Elektromagnet: So integrieren Sie dieses Element in Ihr Arduino-Board

Es gibt einige Elektronikprojekte oder zur Verwendung mit Ihrem Arduino, bei denen Sie mit kontrolliertem Magnetismus arbeiten müssen. Ich meine, in einem normalen Permanentmagneten wird es immer eine Anziehungskraft geben, aber mit einem Elektromagnet Sie können dieses Magnetfeld steuern, um es genau dann zu erzeugen, wenn Sie es benötigen. Auf diese Weise können Sie ferromagnetische Materialien für eine Vielzahl von Anwendungen anziehen.

Stellen Sie sich zum Beispiel vor, Sie möchten eine kleine Luke automatisch öffnen oder schließen, wenn etwas passiert, oder einen Metallgegenstand usw. bewegen. In diesem Fall können Sie am besten einen Elektromagneten verwenden, sodass Sie keine weiteren vollständigen erstellen müssen Mechanismen, die die gleiche Funktion erfüllen.

Was ist ein Elektromagnet?

Un Elektromagnet Es ist ein elektronisches Gerät, mit dem Sie nach Lust und Laune ein Magnetfeld erzeugen können. Das heißt, ein Gerät, das nur dann zum Magneten wird, wenn Sie es brauchen, und nicht immer wie Permanentmagnete. Auf diese Weise können Sie ferromagnetische Objekte genau zum richtigen Zeitpunkt anziehen, wenn Sie dies wünschen.

Elektromagnete sind in weit verbreitet die Industrie. Zum Beispiel haben Sie im Fernsehen sicherlich Maschinen gesehen, die sich an einigen Stellen befinden, an denen Metall recycelt wird, und die einen Elektromagneten haben, den der Bediener aus der Kabine aktiviert, um das Fahrgestell eines Altautos aufzunehmen oder andere Metallteile anzuziehen. Wenn sich der Kran, der diesen Elektromagneten hält, dort positioniert hat, wo er diese Metallgegenstände zurücklassen möchte, deaktivieren sie einfach das Magnetfeld des Elektromagneten und alles fällt.

Sie können es aktivieren, indem Sie dieses Element mit a versorgen Dauerstrom. Solange dieser Strom auf den Elektromagneten wirkt, bleibt das Magnetfeld erhalten und das Metall bleibt daran gebunden. Wenn dieser Strom aufhört, verschwindet er und die metallischen Elemente lösen sich. So können Sie es schnell steuern.

Nun, dies kann auch von Ihnen verwendet werden zu Ihrem eigenen Vorteil und auf sehr günstige Weise. Sie können den Elektromagneten fertig kaufen oder selbst herstellen, da er im Gegensatz zu anderen elektronischen Bauteilen überhaupt nicht kompliziert ist.

Aber wenn Sie denken, dass Elektromagnete nur dazu dienen, Objekte zu fangen oder anzuziehen, ist die Wahrheit, dass Sie falsch liegen. Das Verwendungen oder Anwendungen sind vielfältig. Wenn Sie sich umschauen, nutzen sicherlich viele Geräte diesen Effekt für ihren Betrieb. Zum Beispiel finden Sie es für viele Hausglocken, für einige Geräte mit elektrisch gesteuerten mechanischen Aktuatoren, für Roboter, für Festplatten, für Elektromotoren (Der Rotor dreht sich dank der erzeugten Magnetfelder), Generatoren, Lautsprecher, Relais, Magnetschlösser und eine lange usw.

Wie funktioniert das?

Auch wenn Sie bereits mehr oder weniger klar wissen, wie ein Elektromagnet zu bedienen ist, müssen Sie gut verstehen, wie er funktioniert Objekte anziehen oder abstoßen (wenn Sie die Polarisation ändern). Bei diesen Gerätetypen müssen Sie keine Permanentmagnete verwenden, um ferromagnetische Materialien wie Eisen, Kobalt, Nickel und andere Legierungen anzuziehen.

