Kiến Thức Chung

Nam châm bay lơ lửng chế tạo ra sao ?

Xã hội ngày càng phát triển, và các sản phẩm công nghệ 4.0 ngày càng xuất hiện nhiều trên thị trường và nam châm cất cánh lơ lửng là một trong những công nghệ được nhiều người ưa thích hiện tại về tính thẩm mỹ của sản phẩm, nam châm cất cánh này có rất nhiều ứng dụng trong đời sống nhưng để chế tạo nam châm cất cánh lơ lửng này thì phải làm sao, ở nội dung này tôi sẽ hướng dẫn các bạn

Nam châm cất cánh lơ lửng chế tạo ra sao ?

1 Mua linh kiện nam châm cất cánh

Hiện tại linh kiện nam châm cất cánh thì tìm khá khó, ít nơi bán, thì đây là nơi tốt nhất để bạn có thể mua linh kiện giá linh kiện bên mình rơi vào tầm khoảng 500k ~ 1tr , rất thích hợp cho sinh viên hoặc những ai muốn tìm hiểu phát triển sản phẩm nam châm cất cánh

Liên hệ website để mua linh kiện nhé

2 Mua sản phẩm nam châm cất cánh

Nếu bạn không muốn tự mình lắp ráp thì có thể mua toàn bộ sản phẩm để sử dụng, thì trường hợp này bạn không tốn thời gian cho việc chế tạo mà chỉ tốn thời gian cho việc lắp ráp

Nam châm cất cánh lơ lửng thì có nhiều tầm giá tầm 2tr ~45tr tùy vào khả năng chịu tải của từng thiết bị

+ Khả năng chịu tải 500g có giá 2.800.000 VND

+ Khả năng chịu tải 1kg có giá 4.700.000 VND

+ Khả năng chịu tải 2kg có giá 10.700.000 VND

+ Khả năng chịu tải 4kg có giá 47.000.000 VND

*Lưu ý: So với sản phẩm công nghệ thì trên thì trường có rất nhiều chỗ bán, nhưng trọng yếu là sản phẩm phải chất lượng, nên bạn không cần phải so sánh giá quá nhiều, vì giá tốt thì chất lượng tốt mà thôi

Nếu bạn mua những sản phẩm giá tốt trên thị trường thì cũng có lúc sẽ sử dụng không được bền, làm tất cả chúng ta tốn công sức lắp ráp sản phẩm

3. Ứng dụng của Nam châm cất cánh

Nam châm cất cánh trước nhất là xuất hiện ở thị trường Nhật Bản với các ứng dụng về mặt thẩm mỹ cho người dùng, và được nhiều người cảm thấy thích thú so với một công nghệ mới như vậy này

a) Ứng dụng về chế tạo bonsai cất cánh lơ lửng

Dưới đây là một số hình ảnh về chế tạo bonsai

b) Ứng dụng trong việc trưng bày sản phẩm

4. Chế tạo nam châm cất cánh lơ lửng như vậy nào
A. Nguyên lý hoạt động của nam châm cất cánh lơ lửng

Muốn chế tạo được một cái gì đó, thì việc trước nhất tất cả chúng ta cùng làm là phải hiểu được nguyên lý hoạt động của vật thể đó như vậy nào

+ Kết cấu của một nam châm cất cánh ( Hay còn gọi là điệm từ trường )

Kết cấu của một nam châm cất cánh bao gồm phần đế và khung lơ lửng

Phần đế : 

Hình trên là phần đế của điệm từ trường ( nam châm cất cánh) , như hình thì tất cả chúng ta cần quan tâm là 2 thành phần , Một là nam châm vĩnh cửu tạo ra từ trường, Hai là nam châm điện dùng để điều khiển từ trường , 2 cái này phải luân phiên điều khiển thì mới tạo ra từ trường vững được

Từ ngày xưa, khi học ở trung học thì tất cả chúng ta cũng biết rằng, 1 nam châm thì có 2 cực bắc và nam, cùng cực thì húng sẽ đẩy nhau, khác cực thì sẽ hút nhau

Nếu lắp 4 nam châm vĩnh cửu ở 4 góc thì chúng sẽ tạo chung một lực đẩy ở tâm hình vuông

