Neste post, aprenderemos a construir um circuito de levitação eletromagnética que pode imitar um fenômeno antigravitacional, garantindo que um objeto de ferro permaneça puxado acima do solo por um eletroímã, de modo que não grude no eletroímã, mas continue flutuando entre a ponta do eletroímã e o terra.
Princípio Básico de Funcionamento
Uma combinação de LDR e LED é utilizada de tal forma que o feixe de LED passa logo abaixo do eletroímã e ilumina o LDR. Nesta situação, enquanto o LDR permanecer aceso, o eletroímã permanece funcional e sua energia eletromagnética permanece ativada.
Quando um objeto de ferro é mantido logo abaixo do eletroímã, ele começa a ser puxado em direção ao eletroímã, mas no processo corta o feixe de LED que atinge o LDR, que desliga o eletroímã.
Quando isso acontece, o objeto de ferro começa a cair, mas novamente ao fazê-lo, ele começa a se afastar do caminho do feixe de LED e permite que a luz atinja o LDR.
Esta situação liga o eletroímã de volta, de modo que o objeto de ferro começa novamente a ser puxado em direção ao eletroímã, e esse ciclo de subida e descida se repete rapidamente, criando uma condição em que o objeto de ferro não é completamente puxado pelo eletroímã nem cai completamente no chão . A situação mantém o objeto de ferro flutuando no ar, talvez alguns milímetros abaixo do eletroímã, dando a aparência de um efeito de levitação antigravitacional.
Como construir
A configuração da levitação pode ser melhor construída usando pedaços de blocos de madeira e enquadrando-os da seguinte maneira:
Nesta configuração podemos ver o eletroímã fixado na área central superior das estruturas de madeira, enquanto o LED e o LDR estão posicionados frente a frente sobre as estruturas de madeira verticais adjacentes, logo abaixo do eletroímã.
É importante que o LED e o LDR sejam colocados dentro de tubos plásticos opacos para garantir que apenas o feixe de luz do LED entre no tubo LDR e o ilumine, e nenhuma outra luz ambiente externa consiga alcançar o LDR.
Uma vez que o circuito de levitação eletromagnética é ligado, o LED acende e atinge o LDR, o que faz com que o eletroímã ligue.
Agora, o eletroímã sendo ligado, se um objeto de ferro for aproximado do eletroímã fará com que o objeto seja puxado em direção ao eletroímã.
No entanto, durante este processo, o objeto de ferro tenderá a bloquear o feixe de LED de atingir o LDR. Isso fará com que o eletroímã desligue instantaneamente. Assim que isso acontecer, o objeto de ferro tenderá a cair, mas no processo se afastará do feixe de LED que ilumina o LDR e liga o eletroímã de volta à ação. Este rápido processo de ligar/desligar do eletroímã fará com que o objeto de ferro permaneça pendurado logo abaixo do eletroímã, criando uma impressão de um verdadeiro efeito de levitação ou antigravidade, conforme mostrado na imagem a seguir.
Como funciona o circuito
O circuito para o sistema de levitação pode ser visto no diagrama a seguir:
Como você pode ver, quase não há componentes no projeto, e todo o circuito é construído em torno de um único IC 741 que é configurado como um comparador.
O pino 2 do amplificador operacional é fixado com uma tensão de referência constante usando o pré-ajuste de 1k. Esta tensão de referência não é muito crítica, uma vez que a comutação do LDR é LIGADA ou DESLIGADA.
A luz do LED pode ser vista focada no LDR, conforme explicado em nosso conjunto de construção anterior da unidade.
Durante o tempo em que a luz permanece focada no LDR, sua resistência cai para um nível muito mais baixo, fazendo com que o potencial do pino 3 do amplificador operacional suba acima do potencial de referência do pino 2, conforme fixado pela predefinição de 1k.
Devido a isso, a saída do amplificador operacional permanece alta, permitindo que o eletroímã permaneça ativado.
Conforme discutido nos parágrafos anteriores, quando o objeto de ferro é puxado em direção ao eletroímã, no processo ele tenta bloquear os feixes de LED que atingem o LDR.
Quando isso acontece, o potencial do pino 3 cai abaixo do potencial de referência do pino 2, que agora se eleva acima do potencial do pino 3. Devido a isso, a saída do pino 6 do amplificador operacional é desligada, o que também desliga o transistor do driver e o eletroímã.
Este desligamento instantâneo do eletroímã tende a derrubar o objeto de ferro, o que faz com que o LDR seja novamente iluminado pelo feixe do LDR, que reverte a saída do amplificador operacional alta, ligando o eletroímã de volta, de modo que os objetos de ferro novamente puxados para cima . Este processo de puxar e soltar o objeto de ferro continua a uma taxa extremamente rápida, fazendo com que o objeto pareça permanecer estacionário logo abaixo do eletroímã, o que dá a impressão de que o objeto está sendo levitado e está pendurado no ar devido ao efeito antigravitacional.
Como construir o eletroímã
O eletroímã pode ser construído enrolando 120 gramas de fio superesmaltado 28 SWG sobre qualquer parafuso de ferro grosso. Certifique-se de isolar o parafuso de ferro com algumas camadas de fita isolante de PVC antes de começar a enrolar a bobina.
Se você não conseguir construir o eletroímã mencionado acima, você pode simplesmente salvar a bobina do relé de qualquer relé antigo de 12V, 30 amp.
Vantagem de Usar LED/LDR para o Sensor
Existem muitos circuitos de levitação de eletroímã disponíveis on-line que usam um fotodiodo infravermelho como sensor. No entanto, selecionar o fotodiodo correto pode não ser fácil para novos amadores, e também os resultados obtidos com o fotodiodo às vezes podem ter problemas.
O uso da combinação LDR/LED é mais vantajoso, pois são facilmente disponíveis e não possuem especificações rígidas. Você pode escolher praticamente qualquer LDR minúsculo e um LED branco minúsculo de 3,3 V, isso é tudo e você está pronto para ir.
Outra vantagem de usar um LED é que a luz do LED ilumina a área logo abaixo do eletroímã, criando um efeito fascinante no objeto de ferro levitado.
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FONTE
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