Levitron analógico en PWM. Creamos un efecto de levitación utilizando un Arduino Levitron sobre imanes permanentes con nuestras propias manos.
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Principio de funcionamiento: en este circuito, se genera una fuerza de atracción entre un electroimán y un imán permanente. La posición de equilibrio es inestable y por lo tanto se utiliza el sistema. Control automático y gestión. El sensor de control es un sensor de posición controlado magnéticamente basado en el efecto Hall MD1. Está ubicado en el centro del extremo de la bobina y está asegurado. La bobina está enrollada con alambre barnizado de 0,35-04 mm y tiene unas 550 vueltas. El LED HL1 indica mediante su brillo que el circuito está funcionando. El diodo D1 asegura la velocidad de la bobina.
El esquema funciona de la siguiente manera. Cuando se enciende, la corriente fluye a través de la bobina, lo que crea un campo magnético y atrae el imán. Para evitar que el imán se dé la vuelta, se estabiliza colocándole algo desde abajo. El imán despega y es atraído por el electroimán, pero cuando el imán entra en el alcance del sensor de posición (MD1), lo apaga con su campo magnético. El sensor, a su vez, envía una señal a un transistor que apaga el electroimán. El imán cae. Al salir de la zona de sensibilidad del sensor, el electroimán se enciende nuevamente y el imán vuelve a ser atraído por el electroimán. Por tanto, el sistema oscila continuamente alrededor de un punto determinado.
Esquema:
Para el montaje necesitamos:
1) resistencias 270Ohm y 1kOhm (0,125W)
2) transistorIRF 740
3) LED
4) diodo 1N4007
5) Sensor de pasillo AH443
6) placa de desarrollo
7) alambre barnizado 0,35-0,4 mm
+ estuche, soldador, etc.
Esquema:
Montamos la bobina. El marco se puede hacer con una fina lámina de fibra de vidrio y un rotulador viejo.
Recorte: (tamaño aproximado de la bobina: altura - 22 mm, diámetro - 27 mm)
Pegar juntos:
Damos aproximadamente 550 vueltas: (alambre barnizado de 0,35-0,4 mm, a granel, pero intentamos enrollarlo más o menos uniformemente)
Soldar el tablero de control: (usé un miniJack normal de 3,5 mm como conector de alimentación)
Tsokolevka:
Para facilitar el montaje, puede utilizar conectores de clavija:
Cortamos todos los agujeros necesarios en el cuerpo:
Pongamos todo en su lugar:
Ahora necesitas hacer un soporte para la bobina:
Lo atornillamos al cuerpo y fijamos la bobina:
Así es como debe doblar el sensor Hall y soldarle los cables:
Conectemos todo al montón:
Después de sacar el imán, debemos determinar en qué lado orientarlo hacia el electroimán. Para ello, colocamos y fijamos temporalmente el sensor Hall en la parte inferior de la bobina. Encendemos el Levitron (el LED debería encenderse) y acercamos el imán. Si es atraído por la bobina, entonces el imán está orientado correctamente, pero si el campo magnético de la bobina lo empuja hacia afuera, entonces el imán debe girarse. Es necesario colocar algo liviano en la parte inferior del imán. En mi caso es un LED.
Al mover el sensor Hall conseguimos un vuelo estacionario estable a la máxima distancia de la bobina. Arreglemoslo:
Levitron, como saben, es una peonza que gira en el aire sobre una caja en la que funciona una fuente. campo magnético. Puedes fabricar un Levitron a partir de un sensor de pasillo popular.
¿Qué es Levitrón?
¡ATENCIÓN! ¡Se ha encontrado una forma completamente sencilla de reducir el consumo de combustible! ¿No me crees? Un mecánico de automóviles con 15 años de experiencia tampoco lo creyó hasta que lo probó. ¡Y ahora ahorra 35.000 rublos al año en gasolina!
Levitron es un juguete. De nada sirve comprarlo si conoces las opciones de fabricación. dispositivo casero. No habrá nada complicado en el diseño de un Levitron de este tipo, si lo hay. sensor regular Hall, por ejemplo, comprado para un distribuidor de automóviles y dejado para uso futuro.
Debes saber que el efecto de levitación siempre se observa en una zona bastante estrecha. Estas realidades limitan un poco la libertad de acción de los artesanos; sin embargo, con paciencia y tiempo, siempre se puede configurar Levitron de manera eficiente y efectiva. Prácticamente no se caerá ni saltará.
