Istnieje kilka projektów elektronicznych lub do użytku z Arduino, w których będziesz musiał pracować z kontrolowanym magnetyzmem. Mam na myśli to, że w normalnym magnesie trwałym zawsze będzie siła przyciągania, ale z elektromagnes możesz kontrolować to pole magnetyczne, aby wygenerować je dokładnie wtedy, gdy tego potrzebujesz. W ten sposób można przyciągać materiały ferromagnetyczne do wielu zastosowań.
Na przykład wyobraź sobie, że chcesz automatycznie otwierać lub zamykać małą klapę, gdy coś się dzieje, lub przesuwać metalowy przedmiot itp. W takim przypadku najlepszą rzeczą, jakiej możesz użyć, jest elektromagnes, dzięki czemu unikniesz konieczności tworzenia innych kompletnych mechanizmy, które pełnią tę samą funkcję.
Co to jest elektromagnes?
Un elektromagnes Jest to urządzenie elektroniczne, które pozwala dowolnie generować pole magnetyczne. To znaczy urządzenie, które staje się magnesem tylko wtedy, gdy tego potrzebujesz, a nie zawsze jak magnesy trwałe. W ten sposób możesz przyciągać obiekty ferromagnetyczne dokładnie we właściwym czasie, kiedy tego chcesz.
Elektromagnesy są szeroko stosowane w przemysł. Na przykład z pewnością widziałeś w telewizji te maszyny, które są w niektórych miejscach, w których metal jest poddawany recyklingowi i które mają elektromagnes, który operator aktywuje z kabiny, aby zabrać podwozie złomowanego samochodu lub przyciągnąć inne metalowe części. Następnie, gdy dźwig trzymający ten elektromagnes ustawia się w miejscu, w którym chce zostawić te metalowe przedmioty, po prostu dezaktywuje pole magnetyczne elektromagnesu i wszystko spadnie.
Sposobem na aktywację jest dostarczenie temu elementowi pliku prąd ciągły. Dopóki prąd ten działa na elektromagnes, pole magnetyczne jest utrzymywane, a metal pozostaje do niego przymocowany. Kiedy ten prąd ustanie, zniknie, a metalowe elementy odłączą się. Możesz więc szybko to kontrolować.
Cóż, możesz tego również użyć dla własnej korzyści i w bardzo tani sposób. Możesz kupić gotowy elektromagnes lub stworzyć go samodzielnie, ponieważ nie jest to wcale skomplikowane, w przeciwieństwie do innych elementów elektronicznych.
Ale jeśli myślisz, że elektromagnesy służą tylko do łapania lub przyciągania obiektów, prawda jest taka, że się mylisz. Plik zastosowań lub aplikacji jest wiele. W rzeczywistości, jeśli się rozejrzysz, z pewnością wiele urządzeń wykorzystuje ten efekt do swojego działania. Na przykład można go znaleźć w wielu dzwonkach domowych, w niektórych urządzeniach z elektrycznie sterowanymi siłownikami mechanicznymi, do robotów, do dysków twardych, do silniki elektryczne (wirnik obraca się dzięki wytwarzanym polom magnetycznym), generatory, głośniki, przekaźniki, zamki magnetyczne i długie itp.
Jak to działa?
Nawet jeśli masz już mniej lub bardziej jasne, jak obsługiwać elektromagnes, musisz dobrze zrozumieć, jak on działa przyciągać lub odpychać przedmioty (jeśli zmienisz polaryzację). W przypadku tego typu urządzeń nie trzeba używać magnesów trwałych, aby przyciągać materiały ferromagnetyczne, takie jak żelazo, kobalt, nikiel i inne stopy.
Pamiętaj o rodzaju metalu lub stopu, którego zamierzasz użyć w swoim projekcie, ponieważ nie wszystkich przyciągają te magnesy.
Aby elektromagnes zadziałał, musimy wrócić do studiów duńskich Hans Christian Orsted, 1820. Odkrył, że prądy elektryczne mogą generować pola magnetyczne. Później brytyjski William Sturgeron stworzył pierwszy elektromagnes, korzystając z tego odkrycia, a to sięga 1824 roku. Dopiero w 1930 roku Joshep Henry udoskonalił go, aby stworzyć elektromagnes, który znamy dzisiaj.
Fizycznie będzie utworzony przez nawiniętą cewkę, aw niej rdzeń ferromagnetycznytakie jak żelazo, stal i inne stopy. Pętle są zwykle wykonane z miedzi lub aluminium i mają powłokę izolacyjną podobną do lakieru, aby zapobiec ich kontaktowi, ponieważ zbliżają się bardzo blisko siebie lub stykają się bezpośrednio, aby jeszcze bardziej je zagęścić. Coś podobnego do tego, co dzieje się z cewkami transformatorowymi, które również mają ten lakier.
Zadaniem cewek jest generowanie wspomnianego pole magnetyczne, a rdzeń zwiększy ten efekt i skoncentruje go, aby zmniejszyć straty rozpraszania. W materiale rdzenia jego domeny będą wyrównane lub zorientowane w jednym kierunku dzięki intensywności generowanej przez cewkę, to znaczy przypomina to, co dzieje się wewnątrz magnesów trwałych, które również mają wymienione domeny ustawione w określonym kierunku zgodnie z jego biegunem.
można kontrolować siłę przyciągania zwiększenie prądu przepływającego przez elektromagnes. To powiedziawszy, muszę powiedzieć, że nie jest to jedyny czynnik wpływający na siłę przyciągania elektromagnesu, aby zwiększyć jego moc, można zwiększyć jeden lub wszystkie z następujących czynników:
- Liczba obrotów elektromagnesu.