Để tạo ra được từ trường vững thì bắc buộc phải có điều khiển bằng cảm ứng từ và các mạch điều khiển thì 4 nam châm điện cũng được đặt ở 4 góc, nhưng lưu ý rằng, 2 nam châm điện đối xứng nhau phải đối cực như hình bên dưới

Xem Thêm :   Các loại cần câu nhật bãi chất lượng giá rẻ tại hà nội và tp hcm

Xem Thêm :  Chuẩn chiều cao cân nặng bé trai

Phần lơ lửng

Gồm một nam châm vĩnh cửu được đặt trên đó, đảm bảo cho từ trường ổn định và phần lơ lửng có thể cất cánh

 

+ Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động là do 4 nam châm vĩnh cữu ở phẩn đế cùng cực với nam châm vĩnh cửu ở phần lơ lửng tạo ra lực đẩy giúp nam châm cất cánh lơ lửng

Nhưng nam châm vĩnh cửu ở phần lơ lửng thì luôn có xu hướng quay lại cho đối cực để hút nhau

Do vậy, phải có thêm nam châm điện và bộ điều khiển ( Điều khiển PID ) tạo thêm lực hút hoặc đẩy để giữ cho nam châm vĩnh cửu ở phần lơ lửng không quay lại được.

Điều khiển PID cực kỳ trọng yếu so với chế tạo sản phẩm này, nên việc tiếp theo bạn cần phải biết là phải hiểu được điều khiển PID

B. Hiểu rõ điều khiển PID là gì 

Bộ điều khiển PID thì tất cả chúng ta cứ hiểu nôm na rằng, nó là sai số giữa giá trị thực tiễn và giá trị đã sét , và bộ điều khiển này sẽ ép sai số đó là nhỏ nhất bằng cách điều chỉnh giá trị đầu vào

Giải thuật tính toán điều khiển PID thì gồm 3 thông số kỹ thuật khác biệt nhau :

P Giá trị tỷ lệ xác nhận thúc đẩy của sai số hiện tại

I Giá trị tích phân xác nhận thúc đẩy của tổng các sai số quá khứ

D Giá trị vi phân xác nhận thúc đẩy của vận tốc thay đổi sai số

P  Phụ thuộc vào sai số hiện tại

I phụ thuộc vào tích lũy các sai số quá khứ

D dự đoán các sai số tương lai, dựa vào vận tốc thay đổi hiện tại.

Kết quả của PID giúp ta điều khiển tốt vị trí của một thiết bị

Nói chung tri thức này khá sâu rộng, để hiểu rõ hơn thì tất cả chúng ta có thể học qua link sau : Understanding PID control

Tri thức thì nhiều nhưng trong chế tạo nam châm cất cánh này thì tất cả chúng ta cần phải biết rõ 3 yếu tố bên dưới:

  1. Input : Giá trị thời gian thực hiện tại của cảm ứng từ trường, vì nam châm phần lơ lửng luôn không đứng yên, bắt buộc phải update liên tục để tạo điện từ trường điều chỉnh
  2. Điểm đặt : Tất cả chúng ta phải lấy giá trị lúc toàn bộ thăng bằng nhất làm điểm đặt, và set giá trị đó làm cố định, mội thay đổi duy chuyển phải đựa vào điểm đặt
  3. Output: Vận tốc điều khiển nam châm điện
C. Chuẩn bị linh kiện cho quá trình chế tạo
  1. LM324N– 1 Cái

2. Cuộn dây đồng – 4 cái

3. Cảm ứng từ SS495a – 2 cái

4. Bộ đổi nguồn DC 12V – 1 Cái

5. Nam châm vĩnh cữu D15 * 4mm – 8 Cái

6. Vòng nam châm D15 * 3mm – 4 cái

7. Arduino pro mini – 1 cái

8. Module điều khiển động cơ L298 V2 – 1 cái

9. Đế IC 14 chân – 1 cái

10. Nam châm vĩnh cửu D35 * 5mm – 2 cái

11. Điện trở 5.6K ohm  – 2 cái

12. Điện trở 180K ohm – 2 cái

13. Điện trở 47K ohm – 2 cái

14. Chiết áp 10K ohm – 2 cái

15. Tấm nhựa khổ A5 – 1 cái

16. Khung gỗ – 1 cái

17. Breadboard – 1 cái

18. Vít 3mm – 8 cái

19. Dây điện kết nối và chì cuộn

Nếu như bạn chuẩn bị hết toàn bộ như vậy rất tốn thời gian, hãy liên hệ chúng tôi để mua trọn bộ kít cho dễ dàng trong công tác chuẩn bị nhé

