Светильник с гравитационно-магнитным выключателем своими руками

Cхема магнитного выключателя с герконом

Работает магнитный выключатель следующим образом. При поднесении постоянного магнита к геркону SF1 (рис.1), нормально разомкнутые контакты геркона замыкаются, и положительное напряжение с выхода “+” диодного моста через токоограничительный резистор R1 поступает на управляющий электрод тиристора VS1.

Тиристор открывается, и лампа накаливания HL1 светится. Свечение лампы продолжается до тех пор, пока замкнуты контакты геркона SF1. При удалении магнита от геркона. тиристор VS1 закрывается, и лампа выключается. Лампа HL1 питается выпрямленными полуволнами сетевого напряжения, поступающего с выхода диодного моста VD1…VD4. Частота пульсаций на выходе диодного моста равна 100 Гц, и поэтому мерцание включенной лампы на глаз не заметно.

Магнитный выключатель света

Светильник с магнитным выключателем закрепляется поверх настенного ковра, например, у кровати. Магнит подвешивается на декоративной тесемке длиной 0.2…1.5 м. так чтобы он свободно доставал до дна кармашка, расположенного ниже и пришитого к ковру. На задней стороне кармашка, выполненного из плотной ткани, нитками прикрепляется геркон. Для того чтобы геркон не вращался вокруг собственной оси. его выводы изгибаются под углом 90°. При вкладывании магнита в кармашек, контакты геркона должны надежно замыкаться.

Магнит желательно использовать плоский (прямоугольной формы), тогда его можно приклеить к вырезанной из картона или пластика фигурке птички. Кармашек можно замаскировать под гнездышко. Если птичка “садится” в гнездо, то светильник включается, а когда птичка покидает гнездо — выключается. Вместо гнезда и птички можно использовать другие сюжетные пары, ваза и букет, рыбка и аквариум, расческа и ее футляр, пистолет и кобура, кортик и ножны и т.п.

Резисторы R1, R2 (рис.1) — типа ОМЛТ-0,5. Диоды VD1 …VD4 заменимы на Д226Б, КД205А, Б. Ж или другие выпрямительные, рассчитанные на обратное напряжение 400 В и ток не менее 0.3 А. В качестве геркона SF1 подойдут КЭМ-1…КЭМ-3. КЭМ- 10. М2А или любой другой геркон с нормально разомкнутыми контактами. При желании “проинвертировать” работу магнитного выключателя можно применить геркон с парой переключающихся контактов, задействовав его нормально замкнутые контакты. Если необходимо коммутировать нагрузку, работающую от переменного тока, можно использовать схему, изображенную на рис.2.

Данная схема может коммутировать и индуктивную нагрузку (например, устройства с силовым трансформатором). Но во избежание выхода из строя симистора, нельзя пользоваться сетевым выключателем такого устройства, если этот магнитный выключатель подключен к сети. Первичная обмотка силового трансформатора коммутируемого устройства включается в цепь катода симистора VS1 вместо лампы НИ. При мощности нагрузки 60 Вт сопротивление резистора R1 может быть от 560 Ом до 18 кОм. При мощности нагрузки свыше 200 Вт симистор устанавливается на радиатор.

Светильник с гравитационно-магнитным выключателем своими руками

Если хотите поэкспериментировать с ультразвуковой левитацией — заставить объекты парить в воздухе используя энергию звуковых волн — не нужно никакого сложного оборудования или дорогих деталей. Подойдут Arduino, драйвер шагового двигателя и переделанный УЗ-датчик расстояния. Конечно такой ультразвуковой левитатор не будет поднимать тяжелые предметы. Но очень увлекательно наблюдать, как маленькие шарики из пенопласта парят как по волшебству.

В отличие от магнитной левитации ультразвуковой метод не требует контрольного контура для стабилизации зависшего объекта. Используя акустическую левитацию, объект просто помещается в один из узлов стоячей акустической волны. И можно сделать так, чтобы несколько предметов зависли друг над другом одновременно, равномерно расположенные по цепочке!

В общем этот проект, основанный на недорогом ультразвуковом датчике, безусловно самый простой из всех аналогичных конструкций.

Разборка ультразвукового датчика

Такие ультразвуковые излучатели используются в датчиках расстояния, например модуль HC-SR04, который можно купить на Али менее чем за 2 доллара.

