दोहराता रहेगा जब तक कि यह बंद न हो जाए।

यदि सभी परिचालन आवश्यकताओं को पूरा किया जाता है और सावधानी से व्यवहार किया जाता है, तो ऐसे अद्वितीय उपकरण का सेवा जीवन वस्तुतः असीमित है। निर्माता कम से कम 1 वर्ष के निरंतर संचालन की गारंटी देता है।

मॉडलों के प्रकार

निर्माता आज केवल ऐसे घूमने वाले उपकरणों का उत्पादन करते हैं छोटे आकार. एक नियम के रूप में, उनका व्यास 10 सेमी से अधिक नहीं होता है, यह डिवाइस के आंतरिक डिजाइन की जटिलता से समझाया गया है।

रंग सीमा काफी संकीर्ण है.यह केवल 3 रंगों में आता है: सफेद, गहरा भूरा और हल्का बेज। फिर, निर्माताओं के अनुसार, ऐसे बर्तन के कार्य और संचालन सिद्धांत इसकी मुख्य सजावट हैं, इसलिए इसे अतिरिक्त सजावट की आवश्यकता नहीं है।

वर्गीकरण में सतह पर एक छोटे पैटर्न के साथ बस गोल और बहुआयामी दोनों मॉडल शामिल हैं।हालाँकि, सामान्य तौर पर, ऐसे उपकरणों की उपस्थिति न्यूनतम रूप से सजाई जाती है। सब कुछ विशेष रूप से किया जाता है ताकि डिवाइस के संचालन का सिद्धांत मुख्य आकर्षण हो।

यह किन पौधों के लिए उपयुक्त है?

सिद्धांत रूप में, एक चुंबकीय फ्लावरपॉट किसी भी इनडोर फूलों के लिए उपयुक्त है। लेकिन डेवलपर्स स्वयं छोटे पेड़ों या मध्यम आकार के पौधों के लिए ऐसे उपकरण का उपयोग करने की सलाह देते हैं। उनके अनुसार, सर्वोत्तम विकल्पकैनेडियन स्प्रूस, बोन्साई, कैक्टस या रसीला होगा।

आप ऐसे उड़ने वाले बर्तन कहीं भी स्थापित कर सकते हैं - कार्यालयों में, अपार्टमेंट में, या देश में।किसी भी मामले में, ऐसा उपकरण किसी भी फूलों के बगीचे या कमरे का मुख्य आकर्षण बन जाएगा।

उड़ने वाले बर्तन की विशेषताओं और संचालन के सिद्धांतों की जानकारी के लिए, निम्नलिखित वीडियो देखें।