Elettromagnete: come integrare questo elemento con la tua scheda Arduino

Elettromagnete

Ci sono alcuni progetti di elettronica o da utilizzare con il tuo Arduino, dove dovrai lavorare con magnetismo controllato. Voglio dire, in un normale magnete permanente, ci sarà sempre una forza attrattiva, ma con a elettromagnete puoi controllare questo campo magnetico per generarlo proprio quando ne hai bisogno. In questo modo, puoi attrarre materiali ferromagnetici per una moltitudine di applicazioni.

Ad esempio, immagina di voler aprire o chiudere automaticamente un piccolo portello quando succede qualcosa, o spostare un oggetto metallico, ecc. In quel caso la cosa migliore che puoi usare è un elettromagnete, evitando così di doverne creare altri completi meccanismi che svolgono la stessa funzione.

Cos'è un elettromagnete?

modulo elettromagnete

Un elettromagnete È un dispositivo elettronico che permette di generare un campo magnetico a piacimento. Cioè, un dispositivo che diventa un magnete solo quando ne hai bisogno, e non sempre come i magneti permanenti. In questo modo, puoi attirare oggetti ferromagnetici esattamente nel momento giusto quando lo desideri.

Gli elettromagneti sono ampiamente utilizzati in l'industria. Ad esempio, avrete sicuramente visto in TV quelle macchine che si trovano in alcuni luoghi in cui viene riciclato il metallo e che hanno un elettromagnete che l'operatore attiva dalla cabina per prendere il telaio di un'auto di scarto, o attirare altre parti metalliche. Quindi quando la gru che regge questo elettromagnete si è posizionata dove vuole lasciare questi oggetti metallici, semplicemente disattivano il campo magnetico dell'elettromagnete e tutto cadrà.

Il modo per attivarlo è fornire a questo elemento un file corrente continua. Finché questa corrente agisce sull'elettromagnete, il campo magnetico viene mantenuto e il metallo rimane attaccato ad esso. Quando quella corrente cesserà, scomparirà e gli elementi metallici si stacceranno. Quindi puoi controllarlo rapidamente.

Bene, questo può essere utilizzato anche da te a tuo vantaggio e in un modo molto economico. Puoi acquistare l'elettromagnete già pronto o crearlo da solo, poiché non è affatto complicato, a differenza di altri componenti elettronici.

Ma se pensi che gli elettromagneti servono solo per catturare o attirare oggetti, la verità è che ti sbagli. Il gli usi o le applicazioni sono molteplici. Infatti, se ti guardi intorno, sicuramente molti dispositivi utilizzano questo effetto per il loro funzionamento. Ad esempio, lo troverai per molte campane di casa, per alcuni dispositivi che hanno attuatori meccanici controllati elettricamente, per robot, per dischi rigidi, per motori elettrici (il rotore ruota grazie ai campi magnetici che si generano), generatori, altoparlanti, relè, serrature magnetiche e un lungo ecc.

come funziona?

Anche se hai già più o meno chiaro come far funzionare un elettromagnete, devi capire bene come funziona attirare o respingere gli oggetti (se cambi polarizzazione). Con questi tipi di dispositivi, non sarà necessario utilizzare magneti permanenti per attirare materiali ferromagnetici come ferro, cobalto, nichel e altre leghe.

Tieni presente il tipo di metallo o lega che utilizzerai per il tuo progetto, poiché non tutti sono attratti da questi magneti.

Perché l'elettromagnete funzioni, dobbiamo tornare agli studi danesi Hans Christian Orsted, 1820. Ha scoperto che le correnti elettriche possono generare campi magnetici. In seguito, il britannico William Sturgeron realizzò il primo elettromagnete approfittando di quella scoperta, e questo risale al 1824. E non sarebbe stato fino al 1930, quando Joshep Henry lo perfezionò per creare l'elettromagnete che conosciamo oggi.

Fisicamente sarà costituito da un file bobina avvolta e al suo interno un nucleo ferromagnetico, come ferro dolce, acciaio e altre leghe. Gli anelli sono solitamente realizzati in rame o alluminio, e hanno un rivestimento isolante come una vernice per evitare che entrino in contatto, poiché verranno molto vicini tra loro o direttamente a contatto per compattarli ancora di più. Qualcosa di simile a ciò che accade con le bobine del trasformatore, che hanno anche questa vernice.

La funzione delle bobine è quella di generare dette campo magneticoe il nucleo aumenterà questo effetto e lo concentrerà per ridurre le perdite di dispersione. All'interno del materiale del nucleo, i suoi domini saranno allineati o orientati in una direzione grazie all'intensità generata dalla bobina, cioè assomiglia a ciò che accade all'interno dei magneti permanenti, che hanno anche detti domini allineati in una direzione specifica secondo il suo polo.

