Melayang LED: 6 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:55

Saya dan tim saya mulai membuat LED yang menyala. Setelah beberapa saat googling, saya menemukan video dari SparkFun Electronics, yang dapat ditemukan di sini, di mana kami mendasarkan desain kami. Cahaya kami melayang dengan satu elektromagnet di atas cahaya. Kami memilih desain ini karena hanya membutuhkan satu elektromagnet untuk mengangkat LED. Untuk mencapai transfer daya nirkabel, kami menggunakan kumparan primer yang dipasang di bagian bawah elektromagnet levitasi dan kumparan sekunder yang disolder ke LED. Modul LED memiliki LED putih, kumparan sekunder, dan magnet permanen yang kuat. Saya merancang struktur dan 3D mencetak semua bagian.

Langkah 1: Merancang Struktur

Saya menggunakan Solidworks untuk mendesain strukturnya. Basis dimaksudkan untuk menampung papan sirkuit tercetak. Ada terowongan melalui dasar, kaki, dan bagian atas untuk merutekan kabel. Kami tidak punya waktu untuk mencetak papan sirkuit, sehingga potongan papan sirkuit tidak digunakan.

Langkah 2: Menggulung Elektromagnet

Untuk memutar elektromagnet, kami menggunakan bor listrik untuk memutar baut dengan ring sebagai penghalang. Kami berjalan sangat lambat untuk memastikan kabel tidak tumpang tindih. Melakukannya dengan cara ini membutuhkan waktu lama. Saya pikir akan baik-baik saja untuk menghemat banyak waktu dan kurang berhati-hati dengan tumpang tindih saat berliku. Kami memperkirakan ada 1500 putaran di elektromagnet.

Langkah 3: Catu Daya

Untuk pengujian, kami menggunakan catu daya DC variabel. Setelah semuanya berfungsi, saya menggunakan pengisi daya laptop 19V lama dan pengatur tegangan 12V untuk memasok daya ke rel 12V. Saya menggunakan regulator 5V dari output regulator 12V untuk memasok daya ke rel 5V. Sangat penting untuk menghubungkan semua tanah Anda bersama-sama. Kami memiliki masalah dengan sirkuit kami sebelum kami melakukan ini. Kami menggunakan kapasitor di catu daya 12V dan 5V untuk mengurangi kebisingan di rel daya di papan.

Langkah 4: Sirkuit Levitasi

Sirkuit levitasi adalah bagian tersulit dari proyek ini. Levitasi magnetik dilakukan dengan menggunakan sensor efek hall untuk menilai jarak dari magnet permanen ke elektromagnet dan rangkaian komparator untuk mengaktifkan atau menonaktifkan elektromagnet. Saat sensor menerima medan magnet yang lebih kuat, sensor mengeluarkan tegangan yang lebih rendah. Tegangan ini dibandingkan dengan tegangan yang dapat diatur yang berasal dari potensiometer. Kami menggunakan op-amp untuk membandingkan dua tegangan. Output dari op amp mengaktifkan atau menonaktifkan MOSFET saluran-N untuk memungkinkan arus mengalir melalui elektromagnet. Ketika magnet permanen (terpasang pada LED) terlalu dekat dengan elektromagnet, di mana ia akan tersedot ke elektromagnet, elektromagnet mati, dan ketika terlalu jauh, di mana ia akan jatuh dari levitasi, elektromagnet menyalakan. Ketika keseimbangan ditemukan, elektromagnet menyala dan mati dengan sangat cepat, menangkap dan melepaskan magnet, memungkinkannya melayang. Potensiometer dapat digunakan untuk mengatur jarak magnet akan melayang.

Pada gambar layar osiloskop, Anda dapat melihat sinyal dari output sensor efek hall dan magnet yang dihidupkan dan dimatikan. Saat LED semakin dekat ke sensor, garis kuning meningkat. Ketika magnet berada di garis hijau rendah. Ketika off garis hijau tinggi.

Tergantung pada lingkungan dan apa yang Anda gunakan sebagai generator bentuk gelombang, Anda mungkin perlu menambahkan kapasitor kecil dari output sensor ke ground. Ini akan memungkinkan sebagian besar kebisingan langsung ke ground dan sinyal bersih dari sensor digunakan oleh op-amp.

Langkah 5: Sirkuit Daya Nirkabel

Untuk menangani transfer daya nirkabel, kami membungkus kumparan primer 25 putaran dengan kawat magnet 24 gauge di sekitar dudukan sensor. Kami kemudian membuat kumparan sekunder dengan melilitkan kawat magnet ukuran 32 di sekitar tabung kertas selama 25 putaran. Setelah dibungkus, kami melepaskan gulungan dari kertas dan menyoldernya ke LED. Pastikan untuk melepaskan lapisan enamel dari kawat magnet tempat Anda menyolder.

Kami menggunakan generator gelombang persegi pada 1 MHz untuk menghidupkan dan mematikan MOSFET yang memungkinkan arus mengalir melalui kumparan primer dari 0 hingga 12V pada 1 MHz. Untuk pengujian, kami menggunakan Penemuan Analog untuk generator fungsi. Versi terakhir menggunakan rangkaian generator gelombang persegi timer 555 untuk mengganti MOSFET. Namun, sirkuit ini menghasilkan banyak kebisingan yang mengganggu rel listrik. Saya membuat kotak berjajar aluminium foil yang memiliki sekat untuk memisahkan pembangkit gelombang dan rangkaian levitasi. Ini secara signifikan mengurangi jumlah kebisingan.

Langkah 6: Perakitan

Saya menggunakan Chroma Strand Labs ABS untuk mencetak 3D alas dan kaki. Kaki terlalu melengkung saat mencetak, jadi saya mencetak ulang dengan Chroma Strand Labs PETg. PETg melengkung sangat sedikit. Semua bagian cocok bersama tanpa menggunakan lem. Kami harus memotong beberapa takik di dalamnya untuk menambahkan jarak ekstra untuk kabel. Anda mungkin harus mengampelas area yang bersentuhan dengan potongan lain agar pas lebih longgar.

Kami berencana untuk mencetak papan sirkuit dan menyolder komponen ke dalamnya sehingga semuanya pas di dalam potongan papan sirkuit.