Эти модули содержат один преобразователь работающий в качестве передатчика (T), и другой, выступающий в качестве приемника (R). В принципе, T-преобразователь является лучшим выбором для использования в качестве фактического передатчика, поэтому купили два датчика и сняли T-преобразователи с каждого из них. (В крайнем случае, вы можете купить только один датчик — преобразователь R также работает достаточно хорошо, как для первых экспериментов.

Разберите один из преобразователей. Не выбрасывайте маленькую сеточку — она окажется полезной в дальнейшем деле. Преобразователи предназначены для работы на частоте 40 кГц, на которой они работают наиболее эффективно. Этот сигнал и будет генерироваться модулем Arduino Nano.

Загрузка кода Arduino

Arduino код выполняет большую часть работы на этапе настройки. Во-первых, он устанавливает все аналоговые порты для вывода. Затем Timer1 настраивается для запуска прерывания сравнения с тактовой частотой 80 кГц. Каждое прерывание просто инвертирует состояние аналоговых портов. Это преобразует прямоугольный сигнал 80 кГц в двухполупериодный цикл 40 кГц.

byte TP = 0b10101010; // Каждый другой порт получает инвертированный сигнал

DDRC = 0b11111111; // Установить все аналоговые порты для вывода

noInterrupts(); // Отключаем прерывания

OCR1A = 200; // Установить регистр сравнения (16 МГц / 200 = прямоугольная волна 80 кГц -> полная волна 40 кГц)

TCCR1B |= (1 без прескалинга

Сборка схемы

Теоретически можно подключить оба передатчика напрямую к аналоговым портам Arduino Nano, так как они потребляют очень малого тока. Но это ограничит нас 5-вольтовым питанием от Arduino, что значительно снизит мощность левитации. Для усиления сигнала будем использовать микросхему H-моста типа L293D, которая используется в драйверах шаговых двигателей.

Если хотите работать с микросхемой L293D напрямую, можно заменить плату драйвера шагового привода типа L298N. Просто подключите два из четырех входов к портам Arduino A0 и A1 и подключите GND и 5V, как показано на схеме.

При этом обязательно включите два конденсатора по питанию. Они будут отфильтровывать шум, вызванный преобразователями.

Начинаем левитацию

Начните с расположения передатчиков на расстоянии около 20 мм, используя инструмент для удержания излучателей. Найдите точное расстояние экспериментально.

Расстояние должно быть точно правильным, чтобы создать стоячую волну с достаточно сильными областями высокого и низкого давления воздуха. Вы можете расчитать расстояние, используя формулу, основанную на скорости звука при комнатной температуре, 343 м / с:

343000 мм / с / 40000 Гц = 8,575 мм

Таким образом, стоячие волны будут на 8,575 мм или кратные этому значению. Но расстояние между экранами передатчика не совпадает с областью, окруженной звуковой волной, поэтому результат будет не совсем правильным. В конечном итоге придется немного подвигать предмет, пока левитатор не заработает.

Двухканальный осциллограф, если таковой имеется, сможет помочь найти правильное расстояние. Подключите один канал к Arduino, а другой — к одному из двух передатчиков (обязательно отсоедините его от платы для этого измерения). Когда расстояние точно правильное, синусоида от ультразвукового приемника должна быть точно в фазе с прямоугольным сигналом от Arduino.

Помните ту сеточку, которую сохранили от ультразвукового приемника? Приклеенная к зубочистке, она поможет точно выставить эти маленькие шарики из пенопласта, потому что она акустически прозрачна. Если попытаетесь использовать вместо этого руки или пинцет — они будут отклонять или возмущать звук от преобразователей, так что стоячая волна может вообще не образовываться или будет слишком нестабильной.

Рекомендации по настройке

Если кажется что шарики начинают зависать, но затем падают, попробуйте использовать маленькие кусочки пенопласта. Они не должны быть круглыми. Фактически кусочки неправильной формы легче парят.

Левитирующие объекты танцуют? Попробуйте уменьшить напряжение питания. При базовом напряжении 12 В получились лучшие результаты где-то между 10 В и 11 В. Проще всего использовать регулируемый источник напряжения.

Всё это дело после настройки собираем в корпус подходящий. Как только первый объект из зависнет в воздухе, можете попробовать поместить дополнительные объекты в другие узлы стоячей волны.

