هناك بعض مشاريع الإلكترونيات أو للاستخدام مع Arduino ، حيث ستحتاج إلى العمل بمغناطيسية محكومة. أعني ، في المغناطيس الدائم العادي ، ستكون هناك دائمًا قوة جذابة ، ولكن مع الكهرومغناطيسية يمكنك التحكم في هذا المجال المغناطيسي لتولده فقط عندما تحتاج إليه. بهذه الطريقة ، يمكنك جذب المواد المغناطيسية للعديد من التطبيقات.
على سبيل المثال ، تخيل أنك تريد فتح أو إغلاق فتحة صغيرة تلقائيًا عند حدوث شيء ما ، أو تحريك جسم معدني ، وما إلى ذلك. في هذه الحالة ، أفضل شيء يمكنك استخدامه هو المغناطيس الكهربائي ، وبالتالي تجنب الاضطرار إلى إنشاء مغناطيسات كاملة أخرى الآليات التي تؤدي نفس الوظيفة.
ما هو المغناطيس الكهربائي؟
Un الكهرومغناطيسية إنه جهاز إلكتروني يسمح لك بتوليد مجال مغناطيسي حسب الرغبة. أي ، جهاز يصبح مغناطيسًا فقط عند الحاجة إليه ، وليس دائمًا مثل المغناطيس الدائم. بهذه الطريقة ، يمكنك جذب الأجسام المغناطيسية الحديدية في اللحظة المناسبة تمامًا عندما تريد ذلك.
تستخدم المغناطيسات الكهربائية على نطاق واسع في الصناعة. على سبيل المثال ، لقد شاهدت بالتأكيد على التلفزيون تلك الآلات الموجودة في بعض الأماكن حيث يتم إعادة تدوير المعدن والتي تحتوي على مغناطيس كهربائي ينشطه المشغل من المقصورة لأخذ هيكل السيارة الخردة أو جذب أجزاء معدنية أخرى. ثم عندما تضع الرافعة التي تحمل هذا المغناطيس الكهربائي نفسها حيث تريد ترك هذه الأجسام المعدنية ، فإنها تقوم ببساطة بإلغاء تنشيط المجال المغناطيسي للمغناطيس الكهربائي وسيسقط كل شيء.
طريقة تنشيطه هي عن طريق تزويد هذا العنصر بامتداد التيار المستمر. طالما أن هذا التيار يعمل على المغناطيس الكهربائي ، يتم الحفاظ على المجال المغناطيسي ويظل المعدن مرتبطًا به. عندما يتوقف هذا التيار ، سيختفي وتنفصل العناصر المعدنية. حتى تتمكن من التحكم فيه بسرعة.
حسنًا ، يمكنك أيضًا استخدام هذا لمصلحتك الخاصة وبطريقة رخيصة للغاية. يمكنك شراء المغناطيس الكهربائي جاهز أو صنعه بنفسك ، فهو ليس معقدًا على الإطلاق ، على عكس المكونات الإلكترونية الأخرى.
ولكن إذا كنت تعتقد أن المغناطيسات الكهربائية تعمل فقط على التقاط الأشياء أو جذبها ، فالحقيقة أنك مخطئ. ال استخدامات أو تطبيقات متعددة. في الواقع ، إذا نظرت حولك ، فمن المؤكد أن العديد من الأجهزة تستخدم هذا التأثير لتشغيلها. على سبيل المثال ، ستجده للعديد من أجراس المنازل ، لبعض الأجهزة التي تحتوي على مشغلات ميكانيكية يتم التحكم فيها كهربائيًا ، للروبوتات ، لمحركات الأقراص الثابتة ، المحركات الكهربائية (يدور الدوار بفضل المجالات المغناطيسية المتولدة) ، والمولدات ، ومكبرات الصوت ، يمرر، أقفال مغناطيسية ، وطويلة الخ.
كيف يعمل؟
حتى لو كان لديك بالفعل قدرًا أكبر أو أقل من الوضوح حول كيفية تشغيل مغناطيس كهربائي ، يجب أن تفهم جيدًا كيف يعمل جذب الأشياء أو صدها (إذا قمت بتغيير الاستقطاب). مع هذه الأنواع من الأجهزة ، لن تحتاج إلى استخدام مغناطيس دائم لجذب المواد المغناطيسية مثل الحديد والكوبالت والنيكل والسبائك الأخرى.
