Levitació magnètica. Kit

De Wikijoan
Dreceres ràpides: navegació, cerca
Maglev.png
Maglev2.png

Introducció

Aquest és el kit que he comprat: (21e)

Enllaç de l'esquema elèctric:

Explicació de la levitació magnètica, i principis del feedback amb el sensor d'efecte Hall:

49E Linear Hall Effect sensor:

The SS49E is a linear hall-effect sensor. It can measure both north and south polarity of a magnetic field and the relative strength of the field.

The output pin provides an analog output representing if a magnetic field is present, how strong a present field is, and if it is a north or south polar field. If no magnetic field is present the SS49E will output a voltage around half of the source voltage. If the south pole of a magnet is placed near the labeled side of the SS49E (the side with text etched on it), then the output voltage will linearly ramp up towards the source voltage. The amount of the output voltage increase is proportional to the strength of the magnetic field applied. If the north pole of a magnet is placed near the labeled side of the SS49E then the output voltage will linearly ramp down toward the ground voltage relative to the strength of the magnetic field. For example, if you power the SS49E with 5V and there is no magnetic field present then the sensor's output will be around 2.5V. In the same example, if you place the south pole of a strong magnet near the labeled side of the sensor, then the output voltage will go up to around 4.2V and if you placed the north pole of a strong magnet near the labeled side of the sensor, then the output voltage will drop to around 0.86V.

IRF530: Mosfet de potència (N-channel)

LM324: Amplificador operacional quàdruple de baixa potència.

B882 i B772: NPN i PNP medium power transistor

Construcció

L'he muntat i de bones a primeres no funciona. Fixar-se en les fotos. Les bobines les he muntat bé. El que no he muntat bé és el sensor d'efecte Hall U3. Fixar-se en la foto, ha de sobresortir bastant i s'ha de doblegar les potes. De moment, els LEDs SMD no els he soldat, només són per fer bonic.

Segons l'esquema, el U3 la única missió que té és detectar el camp magnètic, però per obrir i tancar el LED2. Aleshores, per què aquest led està controlat per un transistor de potència? (TBD)

Segons l'esquema, el tancament/obertura de les bobines vénen controlades pels sensors U1 i U2 (d'aquí la seva disposició geomètrica), i necessitem les resistències variables per ajustar-les. Però com s'ajusten? No hi ha cap led per indicar quan està ben ajustada.

El LED1 només és per indicar que tinc una bona sortida de 5V en el 78L05.

Dubte: la levitació magnètica ve pels electroimans, o pels imans permanents?

He comprat recanvis del sensor d'effecte hall, i de la resistència variable:

El 3296 trimpot és una resistència variable que té com a missió fer de divisor de tensió entre 0 i 5V.

Controlar els elctroimans amb dos H-Bridge. Funcionament de l'esquema

VNr1n.png

Idea general: Primer de tot expliquem el sensor Hall (49E) U3, que té una disposició diferent i no té trimmer. Entenc que aquest sensor detecta qualsevol camp magnètic que estigui a la vora (ja sigui de qualsevol de les dues branques que tenim). Quan U3 està actiu (fixar-se amb el connector J2) s'ha d'encendre el LED2 (vermell), i el senyal DR val 12V. El senyal DR és important, perquè activa els 2 H-Bridge simètrics que tenim. Per tant, el primer que haurem de fer és col·locar correctament U3, veure que el LED s'encén, i que DR efectivament val 12V (proper a 12V). Dit d'una altra manera, quan el disc magnètic està suficientment a la vora, tot el circuit es posa en funcionament (que es pot veure amb el led vermell). Sense el disc magnètic (i amb la disposició de U3 correcta), el led vermell ha d'estar apagat. Per tant, podem dir que tenim un interruptor quan acostem el disc magnètic.

A partir d'ara suposem que tenim a la vora el disc magnètic (led2 vermell=encès) i senyal DR=12V.

Els sensors d'efecte Hall(49E) U1 i U2 treballen en perpendicular (90º). El circuit és simètric, hi ha dues branques.

Primera branca: El sensor U1 controla els H-Bridges Q2-Q3, i Q4-Q5, i tenim la bobina L1, formada per Y1 i X1, que són dues bobines enfrontades geomètricament però que de fet estan ajuntades.

El Pot trimmer RP1 l'he de tenir ajustat a 2.5V (això ja ho tinc), i per tant tinc 2.5V a la pota + del comparador U2B. Si es detecta camp magnètic a U2 (pin3 de J3) el valor a la pota - de U2B cau per sota (o per sobre, TBD) de 2.5V. Imaginem que és per sota. Aleshores s'activa U2B (5V a la sortida), i a la pota - de U2D tenim 5V. D'altra banda, a la pota + de U2D sempre tenim 2.5V (divisor de tensió R7-R8). Com a conseqüència, a la sortida de U2D tenim 0V i pel H-Bridge Q4-Q5 no passa corrent, que vol dir que sper sota de L1 tenim 0V.

Havíem dit que la pota - de U2D tenim 5V, i a la pota - de U2C tindrem 0V. Per tant, U2C sí que està activat, i el H-Bridge Q2-Q3 sí que està en conducció,i per dalt de L1 tindrem una mica menys que DR.

Total, que per L1 (recordem, format per les bobines X1 i Y1) tenim 12V. Per mesurar aquesta tensió hem de pensar en X1-Y1 com una sola bobina (NO hem de mesurar entre els bornes de X1 o Y1, sinó la bobina formada per X1-Y1). Per L1 passa una corrent (de dalt cap a baix), i el camp magnètic va en un sentit. Però com que X1 i L1 són de fet dues bobines, vol dir que quan una atrau, l'altre repèl, i al revés. Però justament quan el disc magnètic s'acosta cap a una bobina, el sensor U1 canvia i ara bé la gràcia. Quan el sensor Hall detecta un camp magnètic de signe contrari, tot el que hem dit funciona al revés, i el corrent per L1 va de baix a dalt, i el camp magnètic té signe contrari.

D'aquesta manera aconseguim una mena d'equilibri (feedback, retroalimentació) en un eix de simetria.

I en l'altre eix de simetria passa exactament el mateix, és la branca de la dreta, formada pel sensor U2 i els transistors Q6-Q7 i Q8-Q9.

Entenc doncs que X1 i Y1 han de tenir efecte contrari: quan un atrau, l'altre repèl. I X2/Y2 el mateix.

I els imans permanents, per què serveixen? Suposo que dónen estabilitat. Entenc que s'han de posicionar de manera que repel·lin el camp magnètic.


creat per Joan Quintana Compte, octubre 2018

Eines de l'usuari
Espais de noms
Variants
Accions
Navegació
Institut Jaume Balmes
Màquines recreatives
CNC
Informàtica musical
joanillo.org Planet
Eines