Υπάρχουν ορισμένα ηλεκτρονικά έργα ή για χρήση με το Arduino, όπου θα πρέπει να εργαστείτε με ελεγχόμενο μαγνητισμό. Εννοώ, σε έναν κανονικό μόνιμο μαγνήτη, θα υπάρχει πάντα ελκυστική δύναμη, αλλά με ένα ηλεκτρομαγνήτης μπορείτε να ελέγξετε αυτό το μαγνητικό πεδίο για να το δημιουργήσετε ακριβώς όταν το χρειάζεστε. Με αυτόν τον τρόπο, μπορείτε να προσελκύσετε σιδηρομαγνητικά υλικά για πολλές εφαρμογές.
Για παράδειγμα, φανταστείτε ότι θέλετε να ανοίξετε ή να κλείσετε μια μικρή πόρτα αυτόματα όταν συμβαίνει κάτι ή να μετακινήσετε κάποιο μεταλλικό αντικείμενο κ.λπ. Σε αυτήν την περίπτωση, το καλύτερο πράγμα που μπορείτε να χρησιμοποιήσετε είναι ένας ηλεκτρομαγνήτης, αποφεύγοντας έτσι τη δημιουργία άλλων ολοκληρωμένων μηχανισμοί που εκτελούν την ίδια λειτουργία.
Τι είναι ο ηλεκτρομαγνήτης;
Un ηλεκτρομαγνήτης Είναι μια ηλεκτρονική συσκευή που σας επιτρέπει να δημιουργήσετε ένα μαγνητικό πεδίο κατά βούληση. Δηλαδή, μια συσκευή που γίνεται μαγνήτης μόνο όταν τη χρειάζεστε και όχι πάντα σαν μόνιμοι μαγνήτες. Με αυτόν τον τρόπο, μπορείτε να προσελκύσετε σιδηρομαγνητικά αντικείμενα την κατάλληλη στιγμή όταν το θέλετε.
Οι ηλεκτρομαγνήτες χρησιμοποιούνται ευρέως στο η βιομηχανία. Για παράδειγμα, έχετε δει σίγουρα στην τηλεόραση εκείνα τα μηχανήματα που βρίσκονται σε ορισμένα μέρη όπου το μέταλλο ανακυκλώνεται και διαθέτουν ηλεκτρομαγνήτη που ο χειριστής ενεργοποιεί από την καμπίνα για να πάρει το πλαίσιο ενός σκραπ αυτοκινήτου ή να προσελκύσει άλλα μεταλλικά μέρη. Στη συνέχεια, όταν ο γερανός που κρατάει αυτόν τον ηλεκτρομαγνήτη έχει τοποθετηθεί εκεί που θέλει να αφήσει αυτά τα μεταλλικά αντικείμενα, απλώς απενεργοποιούν το μαγνητικό πεδίο του ηλεκτρομαγνήτη και όλα θα πέσουν.
Ο τρόπος ενεργοποίησής του είναι με την παροχή αυτού του στοιχείου με ένα συνεχές ρεύμα. Όσο αυτό το ρεύμα δρα στον ηλεκτρομαγνήτη, το μαγνητικό πεδίο διατηρείται και το μέταλλο παραμένει συνδεδεμένο με αυτό. Όταν σταματήσει αυτό το ρεύμα, θα εξαφανιστεί και τα μεταλλικά στοιχεία θα αποσπαστούν. Έτσι μπορείτε να το ελέγξετε γρήγορα.
Λοιπόν, αυτό μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί από εσάς για δικό σας όφελος και με πολύ φθηνό τρόπο. Μπορείτε να αγοράσετε τον ηλεκτρομαγνήτη έτοιμο ή να το δημιουργήσετε μόνοι σας, καθώς δεν είναι καθόλου περίπλοκο, σε αντίθεση με άλλα ηλεκτρονικά εξαρτήματα.