Denken Sie an die Art des Metalls oder der Legierung, die Sie für Ihr Projekt verwenden werden, da nicht jeder von diesen Magneten angezogen wird.

Damit der Elektromagnet funktioniert, müssen wir zu den dänischen Studien zurückkehren Hans Christian Orsted, 1820. Er entdeckte, dass elektrische Ströme Magnetfelder erzeugen können. Später würde der Brite William Sturgeron den ersten Elektromagneten nutzen, der diese Entdeckung ausnutzt, und das geht auf das Jahr 1824 zurück. Und erst 1930 würde Joshep Henry ihn perfektionieren, um den Elektromagneten zu erzeugen, den wir heute kennen.

Physikalisch wird es aus a bestehen gewickelte Spule und darin ein ferromagnetischer Kernwie Weicheisen, Stahl und andere Legierungen. Die Schlaufen bestehen normalerweise aus Kupfer oder Aluminium und haben eine isolierende Abdeckung wie ein Lack, um einen Kontakt zu verhindern, da sie sehr nahe beieinander liegen oder direkt in Kontakt kommen, um sie noch stärker zu verdichten. Ähnlich wie bei Transformatorspulen, die auch diesen Lack haben.

Die Funktion der Spulen besteht darin, diese zu erzeugen MagnetfeldDer Kern verstärkt diesen Effekt und konzentriert ihn, um die Streuverluste zu verringern. Innerhalb des Kernmaterials werden seine Domänen dank der von der Spule erzeugten Intensität in einer Richtung ausgerichtet oder ausgerichtet, dh es ähnelt dem, was in Permanentmagneten geschieht, bei denen die Domänen auch gemäß seinem Pol in einer bestimmten Richtung ausgerichtet sind.

Es kann Kontrollieren Sie die Anziehungskraft Erhöhen des Stroms, den Sie durch den Elektromagneten leiten. Trotzdem muss ich sagen, dass dies nicht der einzige Faktor ist, der die Anziehungskraft des Elektromagneten beeinflusst. Um seine Leistung zu erhöhen, können Sie einen oder alle der folgenden Faktoren erhöhen:

• Anzahl der Magnetumdrehungen.
• Kernmaterial.
• Stromstärke.

Wenn der Strom aufhört, neigen die Domänen dazu, sich zufällig neu zu orientieren und verlieren daher den Magnetismus. Wenn Sie also den angelegten Strom entfernen, Der Elektromagnet zieht nicht mehr an. Es kann jedoch ein Restmagnetfeld verbleiben, das als remanenter Magnetismus bezeichnet wird. Wenn Sie es beseitigen möchten, können Sie ein Koerzitivfeld in die entgegengesetzte Richtung anlegen oder die Temperatur des Materials über die Curie-Temperatur erhöhen.

Holen Sie sich einen Elektromagneten

Wie ich bereits kommentiert habe, können Sie erstelle es selbstWenn Sie DIY mögen oder nach einer Art Elektromagnet mit Eigenschaften suchen, die mit denen, die Sie kaufen können, nicht zufrieden sind. Eine andere Möglichkeit, wenn Sie fauler sind, besteht darin, den Elektromagneten in einem Geschäft wie Amazon zu kaufen.

• Kaufen Sie einen gebrauchsfertigen Elektromagneten im Modul mit Arduino
• Vergleichen Sie den einfachen Elektromagneten

Bitte beachten Sie etwas, wenn Sie den Elektromagneten kaufen möchten. Und Sie werden unterschiedliche Preise und verschiedene Typen finden, die unterschiedliche Eigenschaften haben. Was unter ihnen am meisten variiert, ist das Menge an Gewicht, die sie unterstützen oder anziehen können. Zum Beispiel die 25 N von 2.5 kg, die 50 N von 5 kg, die 100 N von 10 kg, die 800 N von 80 kg, 1000 N von 100 kg usw. Es gibt größere für industrielle Anwendungen, aber es ist nicht häufig für Haushaltsanwendungen ... Denken Sie nicht, dass der Preis zwischen den beiden so stark steigt, da Sie sie von 3 € auf 20 € haben.

