Có một số dự án điện tử hoặc để sử dụng với Arduino của bạn, nơi bạn sẽ cần phải làm việc với từ tính được kiểm soát. Ý tôi là, trong một nam châm vĩnh cửu bình thường, sẽ luôn có lực hút, nhưng với một nam châm điện bạn có thể điều khiển từ trường này để tạo ra nó ngay khi bạn cần. Bằng cách này, bạn có thể thu hút các vật liệu sắt từ cho vô số ứng dụng.
Ví dụ: hãy tưởng tượng rằng bạn muốn tự động mở hoặc đóng một cửa sập nhỏ khi có điều gì đó xảy ra, hoặc di chuyển một số vật bằng kim loại, v.v. Trong trường hợp đó, tốt nhất bạn có thể sử dụng là một nam châm điện, do đó tránh phải tạo ra những cái hoàn chỉnh khác các cơ chế thực hiện cùng một chức năng.
Nam châm điện là gì?
Un nam châm điện Nó là một thiết bị điện tử cho phép bạn tạo ra một từ trường theo ý muốn. Đó là, một thiết bị chỉ trở thành nam châm khi bạn cần, và không phải lúc nào cũng giống như nam châm vĩnh cửu. Bằng cách đó, bạn có thể thu hút các vật sắt từ vào đúng thời điểm bạn muốn.
Nam châm điện được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp. Ví dụ, chắc chắn bạn đã từng thấy trên TV những chiếc máy ở một số nơi tái chế kim loại và có một nam châm điện mà người điều khiển kích hoạt từ cabin để lấy khung của một chiếc xe phế liệu hoặc hút các bộ phận kim loại khác. Sau đó, khi cần trục giữ nam châm điện này đã định vị được vị trí mà nó muốn rời khỏi các vật kim loại này, chúng chỉ cần tắt từ trường của nam châm điện và mọi thứ sẽ rơi xuống.
Cách để kích hoạt nó là cung cấp phần tử này với dòng điện liên tục. Khi dòng điện này tác dụng lên nam châm điện, từ trường được duy trì và kim loại vẫn bám vào nó. Khi dòng điện không còn, nó sẽ biến mất và các phần tử kim loại sẽ tách ra. Vì vậy, bạn có thể kiểm soát nó một cách nhanh chóng.
Chà, cái này bạn cũng có thể sử dụng vì lợi ích của riêng bạn và theo một cách rất rẻ. Bạn có thể mua nam châm điện làm sẵn hoặc tự chế tạo, vì nó không phức tạp chút nào, không giống như các linh kiện điện tử khác.
Nhưng nếu bạn nghĩ rằng nam châm điện chỉ có tác dụng bắt hoặc hút các vật thể thì sự thật là bạn đã nhầm. Các sử dụng hoặc ứng dụng là nhiều. Trên thực tế, nếu bạn nhìn xung quanh bạn, chắc chắn nhiều thiết bị sử dụng hiệu ứng này cho hoạt động của chúng. Ví dụ: bạn sẽ tìm thấy nó cho nhiều chuông nhà, cho một số thiết bị có bộ truyền động cơ học điều khiển bằng điện, cho rô bốt, cho ổ cứng, động cơ điện (rôto quay nhờ từ trường được tạo ra), máy phát điện, loa, rơ le, khóa từ, và một cái dài, v.v.
Như thế nào?
Ngay cả khi bạn đã hiểu rõ hơn hoặc ít hơn về cách vận hành một nam châm điện, bạn phải hiểu rõ nó hoạt động như thế nào thu hút hoặc đẩy lùi các đối tượng (nếu bạn thay đổi phân cực). Với các loại thiết bị này, bạn sẽ không cần sử dụng nam châm vĩnh cửu để hút các vật liệu sắt từ như sắt, coban, niken, và các hợp kim khác.
Hãy ghi nhớ loại kim loại hoặc hợp kim mà bạn sẽ sử dụng cho dự án của mình, vì không phải ai cũng bị thu hút bởi những nam châm này.
