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磁力懸浮器:玩兒的就是“氣場”!手工電子DIY教程

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磁力懸浮器:玩兒的就是“氣場”!

 製作時間: 3-4小時 製作難度: ★★★★☆ GEEK指數: ★★★★☆這件小小的DIY作品向我們展現了一個磁力懸浮器是如何“神奇”地讓各種物體漂浮在空中,而且僅僅利用了一個小小的磁鐵而已哦~~簡單易行,效果卻是相當不凡的,一定能讓圍觀者“大吃一斤”……

話説該神器和懸浮地球儀很神似~~但是我DIY的神器是電磁鐵和永久磁鐵配合的結果——這比簡單的將幾個永久磁鐵捆綁了事,聲稱自己可以懸浮任何物體要高級多了,不是誇誇其談,看我後續介紹吧。

我找來了一個微控制器(PLC或是單片機隨你便)和一個紅外傳感器來偵查懸浮物的懸停高度,然後通過微處理器來設定電磁鐵的電流值,從而讓它乖乖地懸停在空中~

當然咯,懸浮物的懸浮位置還是和懸浮物的重量與磁性大小有關滴。把物體放在磁鐵和傳感器之間時,我可以通過一個開關來偵測高度從而確定電流強度。

當物體懸浮時,物體的重力和磁鐵對物體產生的吸引力是相等的,所以我們選擇懸浮物體的時候一定要找使用非工業電磁鐵,用較小的電磁力就可以擺平的物體啦~~而且這個小裝置還能夠進行動態調整以便物體保持完美的懸浮高度。

從前我總是被商店櫥窗裏的懸浮地球儀深深吸引,奈何錢包不鼓啊。何況那種玩意兒還非得捆綁銷售那個懸浮物,而不能懸浮自己喜歡的物品!因此呢,我決定自己利用磁鐵DIY一個。先看看我的“神器”,酷吧?

 

1   工具和材料○ ATMega168微控制器

○ 1個16-20MHz 晶體管

○ 28針插座

○ 雙路全H橋集成電路卡

○ 1個NPN型功率三極管

○ 2個電磁鐵

○ 1個雙色發光二極管

○ 2個紅外發光二極管

○ 2個紅外光敏二極管

○ 1個5V穩壓器

○ 2個平行板電容

○ 1個SPST電路轉換開關

○ 1個NO按鈕

○ 1個470歐姆電阻

○ 1個5歐姆電阻

○ 1個麪包板

○ 2個小盒

○ 有機玻璃

○ 焊錫

○ 熱熔膠

○ 鋼絲

○ 乙烯軟管

○ 3個以上稀土磁鐵,用於基座(規格:直徑1/4"×厚度1/4")

○ 2個以上稀土磁鐵,用於懸浮物(規格:直徑1/2"×厚1/8")

● 電烙鐵

● 熱熔膠槍

● 吸錫器

● 有機玻璃切割刀

● 帶有多個固定夾的支架(固定電路板)

 

2   基座的製作● 東西準備好了嗎?首先當然要準備一個可以把各種線裝進去的好看的盒子咯,否則太難看了吧……我使用的是The Source收音機盒作為基座(參看美國RadioShack網站)。再用一個戒指盒裝磁鐵以及裝配好的紅外傳感器。

 

● 首先在兩個盒子背面上鑽孔,以便讓那些凌亂的電線自由貫通。另外需要為電源開關,功率開關,高度調節按鈕,LED指示燈單獨開孔。戒指盒的底板需要大面積切除,僅留下盒子的一小點餘邊就OK了。

 

● 利用較粗的鋼絲將戒指盒和基座盒串接起來,然後折成你中意的形狀和高度。接下來就是把電線一圈一圈地纏繞在鋼絲支柱上,纏好之後用乙烯軟管套接這些纏繞好的電線(這個隨你便,要是覺得不夠酷,就省略這一步)。如圖所示,看起來很漂亮吧!