Si può controlla la forza di attrazione aumentando la corrente che stai facendo passare attraverso l'elettromagnete. Detto questo, devo dire che non è l'unico fattore che influenza la forza attrattiva dell'elettromagnete, per aumentarne la potenza puoi aumentare uno o tutti i seguenti fattori:

  • Numero di giri del solenoide.
  • Materiale di base.
  • Intensità di corrente.

Quando la corrente cessa, i domini tendono a riorientarsi in modo casuale, e quindi perdono il magnetismo. Quindi, quando rimuovi la corrente applicata, l'elettromagnete smette di attrarre. Tuttavia, può rimanere un campo magnetico residuo chiamato magnetismo residuo. Se vuoi eliminarlo, puoi applicare un campo coercitivo nella direzione opposta o aumentare la temperatura del materiale al di sopra della temperatura di Curie.

Procurati un elettromagnete

elettromagnete domestico

Come ho già commentato, puoi crealo tu stessoSe ti piace il fai da te o stai cercando un tipo di elettromagnete con caratteristiche che non sono soddisfatte di quelle che puoi acquistare. Un'altra opzione, se sei più pigro, è acquistare l'elettromagnete in qualsiasi negozio come Amazon.

Si prega di notare qualcosa, se si intende acquistare l'elettromagnete. E troverai prezzi diversi e diversi tipi con caratteristiche diverse. Tra questi, quello che varia di più è il quantità di peso che possono sostenere o attrarre. Ad esempio, il 25N di 2.5Kg, il 50N di 5Kg, il 100N di 10 Kg, l'800N di 80 kg, 1000N di 100 Kg, ecc. Ce ne sono di più grandi per applicazioni industriali, ma non è frequente per applicazioni domestiche ... Non pensate che il prezzo salga tanto tra l'una e l'altra, visto che li avete da 3 € a 20 €.

Se decidi di farlo crealo tu stessoPuoi avere un elettromagnete economico semplicemente avvolgendo un filo per generare una bobina e all'interno devi inserire un nucleo ferroso. Ad esempio, l'elettromagnete più semplice e semplice che i bambini di solito fanno per imparare nei laboratori è usare una batteria che si collegano a un filo conduttivo avvolto (deve essere coperto con vernice isolante o isolante di plastica in modo che non entrino in contatto sulle curve ) e all'interno del quale introducono un laccio come nucleo. Quando colleghi le due estremità a ciascuno dei poli della cella o della batteria, verrà generato un campo magnetico nella bobina che attira i metalli ...

Certo, l'elettromagnete puoi perfetto con una bobina più grande o utilizzando un nucleo metallico diverso se si desidera ottenere dimensioni di potenza e campi magnetici superiori.

Integrazione con Arduino

schema elettromagnetico con Arduino

La integrazione con Arduino non è affatto complicato. Che sia un elettromagnete acquistato o creato da te, puoi utilizzare direttamente Arduino e le uscite di potenza per attivare o disattivare l'elettromagnete come desideri utilizzando il tuo codice di schizzo. Ma se vuoi farlo in modo migliore, dovresti usare qualche elemento per controllare l'elettromagnete in modo più adeguato, soprattutto se si tratta di un elettromagnete più potente. In questo caso, puoi usare ad esempio un transistor MOSFET come elemento di controllo, o un NPN TIP120 (è quello che ho usato per testare) e persino un relè. Quindi, puoi usare uno dei pin digitali per controllare il transistor e questo a sua volta per l'elettromagnete ...

Devi inserire un diodo fly back o antiparallelo come quello nell'immagine, tra i due connettori dell'elettromagnete. Devi anche includere una resistenza da 2K ohm come vedi nel diagramma. Il resto delle connessioni è molto semplice, come puoi vedere. Naturalmente, in questo caso, i fili blu e rosso corrispondono all'alimentazione esterna che verrà applicata al solenoide.

Ricorda che ci sono elettromagneti di Voltaggio nominale 6V, 12V, 24V, ecc., Quindi è necessario conoscere bene la tensione che si deve applicare al solenoide per non danneggiarlo. Puoi vedere i dettagli nella descrizione di Amazon o cercando la scheda tecnica del componente che stai utilizzando. Ricordati di rispettare anche il suo pinout, che sono due pin, uno per massa o GND e l'altro Vin per applicare la corrente di controllo.

Quello che ho usato per provare questo esempio schematico che ho creato in Fritzing è 6V, quindi nelle righe che ho messo a destra nel diagramma verrà applicato + 0 / 6V nel rosso e -0 / 6V nel blu. Ricorda che a seconda dell'intensità otterrai più o meno forza di attrazione.

a il codice, Puoi fare qualcosa di semplice come il seguente (ricorda che puoi modificare il codice in modo che invece di attivarsi e disattivarsi a intermittenza dopo un po ', come questo, lo faccia a seconda di un altro sensore che hai nel tuo circuito, o che si verifichi qualche evento ...):

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
}


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