電磁體:如何將此元素與Arduino開發板集成

電磁鐵

有一些電子項目或與Arduino一起使用的項目,您將需要在受控的磁力下工作。 我的意思是,在普通的永磁體中,總會有吸引力,但是 電磁鐵 您可以控制該磁場以在需要時生成它。 這樣,您可以吸引鐵磁材料用於多種應用。

例如,假設您想在發生某些事情時自動打開或關閉小艙口,或移動一些金屬物體等。 在這種情況下,您可以使用的最好的東西是電磁體,從而避免了創建其他完整的電磁體 執行相同功能的機制.

什麼是電磁鐵?

電磁模塊

Un 電磁鐵 這是一種電子設備,可讓您隨意產生磁場。 也就是說,僅在需要時才變成磁鐵的設備,而並不總是像永久磁鐵那樣。 這樣,您就可以在需要的時候恰好吸引鐵磁物體。

電磁體廣泛用於 行業。 例如,您肯定在電視上看到了某些機器,這些機器在一些可回收金屬的地方,並且具有電磁體,操作員可以從機艙中激活電磁體以帶走廢車的底盤或吸引其他金屬零件。 然後,當持有此電磁體的起重機將自己定位在要離開這些金屬物體的位置時,它們只是使電磁體的磁場失效,一切都會掉落。

激活它的方法是為此元素提供一個 連續電流。 只要此電流作用在電磁體上,磁場就保持不變,金屬仍然附著在電磁體上。 當該電流停止時,它將消失並且金屬元素將分離。 因此您可以快速控制它。

好吧,這也可以被您使用 為了您自己的利益,並且以非常便宜的方式。 您可以購買現成的電磁體,也可以自己創建,因為與其他電子組件不同,它根本不復雜。

但是,如果您認為電磁體僅用於捕獲或吸引物體,那麼事實就是您錯了。 這 用途或應用是多種。 實際上,如果環顧四周,肯定有許多設備會在操作中使用這種效果。 例如,您會發現它適用於許多門鈴,某些具有電控機械致動器的設備,機器人,硬盤驅動器, 電動機 (轉子會由於產生的磁場而旋轉),發電機,揚聲器, 接力,磁力鎖和長條等。

它是如何工作的呢?

即使您已經或多或少地清楚瞭如何操作電磁體,也必須很好地理解其工作原理。 吸引或排斥物體 (如果您更改極化)。 使用這些類型的設備,您將不需要使用永磁體來吸引鐵磁材料,例如鐵,鈷,鎳和其他合金。

請記住,您要在項目中使用的金屬或合金的類型,因為並不是每個人都被這些磁鐵吸引。

為了使電磁鐵正常工作,我們必須回到丹麥學習 漢斯·克里斯汀·奧斯特(Hans Christian Orsted),1820年。 他發現電流可以產生磁場。 後來,英國威廉·斯特金(William Sturgeron)將利用這一發現製造出第一台電磁體,其歷史可以追溯到1824年。直到1930年,喬謝普·亨利(Joshep Henry)對其進行完善,以創造出我們今天所知的電磁體。

從物理上講,它將由一個 繞線線圈及其內部的鐵磁芯,例如低鐵,鋼等合金。 環通常由銅或鋁製成,並具有絕緣塗層(例如清漆)以防止它們接觸,因為它們會彼此非常靠近或直接接觸以進一步壓實它們。 類似於變壓器線圈的情況,變壓器線圈也具有這種清漆。

線圈的功能是產生 磁場,磁芯將增強這種效果並將其集中以減少散射損耗。 在芯材料內,由於線圈產生的強度,其疇將沿一個方向排列或定向,也就是說,它類似於永磁體內部發生的情況,永磁體也根據其磁極在特定方向上排列所述疇。

它可以 控制吸引力 增加您通過電磁體的電流。 就是說,我必須說,這不是影響電磁體吸引力的唯一因素,要增加其功率,可以增加以下一個或所有因素:

  • 螺線管匝數。
  • 核心材料。
  • 電流強度。

當電流停止時,這些疇趨向於隨機地重新定向,從而失去磁性。 因此,當您移除施加的電流時, 電磁體停止吸引。 但是,可能殘留有殘餘磁場,稱為剩磁。 如果要消除它,可以在相反方向施加矯頑場或將材料的溫度升高到居里溫度以上。

獲取電磁體

家用電磁鐵

正如我已經評論過的,您可以 自己創造如果您喜歡DIY或正在尋找一種電磁特性不滿意的電磁體,那麼您可以購買。 如果您比較懶惰,另一種選擇是在諸如Amazon之類的任何商店中購買電磁體。

如果您要購買電磁體,請注意一些事項。 您將找到不同的價格以及具有不同特徵的幾種類型。 其中,變化最大的是 他們可以支撐或吸引的重量。 例如,25N的2.5Kg,50N的5Kg,100N的10Kg,800N的80Kg,1000N的100Kg等。 有較大的用於工業應用,但是在家庭應用中並不常見...不要以為價格在彼此之間上漲那麼多,因為您的價格從3歐元到20歐元不等。

如果您決定 自己創造您可以通過簡單地纏繞電線以產生線圈來獲得便宜的電磁體,並且必須在其中插入鐵芯。 例如,孩子們通常在實驗室裡學習的最簡單,最簡單的電磁鐵是使用電池,將它們連接到纏繞的導線上(必須用絕緣漆或塑料絕緣子覆蓋電池,以免它們在轉彎處接觸) ),並在其中引入花邊作為核。 當您將兩端連接到電池或電池的每個極時,線圈中會產生磁場,從而吸引金屬...

當然,電磁鐵可以 完美的 如果要獲得更高的功率尺寸和磁場,可以使用更大的線圈或使用不同的金屬芯。

與Arduino集成

Arduino的方案電磁鐵

La 與Arduino集成 這一點都不復雜。 無論是購買的電磁體還是自己創建的電磁體,您都可以使用草圖代碼直接使用Arduino和電源輸出來激活或停用電磁體。 但是,如果您想以更好的方式進行操作,則應使用一些元素以更適當的方式控制電磁體,尤其是當它是功能更強大的電磁體時。 在這種情況下,您可以使用例如晶體管 MOSFET 作為控制元件,或者是NPN TIP120(我用來測試的那個),甚至是繼電器。 因此,您可以使用數字引腳之一來控制晶體管,然後再將其控製到電磁體上。

您必須在電磁體的兩個連接器之間放置一個反激二極管或反並聯二極管(如圖中的二極管)。 如圖中所示,您還必須包括一個2K歐姆的電阻器。 如您所見,其餘的連接非常簡單。 當然,在這種情況下,藍色和紅色導線對應於將施加到螺線管的外部電源。

請記住,有 標稱電壓 6V,12V,24V等,因此您必須清楚了解螺線管必須施加的電壓,以免損壞螺線管。 您可以在Amazon描述中或通過查找所使用組件的數據表來查看詳細信息。 請記住也要注意其引腳分配,這是兩個引腳,一個引腳用於接地或GND,另一個引腳用於施加控制電流。

我曾經證明過的那個 這個示意圖的例子 我在Fritzing中創建的電壓是6V,所以在圖中右邊的行中,紅色將應用+ 0 / 6V,藍色將應用-0 / 6V。 請記住,取決於強度,您將獲得或多或少的吸引力。

代碼, 您可以執行以下類似的簡單操作(請記住,您可以修改代碼,以免一段時間後間歇性地激活和停用(像這樣),它取決於電路中的另一個傳感器或某些事件)發生...):

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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