 

● 將鋼絲的後端折成之字形,用熱熔膠將端部粘接在盒子的上內壁。我用一塊磁鐵將戒指盒固定在鋼絲支柱的另一端,當然,也可以用熱熔膠把戒指盒粘上去。

 

3   安裝磁鐵和傳感器● 這一步相對來説就比較簡單啦。首先將4根導線焊接到電磁線圈上。焊接這4根導線時,最好利用萬用表來尋找和標記對應導線的接頭,否則容易混淆。當然也不是特別重要,因為電磁線圈圍繞着磁鐵,在後續步驟中也可以對應起來,可是至少要注意兩個電磁鐵都是按照同樣的方式連接起來的,否則,要是相互抵消沒懸住東西可不能賴我~~

 

● 將電磁線圈放置在戒指盒後,將永久磁鐵放置在電磁線圈中。

 

● 四根導線的排布組合方式。

 

● 剪一塊有機玻璃來充當戒指盒的底部,利用底部餘邊將它托住。

 

● 下一步呢,將你的紅外發射器和傳感器用熱熔膠粘在有機玻璃上。(不懂?有圖有真相!)最後組裝好,並且標記號各種導線。

 

 

4   建立電路● 在製作電路板之前,先將電子元器件按照電路原理圖組裝在麪包板上,然後再將這些電子器件焊好。電路原理圖與hex文件一起放在附件中。Hex文件是微控制器加載的文件,在它的介紹裏提供了Arduino-0007代碼,讀懂它之後,若你口味重,你都可以對這些代碼進行微調或者改變,以便做出你自己需要的效果。

 

● 能匹配盒子大小的麪包板。

 

● 安裝和焊接芯片,電容等元器件。

● 電路原理圖

● 程序代碼

● HEX文件

● 組裝完大致就是這幅光景,看似一團亂麻,但是你一定要心如明鏡!

 

● 特別提出,需要嚴格計劃各個部位的動作,以便所有的器件在第一時間配合戒指盒做出反應。要是你不乖不聽我勸告,輕則麻煩不斷,重則胎死腹中。

 

● 值得提出的是,NPN功率管會發熱滴,它要是憤怒起來足夠引發一場小型“火災”!我在基座的底部加了一塊鋁片充當熱沉散熱。你也可以增加一些類似的方法將盒子中多餘的熱量導出去,例如加個風扇啊什麼的……

 

● 電路板做好後呢,程序中的一部分代碼會自動加載到微處理器芯片當中,然後測試線圈的極性是否安裝正確。它對電磁線圈增加脈衝電流,測試上升,下降,同時在LED燈中有對應指示。如果你在電磁鐵下面放置一個小磁鐵,但是它不按照既定路線辦事的話,則説明你把線接反了……你只能重新接線。

 

5   製作懸浮物● 你可以充分發揮你的天馬行空般的想象力來製作想要懸浮的物體。但是根據我的測試呢,太小或者太扁的物體好像都比較難懸浮起來,僅供參考啦。

 

● 需要一些膠帶和紙筒,如圖所示粘起來,形成一個開口的小容器。

 

● 然後,把2個規格為直徑1/2"×厚1/8"稀土金屬磁鐵(在Digi-Key拍到的)裝進裏面。

 

● 懸浮測試成功!

 

● 我也成功地將一個骰子懸浮起來,這是骰子我用毛線編織的,立方體,打的奶奶結(譯者注:反向,並且不牢的結)。

 

● 用彩色美術紙剪了個“紅寶石”,也飄起來了,酷斃!

 

6   飄起來向大家去炫耀吧● 剩下的,就是把它擺出來,在同學同事面前炫耀了!

● 為避免炫耀時出狀況,咱還是先熟悉一下操作為好。手持物體置於磁鐵下面,緩慢的將物體抬升,當到達將要浮起來的那個位置時按下按鈕,這樣就把當前位置設置成了默認的懸浮位置。

 

● 然後將懸浮物放低一點,LED指示燈會馬上打亮。先在手中託放一段時間,直到它慢慢從你手中緩緩升起。這是為什麼捏?微處理器需要響應設定高度值,並且激發電磁鐵產生足夠力量懸浮一個物體。而這是一個緩慢的,需要耐心的過程。

● 有時候,你會反感電磁鐵發出的嗡嗡聲嚴重影響了炫耀時的心情——你可以在電磁鐵周圍加幾塊襯板隔聲,從而輕鬆地解決這個問題嘛。

 

● 大家一起來酷吧,希望能看到你們懸浮物體的神奇圖片~你們的支持,是我繼續DIY的最大動力!