Dispositivo de Levitação Eletromagnética

A máquina de Levitar



O funcionamento do sensor  é o seguinte, se o objecto subir, o fotodiodo será menos iluminado e o circuito reduz a corrente na bobina do eletroímã. Se o objeto descer, o fotodiodo será mais iluminado e a corrente para o eletroímã vai aumentar. O circuito de controle deste aparelho de levitação eletromagnética usa um circuito integrado  amplificador operacional  1458 ou 4558 como comparador de tensão, mas qualquer outro circuito operacional pode ser usado, como por exemplo um LM741.


Levitador

O que controla a carga para o eletroímã é um transistor MOSFET de potência, que pode ser um IRFZ44, IRF540 ou IRF3205, no qual deve ter um dissipador. Já o eletroímã pode ser reaproveitado de algum relé ou bobina grande,  no caso, o autor usou uma bobina para o eletroímã com 1200 voltas  com um fio esmaltado de 0,4 mm de diâmetro em um núcleo de ferro com 8 mm de diâmetro. A bobina tem uma resistência de cerca de 8 Ohms e não foi projetada para operação contínua em pleno 12V pois ele dissipa 18 Watts. Ao operar o aparelho com o objeto levitando, a perda de potência real da bobina é muito inferior. Por isso não se deve deixar o aparelho ligado sem nada para ele levitar, já que assim toda a carga vai para a bobina, podendo queima-la.

Ajustes do Levitador


levitador eletroímã
Foto: Danyk http://danyk.cz

Eu aconselharia o uso de um trimpot  no lugar de R1,  diferentes fotodiodos tem sensibilidades diferentes, você talvez precise ajustar o valor de R1. Como medidas de tensões, quando  o fotodíodo é iluminado totalmente, sua tensão não deve ser inferior a 6 Volts  e no eletroímã quase 12 Volts. Quando  o fotodíodo não estiver iluminado, ou seja, quando o feixe de luz do LED  infravermelho é  totalmente interrompido, deve haver mais do que 6 Volts no fotodíodo e quase zero de tensão no eletroímã.
Se você tiver problemas com a estabilidade do dispositivo de levitação eletromagnética, ou seja, se o objeto começar a ficar muito instável ou vibrando, você deverá alterar a constante de tempo do circuito. Para fazer isso, você deve alterar o valor do capacitor  C1. Esse capacitor eletrolítico é originalmente de 4,7uF, mas você pode experimentar valores menores como 2,2uF até 1uF e valores  maiores como 10uF até 22uF. Com uma variação de 1uF a 22uF já será o suficiente para acertar o equilíbrio da constante de tempo, varie e teste até que o circuito entre em um estado estável como o do vídeo acima.

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