Levitron del sensor hall
Levitron para sensor Hall y la idea de su fabricación es sencilla, como todo ingenioso. Gracias a la fuerza del campo magnético, un trozo de cualquier material con propiedades electromagnéticas se eleva en el aire.
Para crear el efecto de “flotar”, flotando en el aire, la conexión se realiza con alta frecuencia. En otras palabras, el campo magnético parece levantar y arrojar el material.
El diseño del dispositivo es demasiado simple, e incluso un escolar que no haya asistido en vano a lecciones de física podrá construir todo por su cuenta.
- Necesita un LED (su color se selecciona según las preferencias individuales).
- Transistores RFZ 44N (aunque cualquier dispositivo de campo cercano a estos parámetros servirá).
- Diodo 1N 4007.
- Resistencias de 1 kOhm y 330 Ohm.
- En realidad, el propio sensor Hall (A3144 u otro).
- Hilo de cobre para enrollar de 0,3-0,4 mm (unos 20 metros serán suficientes).
- Imán de neodimio en forma de pastilla de 5x1 mm.
- Cargador de 5 voltios diseñado para teléfonos móviles.
Ahora en detalle sobre cómo se realiza el montaje:
- Se fabrica un marco para el electroimán con exactamente los mismos parámetros que en la foto. 6 mm es el diámetro, unos 23 mm es la longitud del enrollado, 25 mm es el diámetro de las mejillas con un margen. El marco está hecho de cartón y una hoja de cuaderno normal, utilizando superpegamento.
- Fin alambre de cobre se fija en la bobina y luego se realiza el bobinado (aproximadamente 550 vueltas). No importa en qué dirección lo enrolles. El otro extremo del cable también está fijo, la bobina por ahora se deja a un lado.
- Soldamos todo según el diagrama.
- El sensor Hall se suelda a los cables y luego se coloca en la bobina. Debe insertarlo dentro de la bobina y asegurarlo con medios improvisados.
Atención. La zona sensible del sensor (se puede determinar en la documentación del sensor Hall) debe mirar paralela al suelo. Por lo tanto, antes de insertar el sensor en la bobina, se recomienda doblar un poco este lugar.
- La bobina se suspende y se le suministra energía a través de una placa previamente soldada. La bobina se fija mediante un trípode.
Ahora puedes comprobar cómo funciona Levitron. Cualquier material electrificado se puede llevar a la bobina desde abajo. Será atraído por la bobina o repelido, dependiendo de la polaridad. Pero necesitamos que el material cuelgue en el aire, que flote. Este será el caso si la forma del material no es demasiado pequeña en relación con la bobina.
Nota. Si el imán en forma de tableta es pequeño, no levitará de manera muy efectiva. Puede caer. Para eliminar errores en el trabajo, debe desplazar el centro de gravedad del material hacia abajo; una hoja de papel común servirá como carga.
En cuanto al LED, no es necesario instalarlo. Por otro lado, si quieres más efecto, puedes organizar un espectáculo a contraluz.
Levitron casero en versión clásica sin sensor
Como puede ver, gracias a la presencia de un sensor Hall, fue posible crear un juguete bastante impresionante. Sin embargo, esto no significa en absoluto que no se pueda hacer sin un sensor. Por el contrario, un Levitron casero en la versión clásica es simplemente un imán grande del altavoz (13-15 cm de diámetro) y un anillo magnético pequeño para la parte superior (2-3 cm de diámetro), sin utilizar ningún sensor.
El eje de la tapa suele estar hecho de bolígrafo viejo o lápiz. Lo principal es que la varilla se selecciona de modo que encaje perfectamente en el centro del anillo magnético. Luego se corta la parte sobrante del mango (de unos 10 cm de largo junto con el imán adjunto para la parte superior, que es lo que necesitas).
El esquema de fabricación clásico de Levitron también implica la presencia de una docena de arandelas diferentes cortadas de papel grueso. ¿Para qué se necesitan? Si en el caso descrito anteriormente también se utilizó papel, y como recordamos, para desplazar el centro de gravedad hacia abajo o, más simplemente, para ajustarlo. Es lo mismo aqui. Se necesitarán arandelas para un ajuste ideal de la parte superior (si es necesario, se colocan después del anillo magnético en la varilla).
Atención. Para que una tapa casera levita perfectamente, además de ajustarla con arandelas, es necesario no equivocarse con la polaridad. En otras palabras, instale el anillo magnético coaxialmente con el imán grande.
