Hi ha alguns projectes d'electrònica o per utilitzar amb el teu Arduino, en els quals necessitaràs treballar amb el magnetisme controlat. Vull dir, en un imant permanent normal, sempre hi haurà força d'atracció, però amb un electroimant es pot controlar aquest camp magnètic per generar-just quan ho necessitis. D'aquesta manera, pots atreure materials ferromagnètics per a multitud d'aplicacions.
Per exemple, imagina que vols obrir o tancar una petita trapa de forma automàtica quan succeeixi alguna cosa, o moure algun objecte metàl·lic, etc. En aquest cas, el millor que pots fer servir és un electroimant, evitant així haver de crear altres complets mecanismes que facin aquesta mateixa funció.
Què és un electroimant?
Un electroimant és un dispositiu electrònic que permet generar un camp magnètic al teu gust. És a dir, un dispositiu que es converteix en un imant només quan tu ho necessitis, i no sempre com els imants permanents. D'aquesta manera, pots atreure objectes ferromagnètics just en el moment precís en qualsevol moment.
Els electroimanes s'usen molt en la indústria. Per exemple, segur que has vist a la TV aquestes màquines que hi ha en alguns punts on es recicla el metall i que tenen un electroimant que l'operari activa des de la cabina per agafar el xassís d'un cotxe de l'desballestament, o atreure altres peces metàl·liques. Després, quan la grua que subjecta aquest electroimant s'ha posicionat on vol deixar aquests objectes metàl·lics, simplement desactiven el camp magnètic de l'electroimant i tot caurà.
La forma d'activar-és subministrant a aquest element XNUMX corrent de forma contínua. Mentre aquest corrent estigui actuant sobre l'electroimant, el camp magnètic es manté i el metall roman enganxat a ell. Quan cessi aquest corrent, desapareixerà i els elements metàl·lics es desclouran. Així pots controlar-ho de forma ràpida.
Doncs bé, això també ho pots fer servir tu en el teu propi benefici i d'una forma molt barata. Pots comprar el electroimant ja fet o crear-lo tu mateix, ja que no és gens complicat, a diferència d'altres components electrònics.
Però si penses que els electroimants només serveixen per agafar o atreure objectes, la veritat és que t'equivoques. els usos o aplicacions són múltiples. De fet, si mires al teu voltant, segurament molts aparells usin aquest efecte per al seu funcionament. Per exemple, el trobaràs per a molts timbres d'habitatges, per a alguns dispositius que tenen actuadors mecànics controlats elèctricament, per a robots, per a discos durs, per motors elèctrics (El rotor gira gràcies a camps magnètics que es generen), generadors, altaveus, relès, Panys magnètiques, i un llarg etc.
Com funciona?
Encara que ja tinguis més o menys clara la forma d'operar un electroimant, has d'entendre bé com funciona per atreure o repel·lir objectes (Si canvies polarització). Amb aquest tipus de dispositius, no tindràs necessitat d'usar imants permanents per atreure materials ferromagnètics com el ferro, cobalt, níquel, i altres aliatges.
Tingues present el tipus de metall o aliatge que faràs servir per al teu projecte, ja que no tots són atrets per aquests imants.
Perquè l'electroimant funcioni, ens hem de remuntar als estudis de el danès Hans Christian Ørsted de 1820. Ell va descobrir que els corrents elèctrics poden generar camps magnètics. Més tard, el britànic William Sturgeron fabricaria el primer electroimant aprofitant aquest descobriment, i això es remunta a 1824. I no seria fins a 1930, quan Joshep Henry ho perfeccionaria per crear el electroimant que coneixem en l'actualitat.
Físicament estarà constituït per una bobina atropellada i dins d'ella un nucli ferromagnètic, Com pot ser el ferro dolç, acer i altres aliatges. Les espires solen ser de coure o alumini, i tenen una cobertura aïllant com un vernís per evitar que facin contacte, ja que es posaran molt pròximes les unes de les altres o directament en contacte per compactar encara més. Una cosa similar al que passa amb les bobines dels transformadors, que també tenen aquest vernís.
La funció de les espires és generar dit camp magnètic, I el nucli augmentarà aquest efecte i el concentrarà per reduir les pèrdues per dispersió. Dins el material de l'nucli, els seus dominis s'alinearan o s'orientaran en un sentit gràcies a la intensitat generada per la bobina, és a dir, s'assembla al que passa dins dels imants permanents, que també tenen aquests dominis alineats en una direcció concreta segons el seu pol.