Wenn Sie sich dazu entschließen erstelle es selbstSie können einen billigen Elektromagneten haben, indem Sie einfach den Draht wickeln, um eine Spule zu erzeugen, und im Inneren müssen Sie einen Eisenkern einsetzen. Der einfachste und einfachste Elektromagnet, den Kinder normalerweise in Laboratorien lernen, ist die Verwendung einer Batterie, die sie an einen gewickelten leitenden Draht anschließen (dieser muss mit Isolierlack oder Kunststoffisolator abgedeckt sein, damit sie keinen Kontakt mit den Windungen haben ) und in die sie eine Spitze als Kern einführen. Wenn Sie die beiden Enden mit jedem der Pole der Zelle oder Batterie verbinden, wird in der Spule ein Magnetfeld erzeugt, das Metalle anzieht ...

Natürlich kann man den Elektromagneten perfekt mit einer größeren Spule oder mit einem anderen Metallkern, wenn Sie höhere Leistungsabmessungen und Magnetfelder erzielen möchten.

Integration mit Arduino

La Integration mit Arduino es ist überhaupt nicht kompliziert. Entweder ein gekaufter oder ein von Ihnen selbst erstellter Elektromagnet. Sie können den Arduino und die Leistungsausgänge direkt verwenden, um den Elektromagneten mithilfe Ihres Skizzencodes zu aktivieren oder zu deaktivieren. Wenn Sie dies jedoch besser machen möchten, sollten Sie ein Element verwenden, um den Elektromagneten angemessener zu steuern, insbesondere wenn es sich um einen leistungsstärkeren Elektromagneten handelt. In diesem Fall können Sie beispielsweise einen Transistor verwenden MOSFET als Steuerelement oder als NPN TIP120 (es ist das, das ich zum Testen verwendet habe) und sogar als Relais. Somit können Sie einen der digitalen Pins verwenden, um den Transistor zu steuern, und dies wiederum für den Elektromagneten ...

Sie müssen eine Flyback- oder antiparallele Diode wie die im Bild zwischen den beiden Anschlüssen des Elektromagneten platzieren. Sie müssen auch einen 2K-Ohm-Widerstand einbauen, wie Sie in der Abbildung sehen. Der Rest der Verbindungen ist sehr einfach, wie Sie sehen können. In diesem Fall entsprechen die blauen und roten Drähte natürlich der externen Stromversorgung, die an den Magneten angelegt wird.

Denken Sie daran, dass es Elektromagnete von gibt Nennspannung 6V, 12V, 24V usw., daher müssen Sie die Spannung, die Sie an den Magneten anlegen müssen, genau kennen, um ihn nicht zu beschädigen. Sie können die Details in der Amazon-Beschreibung oder im Datenblatt der von Ihnen verwendeten Komponente anzeigen. Denken Sie daran, auch die Pinbelegung zu beachten, bei der es sich um zwei Pins handelt, einen für Masse oder GND und einen für Vin, um den Steuerstrom anzulegen.

Die, die ich verwendet habe, um zu beweisen dieses schematische Beispiel Das, was ich in Fritzing erstellt habe, ist 6V. In den Zeilen, die ich rechts im Diagramm eingefügt habe, wird es +0 / 6V im Rot und -0 / 6V im Blau angewendet. Denken Sie daran, dass Sie je nach Intensität mehr oder weniger Anziehungskraft erhalten.

zu der Code, Sie können Folgendes einfach tun (denken Sie daran, dass Sie den Code so ändern können, dass er nach einer Weile nicht mehr intermittierend aktiviert und deaktiviert wird, wie dies bei einem anderen Sensor in Ihrem Schaltkreis der Fall ist oder dass ein Ereignis auftritt ...):

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
}