Pero eso no es todo. Tanto en el primer caso (utilizando un sensor Hall) como en el segundo, es necesario conseguir la uniformidad ideal de la fuente de atracción. En otras palabras, colocar un imán grande en una superficie ideal superficie plana. Para lograr esto, utilice posavasos de madera de varios espesores. Si el imán no está nivelado, se colocan soportes en un lado o en varios lados, ajustando así la uniformidad.
Levitrones de plataforma
El circuito de plataforma de Levitron se diferencia, por regla general, por la presencia no de uno, sino de varios imanes fuente. En este caso, el material que flota en el aire o una peonza tenderá a caer sobre uno de los imanes, moviéndose con eje vertical. Para evitar esto, es necesario poder ajustar la zona central de atracción y hacerlo con perfecta precisión.
Y aquí vienen al rescate esas mismas bobinas, con un sensor Hall insertado en su interior. Dejemos que haya dos de esas bobinas y deben colocarse exactamente en el medio de la plataforma, entre los imanes. En el diagrama se verá así (1 y 2 son imanes).
Del diagrama queda claro que el propósito de controlar las bobinas es crear una fuerza horizontal, un centro de gravedad. Esta fuerza se llama formalmente Fss y se dirige hacia el eje de equilibrio cuando ocurre un desplazamiento, indicado en el diagrama como X.
Si conectas las bobinas de manera que el pulso cree una zona con polaridad inversa, puedes solucionar el problema con el offset. Cualquier físico lo confirmará.
Cualquier reproductor de DVD antiguo se puede utilizar como carcasa para la plataforma de diseño Levitron. Se le quita todo el “interior”, se le instalan imanes y bobinas y, por motivos de belleza, se cierra la parte superior con una práctica tapa de material fino, que se puede material transparente(transmisión de campo magnético).
Los sensores Hall deben sobresalir a través de los orificios de la plataforma y deben soldarse a las patas enderezadas de los conectores.
En cuanto a los imanes, estos pueden ser elementos redondos 4 mm de espesor. Es deseable que uno de los imanes tenga un diámetro mayor que el segundo. Por ejemplo, 25 y 30 mm.
También hay versiones más complejas de Levitrons, hechas según el esquema de hacer girar una peonza ubicada dentro de un pequeño globo. Estos Levitrons también se pueden construir utilizando sensores Hall, componentes eficaces que han supuesto toda una revolución en la industria del automóvil y otras áreas de la actividad humana.
¡Aquí te contamos y mostramos cómo hacer un Levitron genial con tus propias manos!
Me vi obligado a montar esta manualidad en la universidad :)
Lo hice junto con un compañero de clase, cuya tarea era hacer un caso loco, y para mí, el relleno electrónico.
Qué bien resultó todo: juzgue usted mismo, escriba comentarios, será interesante leerlo y discutirlo.
No recuerdo exactamente cómo se nos ocurrió la idea de hacer un Levitron, el tema de la artesanía era la forma libre. El diseño parece simple, pero llama la atención.
En general, Levitron en sí es un dispositivo que soporta cualquier objeto en un medio que no entra en contacto con ninguna superficie excepto a través del aire. También funcionará en el vacío.
EN en este caso la electrónica hace que un imán flote, y el imán ya se puede pegar, por ejemplo, a una lata de una bebida sabrosa y económica :)
Si buscas en Internet con atención, puedes ver muchas cosas. diferentes opciones Levitrón electromagnético, por ejemplo:
Se pueden dividir en suspendidos y repulsivos. Si en el primer caso es necesario simplemente compensar la fuerza de gravedad, entonces en el segundo también hay un desplazamiento en el plano horizontal, ya que según el teorema de Earnshaw, “toda configuración de equilibrio cargos puntuales inestables si nada actúa sobre ellos excepto las fuerzas de atracción y repulsión de Coulomb." - cita de wiki.
De esto se deduce que un levitrón suspendido es más fácil de fabricar y configurar, si es necesario. No quería molestarme demasiado, así que para la universidad hicieron un Levitron colgante, del que se habla aquí, y yo ya hice uno repulsivo para mi amado :) Se escribirá sobre ello en otro artículo. Un poco más tarde eliminaré este texto y le proporcionaré un enlace aquí. Funciona muy bien, pero también tiene sus desventajas.