Es pot controlar la força d'atracció incrementant el corrent que estàs passant per l'electroimant. Dit això, he de dir que no és l'únic factor que repercuteix en la força d'atracció de l'electroimant, per augmentar el seu poder pots augmentar un o tots els següents factors:
- Nombre d'espires de solenoide.
- Material de l'nucli.
- Intensitat del corrent.
Quan cessa el corrent, els dominis tendeixen a tornar a orientar-se de forma aleatòria, i per tant, perd el magnetisme. Així que, quan retires el corrent aplicada, l'electroimant deixa d'atreure. No obstant això, pot quedar un camp magnètic residual que s'anomena magnetisme romanent. Si ho voleu suprimir, pots aplicar un camp cohercitivo en sentit oposat o elevar la temperatura d'el material per sobre de la temperatura de Curie.
Aconseguir un electroimant
Com ja he comentat, pots crear-lo tu mateix, Si t'agrada el DIY o busques un tipus d'electroimant amb unes característiques que no es satisfacin amb els que pots comprar. Una altra opció, si ets més mandrós, és que compris l'electroimant en qualsevol botiga com a Amazon.
Tingues en compte alguna cosa, si vas a comprar l'electroimant. I és que vas a trobar diferents preus i diversos tipus que tenen característiques diferents. Entre ells, el que més varia és la quantitat de pes que poden suportar o atreure. Per exemple, els 25N de 2.5kg, els 50N de 5Kg, els 100N de 10 kg, els 800N de 80 kg, 1000N de 100 Kg, etc. Els hi ha majors per a aplicacions industrials, però no és freqüent per a aplicacions domèstiques ... El preu no creguis que es dispara tant entre uns i altres, ja que els tens des de 3 € als 20 €.
Si et decideixes a crear-lo tu mateix, Pots tenir un electroimant barat simplement enrotllant cable per generar una bobina i en el seu interior introdueix un nucli ferrós. Per exemple, el electroimant més simple i senzill que solen fer els nens per aprendre en els laboratoris, és utilitzar una pila que connecten a un fil conductor bobinat (ha d'estar recobert de vernís aïllant o d'aïllant plàstic perquè no facin contacte a les espires ) i dins de la qual introdueixen una punta com a nucli. Quan connecten els dos extrems a cada un dels pols de la pila o bateria, es generarà un camp magnètic a la bobina que atreu metalls ...
Per descomptat, l'electroimant el pots perfeccionar amb una bobina major o usant un altre nucli diferent de metall si vols aconseguir dimensions i camps magnètics de superior potència.
Integració amb Arduino
La integració amb Arduino no és gens complicada. Ja sigui un electroimant comprat o un de creat per tu mateix, pots fer servir directament les sortides d'Arduino i la d'alimentació per activar o desactivar l'electroimant al teu gust mitjançant el codi del teu sketch. Però si vols fer-ho d'una forma millor, hauries usar algun element per controlar l'electroimant d'una forma més adequada, especialment si és un electroimant més potent. En aquest cas, pots fer servir per exemple un transistor MOSFET com a element de control, o NPN TIP120 (és el que jo vaig fer servir per provar), i fins i tot un relé. Així, podràs utilitzar una dels pins digitals per controlar el transistor i aquest al seu torn a l'electroimant ...
Has de posar un díode fly back o antiparal·lel com el de la imatge, entre els dos connectors de l'electroimant. També has d'incloure una resistència de 2K ohms com veus en l'esquema. La resta de les connexions són molt simples, com pots observar. Per descomptat, en aquest cas, els cables blau i vermell corresponen a l'alimentació externa que s'aplicarà a l'solenoide.
Recorda que hi ha electroimants de tensió nominal de 6V, 12V, 24V, etc., de manera que has de conèixer bé el voltatge que has d'aplicar a solenoide per no espatllar. Pots veure els detalls en la descripció d'Amazon o buscant el datasheet de l'component que estiguis usant. Recorda respectar també la seva pinout, que són dos pins, un per terra o GND i l'altre Vin per aplicar el corrent de control.
El que jo he fet servir per a provar aquest exemple d'esquema que he creat en Fritzing és de 6V, així que en les línies que he posat cap a la dreta en l'esquema se li aplicarà + 0 / 6V en el vermell i -0 / 6V en el blau. Recorda que en funció de la intensitat vas a aconseguir més o menys força d'atracció.
Per a la el codi, pots fer alguna cosa simple com el següent (recorda que pots modificar el codi per en comptes de que s'activi i desactivi de forma intermitent després una estona, com aquest, que ho faci en funció d'un altre sensor que tinguis al teu circuit, o que passi algun esdeveniment ...):
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
}