Để nam châm điện hoạt động, chúng ta phải quay lại các nghiên cứu của Đan Mạch Hans Christian Orsted, 1820. Ông phát hiện ra rằng dòng điện có thể tạo ra từ trường. Sau đó, William Sturgeron người Anh đã chế tạo nam châm điện đầu tiên tận dụng khám phá đó, và nó có từ năm 1824. Và phải đến năm 1930, Joshep Henry mới hoàn thiện nó để tạo ra nam châm điện mà chúng ta biết ngày nay.
Về mặt vật lý, nó sẽ được tạo thành từ một cuộn dây quấn và bên trong nó là lõi sắt từ, chẳng hạn như sắt nhẹ, thép và các hợp kim khác. Các vòng dây thường được làm bằng đồng hoặc nhôm, và có một lớp cách điện như một lớp sơn bóng để ngăn chúng tiếp xúc với nhau, vì chúng sẽ đến rất gần nhau hoặc tiếp xúc trực tiếp để nén chặt chúng hơn nữa. Một cái gì đó tương tự như những gì xảy ra với cuộn dây máy biến áp, cũng có lớp sơn bóng này.
Chức năng của các cuộn dây là tạo ra từ trường, và lõi sẽ tăng hiệu ứng này và tập trung nó để giảm tổn thất tán xạ. Trong vật liệu lõi, các miền của nó sẽ được căn chỉnh hoặc định hướng theo một hướng nhờ cường độ tạo ra bởi cuộn dây, nghĩa là, nó giống với những gì xảy ra bên trong nam châm vĩnh cửu, cũng có các miền nói trên được căn chỉnh theo một hướng cụ thể theo cực của anh ta.
Nó có thể kiểm soát lực hấp dẫn tăng dòng điện mà bạn đang đi qua nam châm điện. Điều đó nói rằng, tôi phải nói rằng nó không phải là yếu tố duy nhất ảnh hưởng đến lực hút của nam châm điện, để tăng sức mạnh của nó, bạn có thể tăng một hoặc tất cả các yếu tố sau:
- Số vòng dây điện từ.
- Vật liệu cốt lõi.
- Cường độ dòng điện.
Khi dòng điện ngừng, các miền có xu hướng tự định hướng lại một cách ngẫu nhiên, và do đó mất từ tính. Vì vậy, khi bạn loại bỏ dòng điện được áp dụng, nam châm điện ngừng hút. Tuy nhiên, một từ trường dư có thể vẫn còn được gọi là từ tính còn lại. Nếu bạn muốn loại bỏ nó, bạn có thể áp dụng trường cưỡng bức theo hướng ngược lại hoặc nâng nhiệt độ của vật liệu lên trên nhiệt độ Curie.
Nhận một nam châm điện
Như tôi đã nhận xét, bạn có thể tự tạo ra nóNếu bạn thích DIY hoặc đang tìm một loại nam châm điện có những đặc điểm chưa hài lòng với loại có thể mua. Một lựa chọn khác, nếu bạn lười hơn, là mua nam châm điện ở bất kỳ cửa hàng nào chẳng hạn như Amazon.
Hãy lưu ý một số điều, nếu bạn định mua nam châm điện. Và bạn sẽ tìm thấy các mức giá khác nhau và một số loại có đặc điểm khác nhau. Trong số đó, điều thay đổi nhiều nhất là khối lượng mà chúng có thể hỗ trợ hoặc thu hút. Ví dụ, 25N là 2.5kg, 50N 5kg, 100N 10 Kg, 800N 80 kg, 1000N 100 Kg, v.v. Có những cái lớn hơn cho các ứng dụng công nghiệp, nhưng nó không thường xuyên cho các ứng dụng trong nước ... Đừng nghĩ rằng giá cả tăng quá nhiều giữa cái này và cái kia, vì bạn có chúng từ € 3 đến € 20.