A su vez, todos los levitrones colgantes también se pueden dividir en digitales y analógicos según el método para mantener un objeto a la misma distancia. Y según el tipo de sensores, se pueden dividir en ópticos, electromagnéticos, de sonido y, probablemente, todo.
Es decir, recibimos una señal analógica sobre la distancia del imán al Levitron y ajustamos digitalmente la fuerza de influencia sobre el imán. Alta tecnología, sin embargo.
La idea en sí fue tomada del sitio web geektimes y placa de circuito impreso Ya fue hecho personalmente para nuestro conjunto de piezas. También en el proyecto original se utilizaron sensores SS49 de tres terminales, pero los plazos fueron muy ajustados, eran, por decirlo suavemente, excesivamente caros ($4 por pieza versus $6 por 10 piezas en China - enlace, por ejemplo), por lo que Se utilizaron sensores Hall de cuatro terminales. Tuve que cambiar el circuito y hacer adiciones estructurales al dispositivo. Además, para mayor alarde, se agregó un bloque de LED que se encienden suavemente cuando se levanta un imán, es decir, cuando el Levitron comienza a funcionar y se apaga suavemente cuando se retira el imán. Todo esto quedará reflejado en el diagrama.
En realidad, el circuito Levitron con sensores de cuatro terminales:
Y un circuito Levitron con sensores de tres terminales y retroiluminación más sencilla:
El principio de funcionamiento es bastante sencillo. La bobina, que es un electroimán, cuando se aplica energía, atrae el imán: el objeto es atraído. Un sensor colocado entre el imán y la bobina registra el aumento flujo magnético, lo que significa que el imán se acerca. La electrónica controla esto y desconecta la bobina de la fuente de voltaje. El imán comienza a caer bajo la influencia de la gravedad. El sensor detecta una disminución en el flujo magnético, que es detectada inmediatamente por la electrónica y se aplica voltaje al electroimán, el imán es atraído - y esto sucede muy a menudo - unas 100 mil veces por segundo. Surge un equilibrio dinámico. El ojo humano no tiene tiempo para darse cuenta de esto. La frecuencia del generador se establece mediante una resistencia y un condensador en los pines 5 y 6 del microcircuito TL494.
Se necesita un segundo sensor en el otro lado del electroimán para compensar el campo magnético creado por la propia bobina. Es decir, si este segundo sensor no existiera, al encender el electroimán el sistema no sería capaz de distinguir la intensidad del campo magnético del imán de neodimio del campo magnético creado por el propio electroimán.
Entonces, tenemos un sistema de dos sensores, cuya señal se envía a un amplificador operacional en una conexión diferencial. Esto significa que en la salida del amplificador operacional sólo aparece la diferencia de voltaje recibida de los sensores.
Por ejemplo. En uno de los sensores el voltaje de salida es de 2,5 V, y en el otro, de 2,6 V. La salida será de 0,1 V. Esta señal diferencial se encuentra en el pin 14 del chip LM324 según el circuito.
Luego, esta señal se envía a los siguientes dos amplificadores operacionales: OP1.1, OP 1.3, cuyas señales de salida pasan a través de una válvula de diodo hasta el pin 4 del chip TL494. Por la válvula de diodo en los diodos D1, D2 pasa solo uno de los voltajes, el que será mayor que el valor nominal. El pin No. 4 del controlador PWM funciona de la siguiente manera: cuanto mayor es el voltaje en este pin, menor es el ciclo de trabajo de los pulsos. La resistencia R9 está diseñada para que, en una situación en la que el voltaje en las entradas de la válvula de diodo sea inferior a 0,6 V, el pin No. 4 esté claramente conectado a tierra, mientras que el PWM producirá el ciclo de trabajo más alto.
Volvamos a los amplificadores operacionales OP1.1, OP 1.3. El primero sirve para apagar el controlador PWM mientras el imán está lo suficientemente encendido larga distancia del sensor para que la bobina no funcione al ralentí máximo.
Usando OP 1.3, configuramos la ganancia de la señal diferencial; de hecho, establece la profundidad de la retroalimentación (Feedback). El fuerte Comentario- aquellos sistema más fuerte reaccionará ante la aproximación de un imán. Si la profundidad del sistema operativo no es suficiente, el imán se puede acercar y el dispositivo no comenzará a reducir la potencia bombeada al electroimán. Y si la profundidad del sistema operativo es demasiado grande, entonces el ciclo de trabajo comenzará a disminuir antes de que la fuerza de atracción del imán pueda mantenerlo a esta distancia.
