Det finns några elektronikprojekt eller för användning med din Arduino, där du måste arbeta med kontrollerad magnetism. Jag menar, i en normal permanentmagnet kommer det alltid att vara attraktiv kraft, men med en elektromagnet du kan styra detta magnetfält för att generera det precis när du behöver det. På detta sätt kan du locka ferromagnetiska material för en mängd applikationer.
Tänk dig till exempel att du vill öppna eller stänga en liten lucka automatiskt när något händer, eller flytta något metallföremål etc. I så fall är det bästa du kan använda en elektromagnet, så att du inte behöver skapa andra kompletta mekanismer som utför samma funktion.
Vad är en elektromagnet?
Un elektromagnet Det är en elektronisk enhet som låter dig skapa ett magnetfält efter behag. Det vill säga en enhet som bara blir en magnet när du behöver den, och inte alltid som permanentmagneter. På det sättet kan du locka ferromagnetiska föremål vid exakt rätt ögonblick när du vill ha det.
Elektromagneter används ofta i branschen. Till exempel har du säkert sett på TV de maskiner som finns på vissa ställen där metall återvinns och som har en elektromagnet som operatören aktiverar från hytten för att ta chassit på en skrotbil eller attrahera andra metalldelar. Sedan när kranen som håller den här elektromagneten har positionerat sig där den vill lämna dessa metallföremål inaktiverar de helt enkelt elektromagnetens magnetfält och allt faller.
Sättet att aktivera det är genom att förse detta element med en kontinuerlig ström. Så länge denna ström verkar på elektromagneten bibehålls magnetfältet och metallen förblir fäst vid den. När den strömmen upphör kommer den att försvinna och metallelementen lossnar. Så du kan kontrollera det snabbt.
Det här kan också användas av dig för din egen fördel och på ett mycket billigt sätt. Du kan köpa elektromagneten färdig eller skapa den själv, eftersom den inte är komplicerad alls, till skillnad från andra elektroniska komponenter.
Men om du tror att elektromagneter bara tjänar till att fånga eller locka objekt, är sanningen att du har fel. De användningar eller applikationer är flera. Faktum är att om du tittar omkring dig använder många enheter säkert denna effekt för att fungera. Till exempel hittar du det för många husklockor, för vissa enheter som har elektriskt styrda mekaniska ställdon, för robotar, för hårddiskar, för elmotorer (rotorn roterar tack vare magnetfält som genereras), generatorer, högtalare, reläer, magnetlås och en lång etc.
Hur fungerar det?
Även om du redan har mer eller mindre tydligt hur du använder en elektromagnet måste du förstå hur det fungerar locka eller stöta bort föremål (om du ändrar polarisering). Med dessa typer av enheter behöver du inte använda permanentmagneter för att locka till sig ferromagnetiska material som järn, kobolt, nickel och andra legeringar.
Tänk på vilken typ av metall eller legering du ska använda för ditt projekt, eftersom inte alla lockas av dessa magneter.
För att elektromagneten ska fungera måste vi gå tillbaka till danska studier Hans Christian Orsted, 1820. Han upptäckte att elektriska strömmar kan generera magnetfält. Senare skulle brittiska William Sturgeron göra den första elektromagneten som utnyttjade upptäckten, och den går tillbaka till 1824. Och det skulle vara förrän 1930, då Joshep Henry skulle göra den perfekt för att skapa den elektromagnet som vi känner idag.
Fysiskt kommer den att bestå av en lindad spole och inuti den en ferromagnetisk kärna, såsom mjukt järn, stål och andra legeringar. Slingorna är vanligtvis gjorda av koppar eller aluminium och har en isolerande beläggning som en lack för att förhindra att de kommer i kontakt, eftersom de kommer mycket nära varandra eller direkt i kontakt för att komprimera dem ännu mer. Något som liknar vad som händer med transformatorspolar, som också har denna lack.
Spolarnas funktion är att generera nämnda magnetiskt fältoch kärnan kommer att öka denna effekt och koncentrera den för att minska spridningsförlusterna. Inom kärnmaterialet kommer dess domäner att vara inriktade eller orienterade i en riktning tack vare den intensitet som genereras av spolen, det vill säga det liknar vad som händer inuti permanentmagneter, som också har nämnda domäner inriktade i en specifik riktning enligt hans pol.
