概要
キットを改造利用してArduino制御での磁気浮上をずっとチャレンジしているのですが、なかなかうまく浮上できません。
磁気浮上キットでうまく浮上させてる動画も良く見かけますし、全然浮かないなんて情報もちらほら。なので一度、改造無しでキットをそのまま組み立ててほんとに浮上ができるか試してみました。
▼Arduino制御での磁気浮上▼
▲Arduinoとモータードライバー繋いで浮上制御してますが数秒しか浮かない状態。ハード・ソフトいろいろ試してますがなかなかうまくいきません。だいぶ検討が煮詰まってきたので、本当にこのキットで浮くのか、何が違うのか確認してみたいのできちんとキットを組立てて、浮上するか確認してみました。
組立て
▼制御部分の基板▼
▲コイル下側に配置する基板。今までこれに変わってArduinoで浮上制御していたので、この基板は何も手付かずの状態。これを完成させます。部品は全て付属されてますが説明書の類が無いので、パターンを見ながらはんだ付けしていきます。
▼抵抗、ダイオード、フィルムコンデンサ▼
▲背の低い部品からはんだ付け。
▼トランジスタ、抵抗、ソケットなど▼
▲残りの部品をひたすらハンダ付け。ハンダ作業あまり慣れていないのでここまでで3時間くらいかかってます。へたなのか可変抵抗の調整しようとすると抵抗器ごと動きます。。。
▼基板完成▼
▲この２枚を重ねたら完成（右側基板のネオジム磁石は外してます。）。今までは右側の基板のみでArduino接続して浮上にチャレンジしてました。
続いて、通電して調整（キャリブレーション）していきます。
調整（キャリブレーション）の方法
基板に付けた２つの可変抵抗器でキャリブレーションしていきます。浮上制御は、可変抵抗からの電圧とホールセンサー出力電圧をオペアンプで処理、Hブリッジ回路経由でコイルへの電流を制御しているような感じです。
具体的には可変抵抗器で抵抗を変化させると浮上させる磁石（フロート磁石）の位置が微妙にかわります。２つの可変抵抗器がx軸方向、y軸方向に対応しているため、それぞれ調整してフロート磁石が基板中央にくるように調整します。
▼調整方法▼
▲ネオジム磁石はフロート磁石が引き寄せられて調整しにくくなるので外してます。また通電するとフロート磁石がコイルにもくっついてしまうので、適度な高さを維持できるような治具を挟んでます。下敷きなような物でもなんでもいいと思います。こうすると調整しながら位置を確認できるのでだいぶ調整が簡単になると思います。
▼無調整の状態▼
▲電源を入れて磁石を置くと、コイルに電流が流れて磁場で引き合い磁石が一か所にとどまろうとします。写真では若干右上にずれているので、可変抵抗器を調整して磁石が中央に来るようにします。
▼調整後▼
▲調整後です。微妙な違いですが概ね磁石が中央に来ています。これでキャリブレーション完了。ネオジム磁石付けて浮上テストを行ってみます。
浮上テスト
▲あっさり浮上成功。Arduino制御で苦労しているので、ここでももう少し苦労するかと思ったのですが５分くらいで調整完了。やはりちゃんと浮くんですね。。。
▲調整範囲にある程度幅があるようで、少しくらい中央を外れていても割と安定して浮きます。このカエル1時間くらい放置してましたが廻り続けてました。面白い。
▲付属の磁石以外（小さい磁石）で浮かしてみました。浮上するものが重すぎても、軽すぎてもダメ。フロート磁石の磁力の強さも影響が大きいようで、そこら辺のバランスが悪いと浮上させることがむずかしいです。
少し半信半疑でしたが改造無しで浮上させることができました。浮上させることより組み立てる方が難しかったです。
実際に浮かすことができていろいろと確認できることがありました。Arduino制御との違いもそれなりに感じた気がするので、もう少しArduinoでの浮上制御をねばっていこうかとお思いま。。
▼制作記録▼
▼参考▼
コメント