No es necesario instalar la resistencia variable P3; se utiliza para ajustar la frecuencia del generador.
OP1.2 es un generador de voltaje de 2,5 V necesario para sensores de cuatro pines. No es necesario para sensores tipo SS49 de tres pines.
Olvidé mencionar los elementos C1, R6 y R7. Su truco es que la señal constante aquí se corta 10 veces debido a las resistencias, y la señal variable pasa silenciosamente debido al capacitor, logrando así que el circuito se centre en cambios repentinos en la distancia del imán al sensor.
El diodo SD1 está diseñado para suprimir las emisiones inversas cuando se apaga el voltaje en el electroimán.
El nodo en T2 le permite encender y apagar suavemente la línea de LED cuando aparecen pulsos en el electroimán.
Pasemos al diseño.
Uno de puntos clave En Levitron es un electroimán. Hicimos un marco a partir de una especie de perno de construcción, en el que se cortaron lados redondos de madera contrachapada.
El flujo magnético aquí depende de varios factores clave:
- presencia de un núcleo;
- geometría de la bobina;
- corriente de la bobina
En pocas palabras, cuanto más grande es la bobina y mayor es la corriente que fluye por ella, más fuerte atrae los materiales magnéticos.
Como devanado se utilizó alambre PEL de 0,8 mm. Lo enrollaron a ojo hasta que el tamaño de la bobina pareció impresionante. El resultado es el siguiente:
Puede que no sea posible encontrar el cable necesario en nuestra zona, pero es bastante fácil encontrarlo en las tiendas en línea: cable de 0,4 mm para enrollar una bobina.
Mientras se enrollaba la bobina, se preparaba y grababa el tablero. Se realizó utilizando tecnología LUT, el dibujo del tablero se realizó en el programa Sprint LayOut. Puede descargar la placa Levitron desde el enlace.
El tablero estaba grabado con residuos de persulfato de amonio, frasco vacío que se aplicó con éxito en este proyecto :)
Me gustaría señalar que la colocación de piezas, así como el enrutamiento de las pistas, implica una soldadura muy cuidadosa, ya que es fácil realizar conexiones donde no deberían estar. Si no tiene esas habilidades, es muy posible hacerlo con componentes de gran tamaño para tablero de circuitos, así, y las conexiones se realizan utilizando cables del reverso.
Como resultado, el tablero quedó así:
La placa se adaptó de forma muy ergonómica a las dimensiones de la bobina y se fijó directamente a ella mediante un potente adhesivo termofusible, convirtiéndose así en un único monobloque: conecte la alimentación, configúrelo y el sistema funcionará.
Pero todo esto sucedió antes de que el electroimán estuviera listo. La placa se fabricó un poco antes y para probar de alguna manera la funcionalidad del dispositivo, se conectó temporalmente una bobina más pequeña. El primer resultado fue satisfactorio.
Los sensores, como ya se mencionó anteriormente, se utilizan en sistemas de seguimiento de posición de motores BLDC de cuatro pines. Como no fue posible encontrar documentación sobre ellos, tuve que descubrir empíricamente qué pines son responsables de qué. El factor de forma resultó ser:
Mientras tanto llegó un gran electroimán. Esto me dio mucha esperanza :)
Las primeras pruebas con un electroimán grande mostraron una distancia de trabajo bastante grande. Aquí hay una advertencia: el sensor, que está ubicado en el lado del imán de neodimio, debe estar un poco más lejos de la bobina para un funcionamiento confiable de la electrónica.
La última foto se parece más a cierta satélite espacial. Por cierto, así es exactamente como se podría diseñar este Levitron. Y para aquellos que pretendan repetir diseño, todo está por delante :)
Se decidió utilizar una lata de refresco como objeto levitante. vamos a esculpir Cinta de dos lados Imán al frasco, comprobar.
Funciona muy bien, en general el dispositivo se puede considerar listo. Izquierda diseño externo. Se hizo una viga de soporte a partir de barras y palos, del mismo vacío se hizo el cuerpo de nuestro monobloque. tarro de plastico a partir de persulfato de amonio. Del monobloque solo salen dos cables para alimentación, como está previsto.
En ese momento ya estaba soldado. montado en la pared diagrama del encendido suave de una línea de LED; la línea en sí está montada con éxito sobre el omnipresente adhesivo termofusible.
La fuente de alimentación es una unidad tomada prestada de alguna impresora, convertida de 42 V a 12 V.
