Existují nějaké projekty elektroniky nebo pro použití s vaším Arduino, kde budete muset pracovat s řízeným magnetismem. Myslím, že v normálním permanentním magnetu bude vždy působit přitažlivá síla, ale s a elektromagnet toto magnetické pole můžete ovládat a generovat jej, právě když to potřebujete. Tímto způsobem můžete přilákat feromagnetické materiály pro celou řadu aplikací.
Představte si například, že chcete automaticky otevřít nebo zavřít malý poklop, když se něco stane, nebo přesunout nějaký kovový předmět atd. V takovém případě je nejlepší, co můžete použít, elektromagnet, čímž se vyhnete nutnosti vytvářet další úplné mechanismy, které plní stejnou funkci.
Co je to elektromagnet?
Un elektromagnet Jedná se o elektronické zařízení, které vám umožňuje generovat magnetické pole podle libosti. To znamená, že se zařízení stane magnetem, jen když to potřebujete, a ne vždy jako permanentní magnety. Tímto způsobem můžete přitahovat feromagnetické objekty přesně ve správný okamžik, kdy to chcete.
Elektromagnety jsou široce používány v průmysl. Například jste v televizi určitě viděli stroje, které jsou na některých místech, kde se recykluje kov, a které mají elektromagnet, který obsluha aktivuje z kabiny, aby zvedla podvozek šrotu nebo přilákala jiné kovové součásti. Když se pak jeřáb, který drží tento elektromagnet, umístil na místo, kde chce tyto kovové předměty opustit, jednoduše deaktivuje magnetické pole elektromagnetu a všechno spadne.
Způsob, jak jej aktivovat, je dodáním tohoto prvku a proud nepřetržitě. Pokud tento proud působí na elektromagnet, magnetické pole je udržováno a kov k němu zůstává připojen. Když tento proud ustane, zmizí a kovové prvky se oddělí. Můžete to tedy rychle ovládat.
Tohle můžete použít i vy ve svůj prospěch a velmi levným způsobem. Elektromagnet si můžete koupit hotový nebo si jej vytvořit sami, protože na rozdíl od jiných elektronických součástek není vůbec složitý.
Ale pokud si myslíte, že elektromagnety slouží pouze k zachycení nebo přilákání předmětů, pravdou je, že se mýlíte. The použití nebo aplikace je více. Ve skutečnosti, pokud se rozhlížíte kolem sebe, jistě mnoho zařízení používá tento efekt pro svůj provoz. Například jej najdete pro mnoho domácích zvonů, pro některá zařízení, která mají elektricky ovládané mechanické pohony, pro roboty, pro pevné disky, pro elektrické motory (rotor se otáčí díky generovaným magnetickým polím), generátory, reproduktory, relé, magnetické zámky a dlouhý atd.
Jak to funguje?
I když už máte víceméně jasné, jak elektromagnet ovládat, musíte dobře pochopit, jak funguje přitahovat nebo odpuzovat předměty (pokud změníte polarizaci). U těchto typů zařízení nebudete muset používat permanentní magnety k přitahování feromagnetických materiálů, jako je železo, kobalt, nikl a jiné slitiny.
Pamatujte, jaký typ kovu nebo slitiny budete pro svůj projekt používat, protože ne každého přitahují tyto magnety.
Aby elektromagnet fungoval, musíme se vrátit k dánským studiím Hans Christian Orsted, 1820. Zjistil, že elektrické proudy mohou generovat magnetická pole. Později by Brit William Sturgeron využil prvního elektromagnetu s využitím tohoto objevu, a to sahá až do roku 1824. A nebylo to až do roku 1930, kdy by jej Joshep Henry zdokonalil, aby vytvořil elektromagnet, který dnes známe.
Fyzicky to bude tvořeno a vinutá cívka a uvnitř ní feromagnetické jádro, jako je měkké železo, ocel a jiné slitiny. Smyčky jsou obvykle vyrobeny z mědi nebo hliníku a mají izolační potah jako lak, který jim brání v kontaktu, protože se budou velmi blízko sebe nebo přímo v kontaktu, aby se ještě více zhutnily. Něco podobného tomu, co se děje s transformátorovými cívkami, které mají také tento lak.
Funkce cívek je generovat řečený magnetické polea jádro tento účinek zvýší a soustředí ho na snížení ztrát rozptylem. V materiálu jádra budou jeho domény zarovnány nebo orientovány v jednom směru díky intenzitě generované cívkou, to znamená, že se podobá tomu, co se děje uvnitř permanentních magnetů, které také mají uvedené domény zarovnané v určitém směru podle jeho pólu.