Αλλά αν νομίζετε ότι οι ηλεκτρομαγνήτες χρησιμεύουν μόνο για να πιάσουν ή να προσελκύσουν αντικείμενα, η αλήθεια είναι ότι κάνετε λάθος. ο οι χρήσεις ή οι εφαρμογές είναι πολλαπλές. Στην πραγματικότητα, αν κοιτάξετε γύρω, σίγουρα πολλές συσκευές χρησιμοποιούν αυτό το εφέ για τη λειτουργία τους. Για παράδειγμα, θα το βρείτε για πολλές καμπάνες σπιτιού, για ορισμένες συσκευές που διαθέτουν ηλεκτρικά ελεγχόμενους μηχανικούς ενεργοποιητές, για ρομπότ, για σκληρούς δίσκους, για ηλεκτρικούς κινητήρες (ο ρότορας περιστρέφεται χάρη στα μαγνητικά πεδία που δημιουργούνται), γεννήτριες, ηχεία, ρελέ, μαγνητικές κλειδαριές και ένα μακρύ κλπ.
Πώς λειτουργεί;
Ακόμα κι αν έχετε ήδη λίγο πολύ σαφή τρόπο λειτουργίας ενός ηλεκτρομαγνήτη, πρέπει να καταλάβετε καλά πώς λειτουργεί προσελκύστε ή απωθείτε αντικείμενα (εάν αλλάξετε πόλωση). Με αυτούς τους τύπους συσκευών, δεν θα χρειαστεί να χρησιμοποιήσετε μόνιμους μαγνήτες για να προσελκύσετε σιδηρομαγνητικά υλικά όπως σίδηρος, κοβάλτιο, νικέλιο και άλλα κράματα.
Λάβετε υπόψη τον τύπο μετάλλου ή κράματος που πρόκειται να χρησιμοποιήσετε για το έργο σας, καθώς δεν προσελκύονται όλοι σε αυτούς τους μαγνήτες.
Για να λειτουργήσει ο ηλεκτρομαγνήτης, πρέπει να επιστρέψουμε στις δανικές μελέτες Hans Christian Orsted, 1820. Ανακάλυψε ότι τα ηλεκτρικά ρεύματα μπορούν να παράγουν μαγνητικά πεδία. Αργότερα, ο Βρετανός William Sturgeron θα έκανε τον πρώτο ηλεκτρομαγνήτη εκμεταλλευόμενο αυτήν την ανακάλυψη και χρονολογείται από το 1824. Και δεν θα ήταν μέχρι το 1930, όταν ο Joshep Henry θα το τελείωνε για να δημιουργήσει τον ηλεκτρομαγνήτη που γνωρίζουμε σήμερα.
Φυσικά θα αποτελείται από ένα τυλίξτε το πηνίο και μέσα σε αυτόν έναν σιδηρομαγνητικό πυρήνα, όπως ήπιος σίδηρος, χάλυβας και άλλα κράματα. Οι βρόχοι είναι συνήθως κατασκευασμένοι από χαλκό ή αλουμίνιο και έχουν μονωτική επίστρωση σαν βερνίκι για να τους εμποδίσουν να έρθουν σε επαφή, καθώς θα έρθουν πολύ κοντά ο ένας στον άλλο ή σε άμεση επαφή για να τους συμπιέσουν ακόμη περισσότερο. Κάτι παρόμοιο με αυτό που συμβαίνει με τα πηνία μετασχηματιστή, τα οποία έχουν επίσης αυτό το βερνίκι.
Η λειτουργία των πηνίων είναι η δημιουργία εν λόγω μαγνητικό πεδίο, και ο πυρήνας θα αυξήσει αυτό το αποτέλεσμα και θα το συγκεντρώσει για να μειώσει τις απώλειες σκέδασης. Μέσα στο υλικό του πυρήνα, τα πεδία του θα ευθυγραμμιστούν ή θα προσανατολιστούν προς μία κατεύθυνση χάρη στην ένταση που δημιουργείται από το πηνίο, δηλαδή, μοιάζει με αυτό που συμβαίνει μέσα σε μόνιμους μαγνήτες, οι οποίοι έχουν επίσης αναφέρει ότι τα πεδία ευθυγραμμίζονται σε μια συγκεκριμένη κατεύθυνση σύμφωνα με τον πόλο του.
