Dispositivo de levitação eletromagnética faça você mesmo

Este dispositivo de levitação eletromagnética é muito legal para construir um projeto antigravidade que é emocionante e interessante de assistir. O dispositivo pode fazer algo flutuar sem nenhum suporte visível, é como um objeto nadando no espaço livre ou no ar. Para fazer este dispositivo funcionar, você precisa atrair um objeto usando o eletroímã, mas quando estiver muito próximo do eletroímã, o eletroímã deve se desativar e o objeto atraído deve cair devido à gravidade e atrair novamente o objeto em queda antes que ele caia completamente devido à gravidade e este processo continua. O projeto é semelhante à nossa Levitação Acústica Ultrassônica, mas aqui em vez de usar ondas ultrassônicas, usaremos ondas eletromagnéticas.

Agora voltando ao conceito, não é possível para um ser humano ligar e desligar o eletroímã porque esse processo de comutação deve ocorrer muito rápido e em um intervalo especificado. Portanto, construímos um circuito de comutação, que controla o eletroímã para obter a flutuação eletromagnética.

Componente necessário

S.Não	Peças / Nome do Componente	Tipo / Modelo / Valor	Quantidade
1	Sensor de efeito Hall	A3144	1
2	Transistor Mosfet	Irfz44N	1
3	Resistência	330 ohm	1
4	Resistência	1k	1
5	LED indicador	5mm qualquer cor	1
6	Diodo	IN4007	1
7	Fio magnético de calibre 26 ou 27	0,41 a 0,46 mm	1kg ou mais
8	Placa pontilhada Vero	Pequeno	1

Diagrama de Circuito de Levitação Magnética

O esquema completo de levitação magnética pode ser encontrado abaixo. Como você pode ver, ele consiste apenas em alguns componentes normalmente disponíveis.

Os principais componentes deste circuito de levitação magnética DIY são o sensor de efeito Hall e o transistor MOSFET e uma bobina eletromagnética. Anteriormente, usamos bobinas eletromagnéticas para construir outros projetos interessantes, como uma bobina Mini Tesla, uma pistola de bobina eletromagnética, etc.

Usamos o Mosfet do canal N Irfz44N para primeiro ligar e desligar os eletroímãs. Irfz44n / qualquer MOSFET de canal N ou transistor potente semelhante (NPN) pode ser usado para esta finalidade, que tem capacidade de manipulação de alta corrente como TIP122 / 2N3055, etc. O transistor Irfz44N é escolhido porque é comumente usado com projetos de microcontrolador operado por 5V e é facilmente disponível nos mercados locais. Por outro lado, ele tem capacidade de manuseio de corrente de dreno 49A a 25 graus de temperatura. Ele pode ser usado com uma ampla gama de tensões.

Primeiro, experimentei e testei o circuito e todo o projeto na configuração de 12 volts, mas descobri que minha bobina eletromagnética e o MOSFET estavam ficando extremamente quentes, então tive que voltar para 5v. Não notei nenhuma diferença ou problema acontecendo, e o MOSFET e a bobina estavam na temperatura normal. Além disso, não havia necessidade de dissipador de calor para o Mosfet.

O resistor R1 é usado para manter a tensão do pino da porta do MOSFET alta (como um resistor pull-up) para obter a tensão de limite adequada ou a tensão de disparo. Mas quando os ímãs de neodímio estão próximos do sensor de efeito Hall montado no centro (no meio dos eletroímãs) ou os ímãs de neodímio estão dentro da faixa do sensor de efeito Hall, nosso circuito deve fornecer saída negativa para o pino de porta MOSFET. Como resultado, obtém quedas de tensão do pino / pino de controle, a saída do pino de drenagem do MOSFET para o LED indicador e o eletroímã também cai e fica desabilitado. Quando os objetos fixados com ímãs de neodímio caem ou caem por causa da gravidade, os ímãs de neodímio sairão do alcance do sensor de efeito Hall e agora o sensor de efeito Hall não fornece nenhuma saída.O pino da porta do MOSFET torna-se alto e rapidamente acionado (para pino de controle de resistência R1 / pino da porta já alto) energiza a bobina eletromagnética rapidamente e atrai o objeto conectado com ímãs de neodímio. Este ciclo continua e os objetos permanecem pendurados.

A resistência R2 330ohm é usada para acender o LED a 5 V (LED indicador) e limita o fluxo de tensão e corrente para proteção do LED. O diodo D1 nada mais é que um diodo de bloqueio de feedback usado em cada dispositivo de bobina como um relé para bloqueio de tensão de feedback reverso.

Construindo o Circuito de Levitação Magnética

Comece construindo a bobina para o eletroímã. Para fazer o eletroímã do poço de ar, primeiro você precisa fazer uma estrutura ou corpo para os eletroímãs. Para isso pegue uma caneta velha de cerca de 8 mm de diâmetro que já tem um orifício central (no meu caso, medi o diâmetro na escala Vernier). Marque o comprimento necessário com um marcador permanente e corte em aproximadamente 25 mm de comprimento.

Em seguida, pegue um pequeno pedaço de papelão / qualquer material de papel duro de qualidade ou você pode usar plexiglass e cortar duas peças de diâmetro de enrolamento de cerca de 25 mm de comprimento com um orifício central, conforme mostrado na imagem abaixo.