D. Chuẩn bị dụng cụ cho quá trình chế tạo
  1. Máy hàn chì

2. Đồng hồ vạn năng

3. Cưa cầm tay

4. Súng bắn keo

5. Kiềm điện

6. Máy khoan

7. Oscilloscope

9. Vít Bake và vít dẹp

E. Tính năng của một số thiết bị trọng yếu

Mạch khuếch đại LM324 Op-apms

Mạch khuếch đại LM324 Op-apms là mạch trọng yếu trong hệ thống này, được sử dụng thông dụng nhất hiện tại trong việc khuếch đại tín hiệu

Cũng như tên gọi của nó mạch khuếch đại LM324 Op-apms được sử dụng để khuếch đại tín hiệu cảm ứng từ, vì từ trường là loại khá khó nhận thấy nên muốn Arduino nhận thấy được từ trường thì tất cả chúng ta phải tăng độ nhạy của Arduino bằng cách thích hợp thêm mạch khuếch đại

Xem Thêm :   Cách nấu cháo yến mạch cho bé ăn dặm ngon miệng, chóng lớn

Xem Thêm :  Trọn bộ 10 tài liệu tốt nhất giúp bạn tự học tiếng Anh giao tiếp hiệu quả (Full level: cơ bản – nâng cao)

Mạch khuếch đại này chuyển hóa ở đầu ra cảm ứng từ vài mV thành vài trăm mV trong arduino là chuyện bình thường

Nên bạn thấy bộ khuếch đại này có trọng yếu không, nếu không có bộ này thì chỉ cần một sai lệch nhỏ có thể gây ra lệch phần lơ lửng của thiết bị, gây hậu quả đỗ vỡ hết sức trọng yếu

LM324 Op-apms có 4 bộ khuếch đại nhưng trong chế tạo này thì bạn chỉ cần sử dụng 2 bộ khuếch đại thôi, một là cho trục X, hai là cho trục Y

Module điều khiển động cơ L298 V2

Cũng như tên gọi của nó là module điều khiển động cơ, vậy điều khiển động cơ là điều khiển gì, L298N được sử dụng để điều khiển vận tốc động cơ và hướng của 2 động cơ DC hoặc là điều khiển một động cơ bước lưỡng cực

Điện áp hạn chế của động cơ mà module điều khiển L298 V2 này làm được là từ 5v-35v DC

Ngoài ra trên Modul điều khiển động cơ L298 cũng có thích hợp thêm bộ chuyển hóa ra 5v, ví dụ bạn có dòng điện cấp là 12v nhưng bạn vẫn có thể lấy ra được 5v

Để chế tạo nam cham cất cánh lơ lửng , ta sử dụng Modul điều hiển động cơ L298 để điều khiển 2 cặp cuộn dây điện từ sử dụng đầu ra của modul là 5v để cấp nguồn cho Arduino

Sơ đồ modul :

  • Out 2: cặp nam châm điện X
  • Out 3: cặp nam châm điện Y
  • 12v Input: Phân phối điện đầu vào: dc 12v đầu vào
  • GND: Nối đất
  • 5v Output: 5v đầu ra cho Arduino và cảm ứng từ
  • EnA: Bật tín hiệu PWM cho Out 2
  • In1: Bật tính hiệu out 2
  • In2: Bật tính hiệu out 2
  • In3: Bật tính hiệu out 3
  • In4: Bật tính hiệu out 3
  • EnB: Bật tín hiệu PWM cho Out 3

Cảm ứng Từ SS495a

Cũng như tên gọi của nó, thiết bị SS495 a là thiết bị cảm ứng từ trường, giúp hệ thống nhận thấy từ trường và mang về analog tạo dòng điện cho các cuộn cảm biết hút hay đẩy

Lưu ý là cảm ứng sẽ trả về tín hiệu dòng điện áp 250mV đến Vcc

F. Lắp cảm ứng từ SS495a

Tất cả chúng ta lắp cảm ứng từ SS495a như hình bên dưới

Sơ đồ mạch lắp ráp cảm ứng từ SS495a

Lưu ý là ta phải hàn giống như mạch như hình trên, nếu không muốn xảy ra lỗi ngoài ý muốn