También te mostraré la apariencia de la fuente de alimentación :)
A continuación, se hizo un soporte de madera contrachapada, en el que se colocó la fuente de alimentación y un conector para conectar 220 V. Se pegó una tela a la parte superior para darle belleza, toda la estructura se pintó de amarillo y negro. Se cambió el frasco porque quedó ligeramente abollado durante los experimentos.
De todo esto, además del efecto de levitación, resultó una maravillosa luz nocturna.
Agregaré un video un poco más tarde, pero por ahora, para colmo, quiero decir que mi diseño fue repetido fácilmente por un estudiante de 13 años en mi club de radio.
Aún no apariencia aún no ha terminado, pero llenado electrónico Funciona como se esperaba. Foto de su diseño:
En algunas tiendas avanzadas se pueden ver stands publicitarios que muestran efectos más interesantes cuando algo de un escaparate o un artículo con imagen de marca levita. A veces se añade rotación. Pero incluso una persona sin mucha experiencia en productos caseros puede realizar dicha instalación. Para hacer esto, necesitará un imán de neodimio, que se puede encontrar en las piezas de computadora.
Las propiedades de un imán son asombrosas. Una de estas propiedades de ser repelido por polos iguales se utiliza en objetos que se utilizan como trenes de levitación magnética, juguetes divertidos o la base para objetos de diseño espectaculares, etc. ¿Cómo hacer un objeto levitante a base de imanes?
Levitación magnética en vídeo.
Levitación de una peonza sobre imanes de neodimio de cinco puntas. Levitación magnética, magnétismo, experimento magnético, truco magnético, moto perpetuo, juego increíble. Física entretenida.
Discusión
halcón
Cuando el imán gira, se produce la levitación, y si la velocidad del imán disminuye, cae de la órbita... justifica este efecto. La interacción de los campos magnéticos entre imanes está clara, pero cuál es el papel de la rotación. También puedes sostener un imán en el aire usando un campo magnético alterno de las bobinas.
pukla777
Trabaja en el tema: generador de volante. Creo que tendrá aplicaciones prácticas útiles. Además lo filmaste en un vídeo hace mucho tiempo, pero muy poco y sin información.
RusiaPresidente
Y si:
Lanza esta peonza a una especie de cubo y crea un vacío allí; según la idea, no habrá resistencia del aire y girará casi sin cesar. ¿Y si no también enrollar adecuadamente el cobre y eliminar la energía?
Evgeniy Petrov
Leo los comentarios, me sorprende, ¿¡qué hilo!? Todo allí es como una peonza magnética, le pusieron piel. La energía es el campo magnético constante de la peonza, cuando gira, el campo magnético también gira, ¡pero lo principal es cómo! En los imanes, los dominios no están distribuidos equitativamente; esto no es técnicamente posible, por lo que el imán pasivo no puede permanecer en el cojín magnético; punto fuerte donde la diferencia es generalmente insignificante, por lo que la rotación del campo no permite que esto se haga.
Viacheslav Subbotín
Otra idea, ¿qué pasa si apuntas el láser constantemente hacia un lado? ¿Cambiará el tiempo de rotación de la peonza debido a una ligera presión? Si utiliza un láser potente, es posible que pueda hacer que la parte superior no se detenga en absoluto.
Nadie desconocido
Un juguete viejo... Recuerdo esta parte superior y la placa debajo con imanes de ferrita, en neodimio ya es aburrido, y el imán inferior de la base era una placa sólida, y no cinco imanes separados, solo que estaba magnetizado de manera inteligente. forma...
Aligarh Leopold
Igor Beletsky, puedes hacer una gorra sobre la que caerá la parte superior para no atraparla. ¿Es posible agregarle un campo magnético giratorio para mantener la rotación? por ejemplo, si giras su mesa magnética.
Timur Aminev
¿Por favor díganos cómo el campo magnético de la Tierra frena la parte superior? En el sentido de qué momentos de fuerzas dirigidas contra la rotación surgen y por qué.
Alejandro Vasílievich
Si colocas una bobina encima del imán (o debajo, ¡sería absolutamente maravilloso!) y giras la parte superior con ella, obtendrás una especie de motor. suspensión magnética. La cosa es absolutamente estúpida, pero hermosa. Girará hasta que se retire la fuente de energía))
Iván Petrov
Bueno, ya hemos visto esto. ¡Haz que el imán levite sin girar! (y sin soportes y nitrógeno líquido, claro).