μπορεί ελέγξτε τη δύναμη έλξης αυξάνοντας το ρεύμα που περνάτε από τον ηλεκτρομαγνήτη. Τούτου λεχθέντος, πρέπει να πω ότι δεν είναι ο μόνος παράγοντας που επηρεάζει την ελκυστική δύναμη του ηλεκτρομαγνήτη, για να αυξήσετε τη δύναμή του μπορείτε να αυξήσετε έναν ή όλους τους ακόλουθους παράγοντες:
- Αριθμός στροφών σωληνοειδών.
- Βασικό υλικό.
- Τρέχουσα ένταση.
Όταν το ρεύμα σταματά, οι τομείς τείνουν να επαναπροσανατολίζονται τυχαία, και επομένως χάνουν μαγνητισμό. Έτσι, όταν αφαιρείτε το ισχύον ρεύμα, ο ηλεκτρομαγνήτης σταματά να προσελκύει. Ωστόσο, μπορεί να παραμείνει ένα εναπομένον μαγνητικό πεδίο, το οποίο ονομάζεται παραμένον μαγνητισμός. Εάν θέλετε να το εξαλείψετε, μπορείτε να εφαρμόσετε ένα καταναγκαστικό πεδίο προς την αντίθετη κατεύθυνση ή να αυξήσετε τη θερμοκρασία του υλικού πάνω από τη θερμοκρασία Curie.
Αποκτήστε έναν ηλεκτρομαγνήτη
Όπως έχω ήδη σχολιάσει, μπορείτε δημιουργήστε το μόνοι σαςΑν σας αρέσει το DIY ή ψάχνετε για έναν τύπο ηλεκτρομαγνήτη με χαρακτηριστικά που δεν είναι ικανοποιημένα με αυτά που μπορείτε να αγοράσετε. Μια άλλη επιλογή, αν είστε πιο τεμπέλης, είναι να αγοράσετε τον ηλεκτρομαγνήτη σε οποιοδήποτε κατάστημα όπως το Amazon.
- Αγοράστε έτοιμο προς χρήση ηλεκτρομαγνήτη στη μονάδα με το Arduino
- Συγκρίνετε τον απλό ηλεκτρομαγνήτη
Παρακαλώ σημειώστε κάτι, εάν πρόκειται να αγοράσετε τον ηλεκτρομαγνήτη. Και θα βρείτε διαφορετικές τιμές και διάφορους τύπους που έχουν διαφορετικά χαρακτηριστικά. Μεταξύ αυτών, αυτό που διαφέρει περισσότερο είναι το το βάρος που μπορούν να υποστηρίξουν ή να προσελκύσουν. Για παράδειγμα, τα 25N των 2.5 Kg, τα 50N των 5 Kg, τα 100N των 10 Kg, τα 800N των 80 kg, 1000N των 100 Kg κ.λπ. Υπάρχουν μεγαλύτερες για βιομηχανικές εφαρμογές, αλλά δεν είναι συχνές για οικιακές εφαρμογές ... Μην νομίζετε ότι η τιμή αυξάνεται τόσο πολύ μεταξύ τους, αφού τις έχετε από 3 έως 20 €.
Εάν αποφασίσετε να δημιουργήστε το μόνοι σαςΜπορείτε να έχετε έναν φτηνό ηλεκτρομαγνήτη απλά τυλίγοντας καλώδιο για να δημιουργήσετε ένα πηνίο και στο εσωτερικό πρέπει να εισαγάγετε έναν σιδηρούχο πυρήνα. Για παράδειγμα, ο απλούστερος και απλούστερος ηλεκτρομαγνήτης που συνήθως κάνουν τα παιδιά για να μάθουν στα εργαστήρια είναι να χρησιμοποιούν μια μπαταρία που συνδέονται με ένα αγώγιμο καλώδιο τραύματος (πρέπει να καλύπτεται με μονωτικό βερνίκι ή πλαστικό μονωτή έτσι ώστε να μην έρχονται σε επαφή με τις στροφές ) και μέσα στο οποίο εισάγουν μια δαντέλα ως πυρήνα. Όταν συνδέετε τα δύο άκρα σε καθένα από τους πόλους του κελιού ή της μπαταρίας, θα δημιουργηθεί ένα μαγνητικό πεδίο στο πηνίο που προσελκύει μέταλλα ...