- Główny materiał.
- Bieżąca intensywność.
Kiedy prąd ustaje, domeny mają tendencję do losowej zmiany orientacji, przez co tracą magnetyzm. Kiedy więc usuniesz zastosowany prąd, elektromagnes przestaje się przyciągać. Jednak może pozostać szczątkowe pole magnetyczne, które jest nazywane magnetyzmem szczątkowym. Jeśli chcesz to wyeliminować, możesz zastosować pole koercji w przeciwnym kierunku lub podnieść temperaturę materiału powyżej temperatury Curie.
Zdobądź elektromagnes
Jak już wspomniałem, możesz stwórz to samJeśli lubisz majsterkowanie lub szukasz elektromagnesu o właściwościach niezadowalających z tych, które możesz kupić. Inną opcją, jeśli jesteś bardziej leniwy, jest zakup elektromagnesu w dowolnym sklepie, takim jak Amazon.
Zwróć uwagę, jeśli zamierzasz kupić elektromagnes. Znajdziesz różne ceny i kilka typów, które mają różne cechy. Wśród nich najbardziej zróżnicowany jest plik ilość ciężaru, którą mogą utrzymać lub przyciągnąć. Na przykład 25 N przy 2.5 kg, 50 N przy 5 kg, 100 N przy 10 kg, 800 N przy 80 kg, 1000 N przy 100 kg itd. Są większe do zastosowań przemysłowych, ale nie jest to częste w zastosowaniach domowych ... Nie myśl, że cena między jednym a drugim rośnie tak bardzo, ponieważ masz je od 3 do 20 EUR.
Jeśli zdecydujesz stwórz to samMożesz mieć tani elektromagnes, po prostu nawijając drut, aby wygenerować cewkę, a wewnątrz musisz włożyć żelazny rdzeń. Na przykład najprostszym i najprostszym elektromagnesem, którego dzieci zwykle uczą się w laboratoriach, jest użycie baterii, którą podłączają do nawiniętego przewodu przewodzącego (musi być pokryty lakierem izolacyjnym lub izolatorem z tworzywa sztucznego, aby nie stykały się z przewodem). skręty) i wewnątrz którego wprowadzają koronkę jako jądro. Po podłączeniu dwóch końców do każdego z biegunów ogniwa lub baterii, w cewce zostanie wygenerowane pole magnetyczne, które przyciąga metale ...
Oczywiście elektromagnes, który możesz do perfekcji z większą cewką lub z innym metalowym rdzeniem, jeśli chcesz uzyskać większe wymiary mocy i pola magnetyczne.
Integracja z Arduino
La integracja z Arduino to wcale nie jest skomplikowane. Albo elektromagnes zakupiony, albo stworzony przez siebie, możesz bezpośrednio użyć wyjść Arduino i wyjścia zasilania, aby aktywować lub dezaktywować elektromagnes, jak chcesz, używając kodu szkicu. Jeśli jednak chcesz to zrobić w lepszy sposób, powinieneś użyć jakiegoś elementu do sterowania elektromagnesem w bardziej odpowiedni sposób, zwłaszcza jeśli jest to silniejszy elektromagnes. W takim przypadku możesz użyć np. Tranzystora MOSFET jako element sterujący, czy NPN TIP120 (to ten, którego użyłem do testowania), a nawet przekaźnik. W ten sposób można użyć jednego z pinów cyfrowych do sterowania tranzystorem, a to z kolei do elektromagnesu ...
Musisz umieścić diodę fly back lub antyrównoległą, taką jak ta na obrazku, między dwoma złączami elektromagnesu. Należy również dołączyć rezystor 2 kΩ, jak widać na schemacie. Jak widać, reszta połączeń jest bardzo prosta. Oczywiście w tym przypadku niebieskie i czerwone przewody odpowiadają zewnętrznemu zasilaniu, które zostanie doprowadzone do elektromagnesu.
Pamiętaj, że istnieją elektromagnesy Napięcie nominalne 6V, 12V, 24V itd., Więc trzeba dobrze znać napięcie, które należy przyłożyć do elektrozaworu, aby go nie uszkodzić. Możesz zobaczyć szczegóły w opisie Amazon lub szukając arkusza danych używanego komponentu. Pamiętaj, aby przestrzegać również jego wyprowadzeń, które są dwoma pinami, jednym dla masy lub GND, a drugim Vin, aby zastosować prąd sterujący.
Ten, którego użyłem do udowodnienia ten schematyczny przykład że stworzyłem we Fritzing to 6V, więc w liniach które wstawiłem po prawej na schemacie zostanie podane + 0 / 6V na czerwono i -0 / 6V na niebiesko. Pamiętaj, że w zależności od intensywności uzyskasz mniej lub bardziej atrakcyjną siłę.
do kod, Możesz zrobić coś prostego, takiego jak poniżej (pamiętaj, że możesz zmodyfikować kod tak, aby zamiast włączać i wyłączać sporadycznie po chwili, jak ten, robi to w zależności od innego czujnika, który masz w obwodzie lub że wystąpi jakieś zdarzenie ...):
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
}