Alto Elfo
Una estafa para estudiantes pobres, podría llamarse levitación si no fuera necesario desenroscar el imán. El propio imán, en la parte superior, se deslizará si no se le da rotación.
Andrei Solomennikov
¿Qué pasa si colocas un fuego en la plataforma y hélices en el giroscopio (Yula) para que gire mientras el fuego arde debajo? No recuerdo el nombre del motor, pero su esencia es la rotación, por así decirlo, de un rotor mediante calor.
Volzhanin
Igor, hay una idea... No tienes un campo magnético uniforme en tu mesa, pero si haces una peonza con varios imanes y haces girar la mesa... Quizás la peonza no pierda velocidad... ¿Qué? ¿Tu crees?..
Antón Simovskikh
Igor Beletsky, ¿has descubierto la física del proceso? ¿Por qué la levitación sólo es posible en dinámica? ¿Las corrientes foucaultianas que en él surgen afectan la estabilización de la cima?
La instalación más sencilla con un objeto levitando sobre un imán.
Para ello necesitarás: una caja de CD, uno o dos discos, muchos anillos magnéticos y superpegamento. Puedes comprar cualquier imán en una tienda online china.
Cuando tus amigos vengan a visitarte, se sorprenderán con el espectacular diseño que tú mismo creaste.
¿Cómo funciona Levitron?
Ahora que te has interesado en la levitación creando o comprando tu primer Levitron, todo lo que tienes que hacer es dominar el arte del lanzamiento, te ayudaremos con esto considerando el principio de funcionamiento. Y le enseñaremos el arte de ejecutar Levitron, contándole los secretos y complejidades de esta tecnología.
Al dominar el arte de lanzar una peonza y colocarla en una posición de levitación estable, usted y quienes lo rodean tendrán la garantía de experimentar un asombro total. Hoy en día, la levitación preocupa a mucha gente. Recibimos numerosas solicitudes de clientes con preguntas sobre la levitación y explicaciones de cómo funciona Levitron.
Muchos están expresamente desconcertados de que funcione, y a menudo citan el teorema de Earnshaw (1.2) como evidencia de que no debería funcionar. El interés por Levitron siempre ha estado latente entre los científicos. Recientemente, los científicos que trabajan en el fascinante campo de la investigación donde se manipula y estudia la materia, una de esas partículas microscópicas a la vez, han reconocido analogías con las trampas de levitrones para partículas microscópicas (por ejemplo, electrones, neutrones). El primero en reconocer la analogía fue el doctor Michael W. Berry, de la Universidad de Bristol. El Dr. Berry, inspirado por este reconocimiento, publicó una descripción detallada de la física del funcionamiento de Levitron (en 3). El artículo del Dr. Berry es una de las mejores explicaciones existentes sobre cómo funciona Levitron y amablemente ha preparado para nosotros un breve resumen de los temas principales que presentamos a continuación. Aquellos que deseen leer la exposición completa deben solicitar una copia del artículo al Dr. Berry.
¿Qué lo detiene?
La "antigravedad" es la fuerza que empuja las puntas lejos del magnetismo de la base. Tanto la parte superior como la losa pesada dentro de la caja base están magnetizadas, pero al revés. Piense en un imán principal con su polo norte apuntando hacia arriba y en un imán superior con su polo norte apuntando hacia abajo (Figura 1). El principio es que dos polos idénticos (por ejemplo, dos nortes) se repelen y dos polos opuestos se atraen, siendo las fuerzas más fuertes cuanto más cerca están los polos. En la cima hay cuatro fuerzas magnéticas: en su polo norte, repulsión del norte hacia la base y atracción del sur hacia la base, y en su polo sur, atracción del norte hacia la base y repulsión del sur hacia la base. base. Debido a la forma en que las fuerzas dependen de la distancia, domina la repulsión norte-norte y la repulsión superior es magnética. Cuelga donde esta repulsión hacia arriba equilibra la fuerza de gravedad hacia abajo, es decir, en el punto de equilibrio donde la fuerza neta es cero.
¿Por qué Levitron necesita girar?