ضع في اعتبارك نوع المعدن أو السبائك التي ستستخدمها في مشروعك ، حيث لا ينجذب الجميع إلى هذه المغناطيسات.
لكي يعمل المغناطيس الكهربائي ، يجب أن نعود إلى الدراسات الدنماركية هانز كريستيان أورستد ، ١٨٢٠. اكتشف أن التيارات الكهربائية يمكن أن تولد مجالات مغناطيسية. في وقت لاحق ، صنع البريطاني ويليام ستورجيرون أول مغناطيس كهربائي مستفيدًا من هذا الاكتشاف ، والذي يعود تاريخه إلى عام 1824. ولن يكون الأمر كذلك حتى عام 1930 ، عندما أتقن جوشيب هنري إنشاء المغناطيس الكهربائي الذي نعرفه اليوم.
ماديًا سيتكون من أ لفائف ملفوفة وداخلها نواة مغناطيسية، مثل الحديد الخفيف والصلب وسبائك أخرى. عادة ما تكون الحلقات مصنوعة من النحاس أو الألمنيوم ، ولها طبقة عازلة مثل الورنيش لمنعها من الاتصال ، لأنها ستكون قريبة جدًا من بعضها البعض أو تلامسها مباشرة لضغطها أكثر. شيء مشابه لما يحدث مع ملفات المحولات ، والتي تحتوي أيضًا على هذا الورنيش.
وظيفة الملفات هي توليد ما ذكر حقل مغناطيسي، وسوف يزيد اللب من هذا التأثير ويركز عليه لتقليل خسائر التشتت. داخل المادة الأساسية ، سيتم محاذاة مجالاتها أو توجيهها في اتجاه واحد بفضل الكثافة الناتجة عن الملف ، أي أنها تشبه ما يحدث داخل المغناطيس الدائم ، والذي قال أيضًا إن المجالات محاذاة في اتجاه معين وفقًا لقطبه.
فإنه يمكن السيطرة على قوة الجاذبية زيادة التيار الذي تمر عبر المغناطيس الكهربائي. ومع ذلك ، يجب أن أقول إنه ليس العامل الوحيد الذي يؤثر على قوة جذب المغناطيس الكهربائي ، لزيادة قوتها يمكنك زيادة واحد أو كل العوامل التالية:
- عدد لفات الملف اللولبي.
- المادة الأساسية.
- الكثافة الحالية.
عندما يتوقف التيار ، تميل المجالات إلى إعادة توجيه نفسها بشكل عشوائي ، وبالتالي تفقد المغناطيسية. لذلك عند إزالة التيار المطبق ، توقف المغناطيس الكهربائي عن الجذب. ومع ذلك ، قد يبقى مجال مغناطيسي متبقي وهو ما يسمى بالمغناطيسية المتبقية. إذا كنت ترغب في القضاء عليه ، يمكنك تطبيق حقل قسري في الاتجاه المعاكس أو رفع درجة حرارة المادة فوق درجة حرارة كوري.
احصل على مغناطيس كهربائي
كما سبق وعلقت ، يمكنك ذلك قم بإنشائه بنفسكإذا كنت تحب DIY أو تبحث عن نوع من المغناطيس الكهربائي بخصائص غير راضية عن تلك التي يمكنك شراؤها. خيار آخر ، إذا كنت أكثر كسلاً ، هو شراء المغناطيس الكهربائي في أي متجر مثل Amazon.
يرجى ملاحظة شيء ما ، إذا كنت ستشتري المغناطيس الكهربائي. وستجد أسعارًا مختلفة وأنواعًا مختلفة لها خصائص مختلفة. من بينها ، أكثر ما يختلف هو مقدار الوزن الذي يمكن أن يدعمه أو يجتذبه. على سبيل المثال ، 25 نيوتن من 2.5 كجم ، 50 نيوتن من 5 كجم ، 100 نيوتن من 10 كجم ، 800 نيوتن من 80 كجم ، 1000 نيوتن من 100 كجم ، إلخ. هناك تطبيقات أكبر للتطبيقات الصناعية ، ولكنها ليست شائعة للتطبيقات المحلية ... لا تعتقد أن السعر يرتفع كثيرًا بين أحدهما والآخر ، نظرًا لأن لديك من 3 يورو إلى 20 يورو.