Nếu bạn quyết định tự tạo ra nóBạn có thể có một nam châm điện giá rẻ bằng cách quấn dây đơn giản để tạo ra một cuộn dây và bên trong bạn phải chèn một lõi sắt. Ví dụ, nam châm điện đơn giản nhất và đơn giản nhất mà trẻ em thường làm để học trong phòng thí nghiệm là sử dụng một pin mà chúng kết nối với một dây dẫn điện (nó phải được phủ bằng vecni cách điện hoặc chất cách điện bằng nhựa để chúng không tiếp xúc với nhau. ) và bên trong chúng giới thiệu một ren như một hạt nhân. Khi bạn nối hai đầu vào mỗi cực của tế bào hoặc pin, một từ trường sẽ được tạo ra trong cuộn dây hút các kim loại ...
Tất nhiên, nam châm điện bạn có thể hoàn hảo với cuộn dây lớn hơn hoặc sử dụng lõi kim loại khác nếu bạn muốn đạt được kích thước công suất và từ trường cao hơn.
Tích hợp với Arduino
La tích hợp với Arduino nó không phức tạp chút nào. Một nam châm điện đã mua hoặc một nam châm điện do chính bạn tạo ra, bạn có thể sử dụng trực tiếp Arduino và đầu ra nguồn để kích hoạt hoặc hủy kích hoạt nam châm điện như bạn muốn bằng cách sử dụng mã phác thảo của bạn. Nhưng nếu bạn muốn làm điều đó một cách tốt hơn, bạn nên sử dụng một số phần tử để điều khiển nam châm điện một cách đầy đủ hơn, đặc biệt nếu nó là một nam châm điện mạnh hơn. Trong trường hợp này, bạn có thể sử dụng một bóng bán dẫn ví dụ MOSFE như một phần tử điều khiển, hoặc một NPN TIP120 (nó là cái tôi đã sử dụng để thử nghiệm) và thậm chí là một rơ le. Vì vậy, bạn có thể sử dụng một trong các chân kỹ thuật số để điều khiển bóng bán dẫn và điều này đến lượt nam châm điện ...
Bạn phải đặt một con ruồi trở lại hoặc điốt đối song song như trong hình, giữa hai đầu nối của nam châm điện. Bạn cũng phải bao gồm một điện trở 2K ohm như bạn thấy trong sơ đồ. Phần còn lại của các kết nối rất đơn giản, như bạn có thể thấy. Tất nhiên, trong trường hợp này, dây màu xanh và màu đỏ tương ứng với nguồn điện bên ngoài sẽ được cấp cho bộ điện từ.
Hãy nhớ rằng có các nam châm điện của Định mức điện áp 6V, 12V, 24V, v.v., vì vậy bạn phải biết rõ về điện áp mà bạn phải áp dụng cho điện từ để không làm hỏng nó. Bạn có thể xem chi tiết trong phần mô tả của Amazon hoặc bằng cách tìm kiếm biểu dữ liệu của thành phần bạn đang sử dụng. Hãy nhớ cũng tôn trọng sơ đồ chân của nó, đó là hai chân, một chân nối đất hoặc GND và chân Vin còn lại để áp dụng dòng điện điều khiển.
Cái mà tôi đã dùng để chứng minh ví dụ sơ đồ này mà tôi đã tạo trong Fritzing là 6V, vì vậy trong các dòng mà tôi đã đặt ở bên phải trong sơ đồ, nó sẽ được áp dụng + 0 / 6V màu đỏ và -0 / 6V màu xanh lam. Hãy nhớ rằng tùy thuộc vào cường độ mà bạn sẽ nhận được lực hút nhiều hay ít.
đến mật mã, Bạn có thể làm điều gì đó đơn giản như sau (hãy nhớ rằng bạn có thể sửa đổi mã để thay vì kích hoạt và hủy kích hoạt liên tục sau một thời gian, như cách này, nó làm như vậy tùy thuộc vào cảm biến khác mà bạn có trong mạch của mình hoặc một số sự kiện xảy ra ...):
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
}