Fixe tudo com a ajuda do "feviquick" ou com a ajuda de alguma cola forte. Finalmente, o quadro deve ser assim.

Se você for muito preguiçoso para construir isso, você pode pegar um suporte de fio de solda antigo.

A moldura do eletroímã está pronta. Agora vá para a fabricação de uma bobina eletromagnética. Primeiro, faça um pequeno furo em um lado do diâmetro do enrolamento e fixe o fio. Comece a enrolar o eletroímã e verifique se ele dá cerca de 550 voltas. Cada camada é separada por fita de violoncelo ou outros tipos de fita. Se você tem preguiça de fazer seus eletroímãs (no meu caso, eu fiz meus eletroímãs que também têm a vantagem de trabalhar com 5v), você pode tirá-lo do relé de 6 V ou 12 V, mas tome cuidado para que o seu o sensor de efeito Hall A3144 aceita apenas 5 V no máximo. Portanto, você precisa usar um IC regulador de tensão LM7805 para fornecer energia ao seu sensor de efeito Hall.

Quando sua bobina eletroímã com núcleo de ar central estiver pronta, mantenha-a de lado e vá para a etapa 2. Organize todos os componentes e solda-os na placa Vero, como você pode ver nas fotos aqui.

Para fixar a bobina eletromagnética e a configuração do sensor de efeito Hall, um suporte é necessário por causa do alinhamento do estado da bobina e a configuração do sensor é importante para a suspensão estável do objeto em direção à força da gravidade. Arrumei dois pedaços de cano, papelão e um pequeno pedaço de invólucro de fiação de PVC. Para marcar o comprimento necessário, usei um marcador permanente e para cortar, usei uma serra manual e uma faca. E consertou tudo com a ajuda de cola e pistola de cola.

Faça um furo no meio do invólucro da fiação de PVC e fixe a bobina com a ajuda de cola. Depois disso, dobre o sensor. Coloque dentro do orifício da bobina eletromagnética. Lembre-se de que a distância do objeto suspenso (preso com ímãs de neodímio) à bobina eletromagnética depende de quanto o sensor é empurrado para dentro do orifício central do eletroímã. O sensor de efeito Hall tem uma distância de detecção específica, que deve estar dentro da faixa de atração eletromagnética para pendurar os objetos perfeitamente. Nosso dispositivo de levitação eletromagnética caseiro agora está pronto para a ação.

Trabalhando e testando o circuito de levitação magnética

Fixe a placa de controle com papelão usando fita adesiva de ambos os lados. Faça uma boa fiação com a estrutura do suporte com a ajuda de uma braçadeira. Faça todas as conexões com o circuito de controle. Coloque o sensor dentro do orifício central do eletroímã. Ajuste a posição perfeita do sensor de efeito Hall dentro do eletroímã e defina a distância máxima entre o eletroímã e os ímãs de neodímio. A distância pode variar dependendo do seu poder de atração do eletroímã. Ligue-o a partir de um carregador móvel de 5 V 1 Amp ou 2 Amp e faça o primeiro teste de funcionamento do projeto.

Observe alguns pontos importantes com atenção sobre este projeto de levitação eletromagnética. O alinhamento da bobina e da configuração do sensor é essencial. Portanto, é necessário pendurar os objetos de forma estável e em linha reta para a força da gravidade. Um sistema estável significa que algo está equilibrado. Como exemplo, considere uma vara longa presa de cima. É estável e pendurado em direção à gravidade. Se você empurrar o fundo para longe da posição para baixo, a gravidade tenderá a puxá-lo de volta para a posição estável. Portanto, a partir deste exemplo, você entende claramente como é vital o alinhamento direto da bobina e do sensor. É importante pendurar o objeto reto por muito tempo sem cair, por isso nos destacamos por este projeto. Para sua melhor compreensão,Eu criei um diagrama de blocos para mostrar a importância de uma suspensão estável e como o sensor e a bobina devem ser montados para obter um desempenho excelente.

• Se você quiser aumentar a distância de objetos pendurados no eletroímã, deve aumentar a faixa de potência e atração do eletroímã e alterar a disposição / posição do sensor.
• Se você quiser pendurar objetos maiores, terá que aumentar a potência eletromagnética. Para isso, você precisa aumentar o MEDIDOR do fio magnético e o número de voltas e também é necessário um maior número de ímãs de neodímio presos a objetos pendurados.
• O eletroímã maior consome mais corrente e meu circuito está funcionando atualmente em apenas 5 V, mas em alguns casos, pode haver uma necessidade de aumentar a tensão dependendo do parâmetro da bobina.
• Se você usar uma bobina de relé de 12 V ou qualquer bobina eletromagnética poderosa de alta tensão, não se esqueça de usar um regulador de tensão LM7805 para o sensor de efeito Hall A3144.

A imagem abaixo mostra como nosso projeto funciona na conclusão. Espero que você tenha entendido o tutorial e aprendido algo útil.

Você também pode conferir o funcionamento completo deste projeto no vídeo anexado abaixo. Se você tiver alguma dúvida, pode deixá-la na seção de comentários abaixo ou pode usar nossos fóruns para outras questões técnicas.