To může ovládat sílu přitažlivosti zvýšení proudu, který prochází elektromagnetem. To znamená, že musím říci, že to není jediný faktor, který ovlivňuje přitažlivou sílu elektromagnetu, ke zvýšení jeho síly můžete zvýšit jeden nebo všechny z následujících faktorů:
- Počet otáček solenoidu.
- Materiál jádra.
- Intenzita proudu.
Když proud ustane, domény mají tendenci se náhodně přeorientovat, a proto ztrácejí magnetismus. Když tedy odstraníte aplikovaný proud, elektromagnet přestane přitahovat. Může však zůstat zbytkové magnetické pole, které se nazývá remanentní magnetismus. Pokud to chcete eliminovat, můžete použít donucovací pole v opačném směru nebo zvýšit teplotu materiálu nad Curieovu teplotu.
Získejte elektromagnet
Jak jsem již uvedl, můžete vytvořte si to samiPokud máte rádi kutilství nebo hledáte typ elektromagnetu s charakteristikami, které nejsou spokojené s těmi, které si můžete koupit. Další možností, pokud jste línější, je koupit elektromagnet v jakémkoli obchodě, jako je Amazon.
Pokud si chcete koupit elektromagnet, něco si zapamatujte. A najdete různé ceny a několik typů, které mají různé vlastnosti. Mezi nimi se nejvíce liší váhu, kterou mohou podporovat nebo přitahovat. Například 25N 2.5 kg, 50N 5Kg, 100N 10 Kg, 800N 80 kg, 1000N 100 Kg atd. Existují větší pro průmyslové aplikace, ale pro domácí použití to není časté ... Nemyslete si, že cena mezi takovými cenami stoupá tolik, protože je máte od 3 do 20 EUR.
Pokud se rozhodnete vytvořte si to samiMůžete mít levný elektromagnet jednoduše navinutím drátu k vytvoření cívky a uvnitř musíte vložit železné jádro. Například nejjednodušší a nejjednodušší elektromagnet, který se děti obvykle učí v laboratořích, je použití baterie, kterou připojují k navinutému vodivému drátu (musí být pokryta izolačním lakem nebo plastovým izolátorem, aby se nedotýkaly zatáčky) a uvnitř které zavádějí krajku jako jádro. Když spojíte oba konce s každým z pólů článku nebo baterie, bude v cívce generováno magnetické pole, které přitahuje kovy ...
Samozřejmě, že můžete elektromagnet zdokonalit s větší cívkou nebo s použitím jiného kovového jádra, pokud chcete dosáhnout vyšších výkonových rozměrů a magnetických polí.
Integrace s Arduino
La integrace s Arduino není to vůbec složité. Buď zakoupený elektromagnet, nebo ten, který jste vytvořili sami, můžete přímo použít Arduino a výkonové výstupy k aktivaci nebo deaktivaci elektromagnetu, jak si přejete, pomocí kódu skici. Pokud to ale chcete udělat lépe, měli byste použít nějaký prvek k adekvátnějšímu ovládání elektromagnetu, zvláště pokud se jedná o silnější elektromagnet. V tomto případě můžete použít například tranzistor MOSFET jako ovládací prvek nebo NPN TIP120 (je to ten, který jsem testoval) a dokonce i relé. Můžete tedy použít jeden z digitálních kolíků k ovládání tranzistoru a to zase k elektromagnetu ...
Mezi dva konektory elektromagnetu musíte umístit mušku nebo antiparalelní diodu, jako je ta na obrázku. Musíte také zahrnout 2K ohmový rezistor, jak vidíte na schématu. Zbytek připojení je velmi jednoduchý, jak vidíte. V tomto případě samozřejmě modrý a červený vodič odpovídají externímu napájení, které bude přivedeno na solenoid.
Pamatujte, že existují elektromagnety o Jmenovité napětí 6V, 12V, 24V atd., Takže musíte dobře znát napětí, které musíte přivést na solenoid, aby nedošlo k jeho poškození. Podrobnosti můžete vidět v popisu Amazonu nebo vyhledáním datového listu komponenty, kterou používáte. Nezapomeňte také respektovat jeho pinout, což jsou dva piny, jeden pro zem nebo GND a druhý Vin pro použití řídicího proudu.
Ten, který jsem použil k prokázání tento schematický příklad že jsem vytvořil ve Fritzing je 6V, takže v řádcích, které jsem dal vpravo v diagramu, bude použito + 0 / 6V červeně a -0 / 6V modře. Pamatujte, že v závislosti na intenzitě získáte více či méně přitažlivou sílu.
na kód, Můžete udělat něco jednoduchého, jako je následující (nezapomeňte, že můžete upravit kód tak, aby místo toho, aby se po chvíli přerušovaně aktivoval a deaktivoval, jako je tento, to dělá v závislosti na jiném senzoru, který máte ve svém obvodu, nebo že dojde k události. ...):
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
}