Levitating LED: 6 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:22

Jeg og teamet mitt satte i gang med å lage en tent LED -levit. Etter en kort tid med å google rundt, kom jeg over en video fra SparkFun Electronics, som du finner her, der vi baserte designet vårt. Lyset vårt svever med en elektromagnet over lyset. Vi valgte denne designen fordi den bare krever én elektromagnet for å svinge LED -en. For å oppnå den trådløse kraftoverføringen brukte vi en primærspole festet til bunnen av levitasjonselektromagneten og en sekundær spole loddet til LED -en. LED -modulen har en hvit LED, en sekundær spole og en sterk permanent magnet. Jeg designet strukturen og 3D -printet alle delene.

Trinn 1: Design av strukturen

Jeg brukte Solidworks til å designe strukturen. Basen er ment å inneholde et kretskort. Det er tunneler gjennom basen, bena og toppdelene for å føre ledninger. Vi hadde ikke tid til å få skrevet ut et kretskort, så kretskortets utkobling ble ubrukt.

Trinn 2: Vikling av elektromagneten

For å vikle elektromagneten brukte vi en boremaskin for å snu en bolt med skiver som barrierer. Vi gikk veldig sakte for å sikre at ledningen ikke overlappet seg selv. Det tok lang tid å gjøre det på denne måten. Jeg tror det ville være greit å spare mye tid og være mindre forsiktig med overlapping mens du svinger. Vi anslår at det er 1500 svinger i elektromagneten.

Trinn 3: Strømforsyninger

For testing brukte vi en variabel likestrømforsyning. Etter at alt fungerte, brukte jeg en gammel 19V bærbar lader og en 12V spenningsregulator for å levere strøm til 12V skinnen. Jeg brukte en 5V regulator fra utgangen til 12V regulatoren for å levere strøm til 5V skinnen. Det er veldig viktig å koble alle områdene dine sammen. Vi hadde problemer med kretsene våre før vi gjorde dette. Vi brukte kondensatorer på tvers av 12V og 5V strømforsyninger for å redusere støy i strømskinnene på brettet.

Trinn 4: Levitasjonskrets

Levitasjonskretsen er den vanskeligste delen av dette prosjektet. Magnetisk levitasjon oppnås ved bruk av en hall -effektsensor for å bedømme avstanden fra permanentmagneten til elektromagneten og en komparatorkrets for å slå elektromagneten på eller av. Siden sensoren mottar et sterkere magnetfelt, sender sensoren ut en lavere spenning. Denne spenningen sammenlignes med en justerbar spenning som kommer fra et potensiometer. Vi brukte en op-amp for å sammenligne de to spenningene. Utgangen fra op-forsterkeren slår en N-kanals mosfet på eller av for å la strøm strømme gjennom elektromagneten. Når den permanente magneten (festet til LED -en) er for nær elektromagneten, der den vil suges opp til elektromagneten, slås elektromagneten av, og når den er for langt unna, der den faller ut av levitasjon, vil elektromagneten skrur på. Når en balanse er funnet, slås elektromagneten av og på veldig raskt, og fanger og slipper magneten, slik at den kan sveve. Potensiometeret kan brukes til å justere avstanden magneten vil holde.

I oscilloskopskjermbildet kan du se signalet fra halleffektsensorutgangen og magneten slås på og av. Når lysdioden kommer nærmere sensoren, øker den gule linjen. Når magneten er på den grønne linjen er lav. Når den er av, er den grønne linjen høy.

Avhengig av miljøet og hva du bruker som en bølgeformgenerator, må du kanskje legge til en liten kondensator fra sensorutgangen til bakken. Dette vil tillate det meste av støyen å gå rett til bakken og rent signal fra sensoren som skal brukes av op-amp.

Trinn 5: Trådløs strømkrets

For å håndtere den trådløse kraftoverføringen pakket vi en primærspole på 25 omdreininger med 24 gauge magnetledning rundt sensorholderen. Vi lagde deretter en sekundær spole ved å vikle 32 gauge magnettråd rundt et papirrør i 25 omdreininger. Når den var pakket inn, gled vi spolen av papiret og loddet den til en LED. Sørg for å fjerne emaljebelegget på magnettråden der du lodder.

Vi brukte en firkantbølge generator ved 1 MHz for å slå en MOSFET på og av som lar strøm strømme gjennom primærspolen fra 0 til 12V ved 1 MHz. For testing brukte vi en analog oppdagelse for en funksjonsgenerator. Den endelige versjonen bruker en 555 timer firkantbølge generator krets for å bytte MOSFET. Imidlertid ga denne kretsen en mengde støy som forstyrret strømskinnene. Jeg lagde en aluminiumsfolieboks som har en skillelinje for å skille bølgegeneratoren og levitasjonskretsen. Dette reduserte mengden støy betydelig.

Trinn 6: Montering

Jeg brukte Chroma Strand Labs ABS til 3D -utskrift av sokkel og ben. Beina ble vridd for mye under utskrift, så jeg skrev ut på nytt med Chroma Strand Labs PETg. PETg forvrengte veldig lite. Alle delene passer sammen uten bruk av lim. Vi måtte kutte noen hakk i den for å legge til ekstra klaring for ledninger. Du må kanskje slipe ned områdene som kommer i kontakt med andre brikker for å få en løsere passform.

Vi planlegger å skrive ut et kretskort og lodde komponentene til det slik at det hele passer inn i kretskortets utkobling.