LED Mengangkat: 6 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:08

Saya dan pasukan saya berangkat untuk membuat lampu LED yang menyala. Setelah beberapa saat berjalan-jalan, saya menjumpai sebuah video dari SparkFun Electronics, yang boleh didapati di sini, di mana kami membuat reka bentuk. Cahaya kami melayang dengan satu elektromagnet di atas cahaya. Kami memilih reka bentuk ini kerana hanya memerlukan satu elektromagnet untuk mengangkat LED. Untuk mencapai pemindahan kuasa tanpa wayar, kami menggunakan gegelung utama yang dipasang di bahagian bawah elektromagnet levitasi dan gegelung sekunder yang disolder ke LED. Modul LED mempunyai LED putih, gegelung sekunder, dan magnet kekal yang kuat. Saya merancang struktur dan 3D mencetak semua bahagian.

Langkah 1: Merangka Struktur

Saya menggunakan Solidworks untuk merancang struktur. Pangkalan ini dimaksudkan untuk menempatkan papan litar bercetak. Terdapat terowong melalui dasar, kaki, dan bahagian atas untuk mengarahkan wayar. Kami tidak mempunyai masa untuk mencetak papan litar, jadi potongan papan litar tidak digunakan.

Langkah 2: Penggulungan Elektromagnet

Untuk menggulung elektromagnet, kami menggunakan power drill untuk menghidupkan bolt dengan mesin basuh sebagai penghalang. Kami berjalan dengan perlahan untuk memastikan wayar tidak bertindih dengan sendirinya. Melakukannya dengan cara ini memerlukan masa yang lama. Saya rasa akan lebih baik untuk menjimatkan banyak masa dan kurang berhati-hati dengan pertindihan semasa berliku. Kami menganggarkan terdapat 1500 putaran dalam elektromagnet.

Langkah 3: Bekalan Kuasa

Untuk ujian, kami menggunakan bekalan kuasa DC yang berubah-ubah. Setelah semuanya berfungsi, saya menggunakan pengecas komputer riba lama 19V dan pengatur voltan 12V untuk membekalkan kuasa ke rel 12V. Saya menggunakan pengatur 5V dari output pengatur 12V untuk membekalkan kuasa ke rel 5V. Sangat penting untuk menghubungkan semua kawasan anda bersama-sama. Kami mempunyai masalah dengan litar kami sebelum melakukan ini. Kami menggunakan kapasitor melintasi bekalan kuasa 12V dan 5V untuk mengurangkan kebisingan di rel kuasa di papan.

Langkah 4: Litar Levitasi

Litar levitasi adalah bahagian paling sukar dalam projek ini. Pengangkatan magnet dilakukan dengan menggunakan sensor kesan ruang untuk menilai jarak dari magnet kekal ke elektromagnet dan litar pembanding untuk menghidupkan atau mematikan elektromagnet. Semasa sensor menerima medan magnet yang lebih kuat, sensor mengeluarkan voltan yang lebih rendah. Voltan ini dibandingkan dengan voltan boleh laras yang berasal dari potensiometer. Kami menggunakan op-amp untuk membandingkan dua voltan. Keluaran op amp menghidupkan atau mematikan mosfet saluran-N untuk membolehkan arus mengalir melalui elektromagnet. Apabila magnet kekal (terpasang pada LED) terlalu dekat dengan elektromagnet, di mana ia akan disedut ke elektromagnet, elektromagnet mati, dan apabila terlalu jauh, di mana ia akan jatuh dari levitasi, elektromagnet hidupkan. Apabila keseimbangan dijumpai, elektromagnet menghidupkan dan mematikan dengan sangat cepat, menangkap dan melepaskan magnet, yang membolehkannya terangkat. Potensiometer dapat digunakan untuk mengatur jarak magnet akan melayang.

Pada gambar skrin osiloskop, anda dapat melihat isyarat dari output sensor kesan dewan dan magnet menghidupkan dan mematikan. Apabila LED semakin dekat dengan sensor, garis kuning bertambah. Apabila magnet berada di garisan hijau rendah. Apabila ia keluar, garisan hijau tinggi.

Bergantung pada persekitaran dan apa yang anda gunakan sebagai penjana bentuk gelombang, anda mungkin perlu menambahkan kapasitor kecil dari output sensor ke tanah. Ini akan membolehkan sebahagian besar bunyi terus ke tanah dan isyarat bersih dari sensor digunakan oleh op-amp.

Langkah 5: Litar Kuasa Tanpa Wayar

Untuk menangani pemindahan kuasa tanpa wayar, kami membungkus gegelung utama 25 putaran dengan wayar magnet 24 gauge di sekitar pemegang sensor. Kami kemudian membuat gegelung sekunder dengan membungkus wayar magnet tolok 32 di sekitar tiub kertas selama 25 putaran. Setelah dibungkus, kami melepaskan gegelung kertas dan menyoldernya ke LED. Pastikan untuk menanggalkan lapisan enamel dawai magnet di tempat anda menyolder.

Kami menggunakan penjana gelombang persegi pada 1 MHz untuk menghidupkan dan mematikan MOSFET yang membolehkan arus mengalir melalui gegelung utama dari 0 hingga 12V pada 1 MHz. Untuk ujian, kami menggunakan Penemuan Analog untuk penjana fungsi. Versi terakhir menggunakan litar penjana gelombang persegi 555 pemasa untuk menukar MOSFET. Walau bagaimanapun, litar ini menghasilkan banyak bunyi yang mengganggu rel elektrik. Saya membuat kotak berlapis aluminium foil yang mempunyai pembahagi untuk memisahkan generator gelombang dan litar levitasi. Ini mengurangkan jumlah bunyi dengan ketara.

Langkah 6: Perhimpunan

Saya menggunakan ABS Chroma Strand Labs untuk mencetak 3D pangkal dan kaki. Kaki melengkung terlalu banyak semasa mencetak, jadi saya mencetak semula dengan Chroma Strand Labs PETg. PETg sangat sedikit. Semua bahagian sesuai bersama tanpa penggunaan gam. Kami terpaksa memotong beberapa lekukan di dalamnya untuk menambah pelepasan wayar. Anda mungkin perlu mengorek kawasan yang menghubungi bahagian lain untuk membiarkannya lebih longgar.

Kami merancang untuk mencetak papan litar dan menyolder komponennya sehingga semuanya sesuai dengan potongan papan litar.