G.Lắp ráp Mạch khuếch đại LM324 Op-apms

Tất cả chúng ta lắp ráp mạch khuếch đại như hình bên dưới

Tất cả chúng ta nối mạch khuếch đại y chang như sơ đồ mạch bên dưới đã được vẽ ra

Nhìn vào sơ đồ mạch quá dễ để nối mạch đúng không nào, nên phần này mình không cần phải nói nhiều hơn nữa

H. Gia công phần đế 

Trong nội dung này tôi đã vẽ cho các bạn phần đế trong file Autocad 

Vui lòng tải xuống file tại đây để gia công: Tải File gia công phần đế

Ta có thể gia công phần đế bằng các loại máy cắt CNC, laser để được sản phẩm như hình

K. Lắp ráp nam châm điện lên phần đế

Tất cả chúng ta lắp ráp nam châm điện như hình bên dưới

Tất cả chúng ta lắp nam châm điện vào 4 lỗ gần nhất trong phần đế, còn việc nối dây thì để từ từ, đừng quan tâm đến nhé

Sau đó tất cả chúng ta khởi đầu nối dây như hình bên dưới

Bởi vì các nam châm điện đối xứng nhau qua tâm phải đối cực với nhau

Nên bạn phải nối dây như sau:

+ Các dây bên trong nam châm điện được nối với nhau

+ Các dây ở bên ngoài của nam châm điện được nối với L298N.

Xem Thêm :   Bonsai bất quy tắc ▶9

Xem Thêm :  Đôi nét về tác giả cố tây tước và truyện ngôn tình cố tây tước
L. Lắp ráp modul cảm ứng từ trường và nam châm vĩnh cửu vào

Phần modul cảm ứng tất cả chúng ta cố định tại tâm bằng silicon súng bắn keo , lưu ý xịt silicon ở 2 mặt trước và sao để cho cố định modul cảm ứng tốt nhé

Sau đó tất cả chúng ta láp nam châm vĩnh cữu vào

Vì chiều cao cuộn nam châm điện là 1mm nên tất cả chúng ta phải lấy 2 viên nam châm vĩnh cửu 1 viên có bề dày 3mm và 2 viên có bề dầy 4mm để lắp ghép cho cùng chiều cao với cuộn nam châm điện nhé

Và một điều lưu ý nữa là các cực của nam châm vĩnh cửu ở 4 góc phải giống nhau nhé

M. Gắn giắc nguồn 12v vào L298 N

Tất cả chúng ta gắn giắc nguồn 12v vào đầu của L298N như hình, và đầu ra của nó là 5v sẽ được cắp cho Arduino nhé

Xem mạch lắp bên dưới đễ rõ hơn

N. Lắp ráp L298N với Arduino

Tất cả chúng ta nối các dây dẫn như trong hình giữa L298N và Arduino né

Bên dưới có mạch đễ bạn dễ dàng lắp ráp

Out 5V nối với VCC

GND nối với GND

EnA nối với 7

In1 nối với 6

In2 nối với 5

In3 nối với 4

In4 nối với 3

EnB nối với 2

M. Lắp ráp FTD 1232 với Arduino Pro Mini

Tất cả chúng ta tiếp tục đến bước lắp ráp cuối cùng là lắp ráp FTD1232 với Arduino Pro Mini

Bên dưới có sơ đồ lắp ráp, bạn hãy dựa vào sơ đồ này để nối mạch nhé

Vì sao tất cả chúng ta cần FTD1232 vì do Arduino Pro Mini không có cổng kết nối port nào cả, bắt buộc bạn phải thay thế chúng bằng kết nối rồi nhé

P. Setting giá trị điểm đặt chuẩn cho phần lơ lửng

Bỏ code bên dưới này vào Arduino

int Setpoint_X, Setpoint_Y;
void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Serial.print("Hello, This is program to get X Y setpoint value!rn");
}

void loop() {
  // read the value from the sensor:
  Serial.print("Setpoint_X: ");
  Serial.print(analogRead(A1));
  Serial.print("      ");
  Serial.print("Setpoint_Y: ");
  Serial.print(analogRead(A0));
  Serial.print("rn");
  delay(100);
}

Mục tiêu của code này là đọc các giá trị của cảm ứng từ trường và mang nó về PC , mở cổng COM để xem nhé

Sử dụng máy đo Osilloscope để đọc giá trị cảm ứng

Khi bạn thấy giá trị 560, và đầu ra của cảm ứng là 2.5v thì đó là giá trị tốt nhất

Sau khoảng thời gian thiết lập điểm đặt, đặt nam châm lơ lững phía trên phần đế và lắc nó để xem thay đổi điểm đặt trên màn hình.