Para evitar que la parte superior se vuelque. Además de proporcionar la fuerza general en el vértice, el campo magnético de la base proporciona un par que tiende a girar su eje de rotación. Si la peonza no gira, este par magnético la volteará. Entonces su polo sur apuntará hacia abajo, y la fuerza de la base será atractiva, es decir, en la misma dirección que la gravedad, y la cima caerá. Cuando la peonza gira, el par actúa giroscópicamente y el eje no se inclina, sino que gira alrededor de la dirección (casi vertical) del campo magnético. Esta rotación se llama precesión (Fig. 2). Con Levitron, el eje es casi vertical y la precesión es visible como un temblor, que se vuelve más pronunciado a medida que la cima se desacelera. Roy M. Harrigan (4) descubrió la eficacia del espín para estabilizar vértices sostenidos magnéticamente, como el Levitron.
¿Por qué Levitron no se desliza hacia los lados?
Para el de arriba, permanece suspendido; el equilibrio por sí solo no es suficiente. El equilibrio también debe ser estable, de modo que un pequeño movimiento horizontal o vertical produzca una fuerza que empuje hacia arriba y hacia el punto de equilibrio. Para Levitron, la estabilidad es difícil de lograr. Esto depende del hecho de que a medida que la peonza se mueve lateralmente, alejándose del eje del imán principal, el campo magnético de la base, alrededor de la cual ha precedido el eje de la peonza, se desvía ligeramente de la vertical (Fig. 2). Si la cima precediera aproximadamente en la vertical exacta, la física de los campos magnéticos haría que el equilibrio fuera inestable. Debido a que el campo está tan cerca de la vertical, el equilibrio es estable sólo en un pequeño rango de alturas, desde aproximadamente 1,25 pulgadas hasta 1,75 pulgadas por encima del centro de la base. (2,5 a 3,0 pulgadas para los pasatiempos del "nuevo Super Levitron"). El teorema de Earnshaw no se ve violado por el comportamiento del Levitron. Este teorema establece que ninguna disposición estática de cargas magnéticas (o eléctricas) puede ser estable, sola o bajo la influencia. de la fuerza de gravedad Esto no se aplica a Levitron, porque el imán (en la parte superior) gira y reacciona dinámicamente al campo de la base.
¿Por qué es importante el peso de Levitron (y por qué debería ajustarse)?
El peso de la peonza y las fuerzas magnetizantes de la base y la peonza determinan la altura de equilibrio, donde el magnetismo equilibra la gravedad. Esta altura debe estar dentro de un rango estable. Pequeños cambios de temperatura alteran la magnetización en la base y en la parte superior. (A medida que aumenta la temperatura, las direcciones de los imanes atómicos se vuelven aleatorias y el campo se debilita). Si el peso no se ajusta para compensar, la balanza quedará fuera del rango estable y la peonza caerá. Debido a que el rango estable es tan pequeño, este ajuste es delicado: la lavadora más liviana pesa solo aproximadamente el 0,3% del peso de la parte superior.
¿Por qué finalmente cae Levitron?
Los giros superiores son estables en el rango de aproximadamente 20 a 35 revoluciones por segundo (RPS). Es completamente inestable por encima de 35-40 RPS y por debajo de 18 RPS. Una vez que la peonza gira y levita, se ralentiza debido a la resistencia del aire. En unos minutos llegará límite inferior estabilidad (18 RPS) y caídas. La vida útil del centrifugado de un Levitron se puede prolongar colocándolo en el vacío. Durante varios experimentos de vacío que se realizaron, la parte superior se cayó después de unos 30 minutos. No está claro por qué hace esto; tal vez cuando la temperatura cambia, empujando el equilibrio fuera del rango estable; tal vez haya una pequeña inestabilidad residual a largo plazo porque la parte superior no gira lo suficientemente rápido; o quizás la vibración del equipo de vacío recorre el campo y aleja gradualmente el eje de precesión de la dirección del campo magnético. La levitación se puede prolongar significativamente soplando aire con un collar dentado adecuado ubicado alrededor de la periferia de la parte superior, para mantener la frecuencia de giro en un rango estable. Recientemente, la tapa de Levitron se mantuvo girando de esta manera durante varios días. Pero el medio más exitoso para prolongar la levitación de una peonza es un nuevo dispositivo de pulso electromagnético que puede mantener la peonza levitando durante días o incluso semanas.
¿Cómo se utiliza el principio de Levitron?
EN últimas décadas, Se han estudiado partículas microscópicas capturándolas de campos magnéticos y/o eléctricos. Hay varios tipos de trampas. Por ejemplo, los neutrones pueden conducirse en un campo magnético, creado por el sistema bobinas Los neutrones son partículas magnéticas en rotación, por lo que la analogía de una trampa de neutrones con Levitron es cercana.