Φυσικά, ο ηλεκτρομαγνήτης μπορείτε να τελειοποιήσω με μεγαλύτερο πηνίο ή χρησιμοποιώντας διαφορετικό μεταλλικό πυρήνα εάν θέλετε να επιτύχετε υψηλότερες διαστάσεις ισχύος και μαγνητικά πεδία.
Ενσωμάτωση με το Arduino
La ένταξη με το Arduino δεν είναι καθόλου περίπλοκο. Είτε έχετε αγοράσει έναν ηλεκτρομαγνήτη είτε έναν από εσάς, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε απευθείας τις εξόδους Arduino και εξόδου για να ενεργοποιήσετε ή να απενεργοποιήσετε τον ηλεκτρομαγνήτη όπως θέλετε χρησιμοποιώντας τον κωδικό σκίτσου σας. Αλλά αν θέλετε να το κάνετε με καλύτερο τρόπο, θα πρέπει να χρησιμοποιήσετε κάποιο στοιχείο για τον έλεγχο του ηλεκτρομαγνήτη με πιο κατάλληλο τρόπο, ειδικά εάν είναι ένας πιο ισχυρός ηλεκτρομαγνήτης. Σε αυτήν την περίπτωση, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε για παράδειγμα ένα τρανζίστορ MOSFET ως στοιχείο ελέγχου, ή NPN TIP120 (είναι αυτό που χρησιμοποίησα για να δοκιμάσω), και ακόμη και ένα ρελέ. Έτσι, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε έναν από τους ψηφιακούς ακροδέκτες για τον έλεγχο του τρανζίστορ και αυτό με τη σειρά του στον ηλεκτρομαγνήτη ...
Πρέπει να τοποθετήσετε μια μύγα προς τα πίσω ή μια αντιπαράλληλη δίοδο όπως αυτή στην εικόνα, μεταξύ των δύο συνδέσμων του ηλεκτρομαγνήτη. Πρέπει επίσης να συμπεριλάβετε μια αντίσταση 2K ohm όπως βλέπετε στο διάγραμμα. Οι υπόλοιπες συνδέσεις είναι πολύ απλές, όπως μπορείτε να δείτε. Φυσικά, σε αυτήν την περίπτωση, τα μπλε και κόκκινα καλώδια αντιστοιχούν στην εξωτερική ισχύ που θα εφαρμοστεί στο σωληνοειδές.
Θυμηθείτε ότι υπάρχουν ηλεκτρομαγνήτες Ονομαστική τάση 6V, 12V, 24V κ.λπ., οπότε πρέπει να γνωρίζετε καλά την τάση που πρέπει να εφαρμόσετε στο σωληνοειδές, ώστε να μην το καταστρέψετε. Μπορείτε να δείτε τις λεπτομέρειες στην περιγραφή του Αμαζονίου ή αναζητώντας το δελτίο δεδομένων του στοιχείου που χρησιμοποιείτε. Θυμηθείτε να σέβεστε επίσης το pinout του, το οποίο είναι δύο ακίδες, ένα για γείωση ή GND και το άλλο Vin για να εφαρμόσετε το ρεύμα ελέγχου.
Αυτό που έχω χρησιμοποιήσει για να αποδείξω αυτό το σχηματικό παράδειγμα που έχω δημιουργήσει στο Fritzing είναι 6V, οπότε στις γραμμές που έχω τοποθετήσει στα δεξιά στο διάγραμμα θα εφαρμοστεί + 0 / 6V στο κόκκινο και -0 / 6V στο μπλε. Θυμηθείτε ότι ανάλογα με την ένταση θα έχετε περισσότερο ή λιγότερο δύναμη έλξης.
να ο κώδικας, Μπορείτε να κάνετε κάτι απλό όπως το ακόλουθο (θυμηθείτε ότι μπορείτε να τροποποιήσετε τον κώδικα έτσι ώστε αντί να ενεργοποιείται και να απενεργοποιείται κατά διαστήματα μετά από λίγο, όπως αυτό, το κάνει ανάλογα με έναν άλλο αισθητήρα που έχετε στο κύκλωμα σας ή ότι συμβαίνει ένα συμβάν ...):
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
}