إذا قررت قم بإنشائه بنفسكيمكن أن يكون لديك مغناطيس كهربائي رخيص عن طريق لف الأسلاك ببساطة لتوليد ملف وفي الداخل يجب عليك إدخال قلب حديدي. على سبيل المثال ، أبسط وأبسط مغناطيس كهربائي يفعله الأطفال عادة لتعلمه في المختبرات هو استخدام بطارية يتم توصيلها بسلك موصل للجروح (يجب تغطيتها بورنيش عازل أو عازل بلاستيكي حتى لا يتلامسوا عند المنعطفات ) وفي الداخل يدخلون الدانتيل كنواة. عندما تقوم بتوصيل طرفي كل من أقطاب الخلية أو البطارية ، سيتم إنشاء مجال مغناطيسي في الملف الذي يجذب المعادن ...
بالطبع يمكنك المغناطيس الكهربائي مثالي مع ملف أكبر أو باستخدام نواة معدنية مختلفة إذا كنت ترغب في تحقيق أبعاد طاقة أعلى ومجالات مغناطيسية.
التكامل مع اردوينو
La التكامل مع Arduino انها ليست معقدة على الاطلاق. إما مغناطيسًا كهربائيًا تم شراؤه أو تم إنشاؤه بنفسك ، يمكنك استخدام Arduino ومخرجات الطاقة مباشرة لتنشيط أو إلغاء تنشيط المغناطيس الكهربائي كما تريد باستخدام رمز الرسم الخاص بك. ولكن إذا كنت تريد القيام بذلك بطريقة أفضل ، فيجب عليك استخدام بعض العناصر للتحكم في المغناطيس الكهربائي بطريقة أكثر ملاءمة ، خاصةً إذا كان مغناطيسًا كهربائيًا أكثر قوة. في هذه الحالة ، يمكنك استخدام الترانزستور على سبيل المثال MOSFET كعنصر تحكم ، أو NPN TIP120 (هو الذي اعتدت اختباره) ، وحتى مرحل. وهكذا يمكنك استخدام أحد المسامير الرقمية للتحكم في الترانزستور وهذا بدوره للمغناطيس الكهربائي ...
يجب عليك وضع صمام ثنائي موازٍ أو ذبابة للخلف مثل الموجود في الصورة ، بين موصلي المغناطيس الكهربائي. يجب عليك أيضًا تضمين المقاوم 2 كيلو أوم كما ترى في الرسم التخطيطي. بقية الاتصالات بسيطة للغاية ، كما ترى. بالطبع ، في هذه الحالة ، تتوافق الأسلاك الزرقاء والحمراء مع القوة الخارجية التي سيتم تطبيقها على الملف اللولبي.
تذكر أن هناك مغناطيسات كهربائية الجهد الاسمي 6 فولت ، 12 فولت ، 24 فولت ، وما إلى ذلك ، لذلك يجب أن تعرف جيدًا الجهد الذي يجب عليك تطبيقه على الملف اللولبي حتى لا تتلفه. يمكنك الاطلاع على التفاصيل في وصف Amazon أو من خلال البحث عن ورقة البيانات الخاصة بالمكون الذي تستخدمه. تذكر أيضًا أن تحترم pinout الخاص به ، وهما دبابيس ، أحدهما للأرض أو GND والآخر Vin لتطبيق تيار التحكم.
الشخص الذي اعتدت إثباته هذا المثال التخطيطي التي قمت بإنشائها في Fritzing هي 6V ، لذلك في الأسطر التي وضعتها على اليمين في الرسم البياني سيتم تطبيقها + 0 / 6V باللون الأحمر و -0 / 6V باللون الأزرق. تذكر أنه اعتمادًا على الكثافة ، ستحصل على قوة جذب أكثر أو أقل.
إلى الرمز، يمكنك القيام بشيء بسيط مثل ما يلي (تذكر أنه يمكنك تعديل الكود بحيث بدلاً من التنشيط وإلغاء التنشيط بشكل متقطع بعد فترة ، مثل هذا ، فإنه يفعل ذلك اعتمادًا على مستشعر آخر لديك في دائرتك ، أو أن هناك حدثًا ما ...):
const int pin = 3;
//Recuerda que debes usar el pin correcto que hayas utilizado en el esquema eléctrico de tu proyecto
void setup() {
pinMode(pin, OUTPUT); //definir pin como salida
}
void loop(){
digitalWrite(pin, HIGH); // poner el Pin en HIGH para activar el electroimán
delay(10000); // esperar un segundo
digitalWrite(pin, LOW); // poner el Pin en LOW para desactivar el electroimán
delay(10000); // esperar un segundo
}