Det kan kontrollera attraktionskraften öka strömmen som du passerar genom elektromagneten. Med det sagt måste jag säga att det inte är den enda faktorn som påverkar elektromagnetens attraktiva kraft, för att öka dess kraft kan du öka en eller alla av följande faktorer:
- Antal magnetvarv.
- Kärnmaterial.
- Aktuell intensitet.
När strömmen upphör tenderar domänerna att omorientera sig slumpmässigt och förlorar därför magnetism. Så när du tar bort den applicerade strömmen, elektromagneten slutar attrahera. Emellertid kan ett kvarvarande magnetfält kvarstå som kallas remanent magnetism. Om du vill eliminera det kan du använda ett tvångsfält i motsatt riktning eller höja temperaturen på materialet över Curie-temperaturen.
Skaffa en elektromagnet
Som jag redan har kommenterat kan du skapa det självOm du gillar DIY eller letar efter en typ av elektromagnet med egenskaper som inte är nöjda med de du kan köpa. Ett annat alternativ, om du är mer lat, är att köpa elektromagneten i någon butik som Amazon.
Observera något om du ska köpa elektromagneten. Och du kommer att hitta olika priser och flera typer som har olika egenskaper. Bland dem varierar mest hur mycket vikt de kan bära eller locka. Till exempel 25N av 2.5 kg, 50N av 5 kg, 100N av 10 kg, 800N av 80 kg, 1000N av 100 kg, etc. Det finns större för industriella applikationer, men det är inte vanligt för inhemska applikationer ... Tänk inte att priset stiger så mycket mellan det ena och det andra, eftersom du har dem från 3 till 20 euro.
Om du bestämmer dig för skapa det självDu kan ha en billig elektromagnet genom att helt enkelt linda tråd för att generera en spole och inuti måste du infoga en järnkärna. Till exempel är den enklaste och enklaste elektromagneten som barn brukar lära sig i laboratorier att använda ett batteri som de ansluter till en sårledande tråd (den måste täckas med isolerande lack eller plastisolator så att de inte tar kontakt vid svängarna ) och inuti vilka de introducerar en spets som en kärna. När du ansluter de två ändarna till var och en av polerna i cellen eller batteriet genereras ett magnetfält i spolen som drar till sig metaller ...
Naturligtvis den elektromagnet du kan För perfekt med en större spole eller med en annan metallkärna om du vill uppnå högre effektdimensioner och magnetfält.
Integration med Arduino
La integration med Arduino det är inte komplicerat alls. Antingen en köpt elektromagnet eller en egen skapad, du kan använda Arduino och strömutgångar direkt för att aktivera eller avaktivera elektromagneten som du vill med din skisskod. Men om du vill göra det på ett bättre sätt, bör du använda något element för att styra elektromagneten på ett mer adekvat sätt, särskilt om det är en mer kraftfull elektromagnet. I det här fallet kan du till exempel använda en transistor MOSFET som ett kontrollelement, eller en NPN TIP120 (det är den jag brukade testa), och till och med ett relä. Således kan du använda en av de digitala stiften för att styra transistorn och detta i sin tur till elektromagneten ...
Du måste placera en fly-back eller antiparallell diod som den på bilden, mellan de två elektromagnetkontakterna. Du måste också inkludera ett 2K ohm-motstånd som du ser i diagrammet. Resten av anslutningarna är mycket enkla, som du kan se. Naturligtvis motsvarar de blå och röda trådarna i det här fallet den externa kraften som kommer att appliceras på solenoiden.
Kom ihåg att det finns elektromagneter av Nominell spänning 6V, 12V, 24V, etc., så du måste känna till spänningen som du måste applicera på solenoiden för att inte skada den. Du kan se detaljerna i Amazon-beskrivningen eller genom att leta efter databladet för den komponent du använder. Kom ihåg att respektera dess pinout, som är två stift, en för jord eller GND och den andra Vin för att applicera styrströmmen.
Den som jag har använt för att bevisa detta schematiska exempel som jag har skapat i Fritzing är 6V, så i de linjer som jag har lagt till höger i diagrammet kommer den att appliceras + 0 / 6V i rött och -0 / 6V i blått. Kom ihåg att beroende på intensiteten får du mer eller mindre attraktionskraft.
till koden, Du kan göra något enkelt som följande (kom ihåg att du kan ändra koden så att det istället för att aktiveras och avaktiveras intermittent efter ett tag, som den här, beroende på en annan sensor du har i din krets, eller att någon händelse inträffar ...):
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
}