Mẹo: Đánh dấu cặp nam châm điện và chiết áp tương ứng trong trục X và Y để bạn có thể dễ dàng sửa chúng sau này.

Q. Gắn code cho arduino pro mini

Bỏ code bên dưới vào arduino

#include <PID_v1.handgt;
#define IN1 4
#define IN2 3
#define IN3 7
#define IN4 8
#define ENA 6
#define ENB 5
#define BL 2

double Setpoint_X, Input_X, Output_X,X_plus;
double p_X = 1,i_X = 0,d_X = 0.01;
double Setpoint_Y, Input_Y, Output_Y,Y_plus;
double p_Y = 1,i_Y = 0,d_Y = 0.01;

int i,on_put=1;

unsigned long time;

PID PID_X(&Input_X, &Output_X, &Setpoint_X,p_X,i_X,d_X, DIRECT);
PID PID_Y(&Input_Y, &Output_Y, &Setpoint_Y,p_Y,i_Y,d_Y, DIRECT);

char inByte='9',nullByte,run_flag,run_dirict;
float go_step;

void turn_X(int a)
{
  if(aandgt;=0)
  {
    digitalWrite(IN1,1);
    digitalWrite(IN2,0);
    analogWrite(ENA,a);
  }
  else
  {
    a=-a;
    digitalWrite(IN1,0);
    digitalWrite(IN2,1);
    analogWrite(ENA,a);
  }
}

void turn_Y(int a)
{
  if(aandgt;=0)
  {
    digitalWrite(IN3,0);
    digitalWrite(IN4,1);
    analogWrite(ENB,a);
  }
  else
  {
    a=-a;
    digitalWrite(IN3,1);
    digitalWrite(IN4,0);
    analogWrite(ENB,a);
  }
}

void setup()
{
  pinMode(IN1,OUTPUT);
  pinMode(IN2,OUTPUT);
  pinMode(IN3,OUTPUT);
  pinMode(IN4,OUTPUT);
  pinMode(ENA,OUTPUT);
  pinMode(ENB,OUTPUT);
  pinMode(BL,OUTPUT);
  digitalWrite(IN1,0);
  digitalWrite(IN2,0);
  digitalWrite(IN3,0);
  digitalWrite(IN4,0);
  analogWrite(ENA,0);
  analogWrite(ENB,0);
  Setpoint_X = 560;//560;
  Setpoint_Y = 560;//560;
  PID_X.SetTunings(p_X,i_X,d_X);
  PID_Y.SetTunings(p_Y,i_Y,d_Y);
  PID_X.SetOutputLimits(-255,255);
  PID_Y.SetOutputLimits(-255,255);
  PID_X.SetSampleTime(5);
  PID_Y.SetSampleTime(5);
  PID_X.SetMode(AUTOMATIC);
  PID_Y.SetMode(AUTOMATIC);
}

void loop()
{  
  Input_X = analogRead(A1);
  Input_Y = analogRead(A0);
  
  PID_X.Compute();
  PID_Y.Compute();
  turn_X(Output_X);
  turn_Y(Output_Y);
}

Sau khoảng thời gian tải chương trình chính bên trên vào arduino xem như là hoàn tất, tất cả chúng ta có thể điều chỉnh thiết bị chiếc áp để canh chỉnh cho phần lơ lững ở giữa thiết bị theo giác quan

X. Kết thúc

Cuối cùng thì tất cả chúng ta đã chế tạo thành công nam châm cất cánh lơ lửng rồi nhé, còn về việc ứng dụng sản phẩm vào đâu thì tùy bạn quyết định, có thể để trưng bày sản phẩm hoặc là làm chậu cây thông minh, chậu cây cất cánh lơ lửng bạn nhé, chúc bạn thành công mỹ mãn nhé

 

Xem thêm bài viết thuộc chuyên mục: Cây Xanh

Xem thêm bài viết thuộc chuyên mục: Kiến Thức Chung

Related Articles

Back to top button