Усиление левитатора

Проект с открытым исходным кодом Ultraino использует аналогичный подход к ультразвуковой левитации, но он более мощный. Там используется Arduino Mega и специальный экран усилителя для управления фазированными матрицами из 64 преобразователей, упакованных в корпус сделанный 3D-печатью. Он способен поднимать жидкости, компьютерные микросхемы и даже насекомых. Код и схема доступны для скачивания в архиве.

Дизайнерская лампа Allocacoc Heng с уникальным магнитным выключателем

Светильник Heng был создан в первую очередь как предмет интерьера — красивый аксессуар, который впишется в любое современное жилище и будет радовать глаз своим необычным дизайном. В 2016 году эта лампа стала победителем в международном дизайнерском конкурсе Red Dot Award, который проходит в Германии. Кроме интересного дизайна, лампа предлагает необычный способ включения — при помощи левитирующих шариков, которые притягиваются друг к другу. Лампа светит мягким, неярким светом, который подойдет как фоновое или ночное освещение и наполнит атмосферу помещения теплом и уютом.

видео версия обзора

Над дизайном упаковки хорошо поработали: строгость, минимализм и минимум пестрых элементов.

В обязательном порядке есть пометка о победе в RedDot Award 2016, это своего рода признание изделия в Европе. Есть пометка о расцветке, перед нами версия Mystery Black, т.е мистически черный. Есть и другие расцветки, например светлая древесина, белый и даже красный.

На обратной стороне упаковки — изображение лампы во включенном состоянии.

И ее технические характеристики:

• Материал: корпус из ABS пластика и неодимовые магниты
• Размеры: 400 mm x 200 mm x 70 mm
• Мощность: 5W
• Световой поток: 175 lm
• Цветовая температура: 3500K, теплый белый

Во время заказа были некоторые опасения относительно доставки, но переживал я зря — лампа размещена внутри толстого блока из пенопласта и надежна защищена от любых невзгод.

В комплекте с лампой только инструкция на нескольких языках, включая русский и usb кабель.

Длина кабеля — 1,5 метра.

Для питания лампы вам потребуется адаптер питания на 5V/1А или мощнее, я же просто использовал свободный разъем в своем многопортовом зарядном устройстве Aukey, которое стационарно размещено в тумбе под телевизором. Сам кабель плоский, разъемы имеют фирменную маркировку, для подключения к лампе используется симметричный type C разъем.

Лампа имеет форму овала, расположенного на подставке.

По центру «балансируют» шарики, в которых спрятаны мощные неодимовые магниты. Шарики пытаются притянуться друг к другу, но ограничены шелковой красной нитью, из-за чего вместе им быть никогда не суждено.

Здесь же и кроется механизм включения лампы. Притягиваясь ко верхнему шарику, нижний натягивает нить, которая в свою очередь замыкает цепь.

И включается свет.

Что бы отключить свет, просто убираете нижний шарик на подставку или стол.

Корпус изготовлен из качественного матового пластика.

Светодиоды расположены с внутренней стороны и закрыты матовым рассеивателем, который делает свет более мягким и равномерным.

На ножке есть надписи с названием лампы и прочей ерундой, но расположены они только с одной стороны, т.е можно просто отвернуть этой стороной к стене и они не испортят внешний вид.

Type С разъем для подключения питания расположен с левой стороны (если поставить лампу надписями назад).

В целом кабель не бросается в глаза. Возможно некоторые зададутся вопросом, почему его не разместили сзади? Ответ прост — такое расположение позволяет поставить светильник вплотную к стене, что даст интересный эффект в освещении.

Ножка имеет мягкую резиновую накладку.

Еще пару снимков с разного ракурса

Я разместил лампу на тумбе под телевизором. Ее света достаточно для того, что бы в темноте комната получала фоновое освещение, при этом свет не бьет по глазам и не отвлекает от просмотра фильма. Так же хорошо она будет смотреться на прикроватной тумбе или где-то в нише на стене.

Свет приятный для глаза, видимого мерцания нет, смартфон с отключенным подавлением мерцания в режиме видео также ничего не обнаружил.

Для рабочего света мощности не достаточно: читать и писать при ее свете не рекомендую. Это чисто фоновое освещение для создания атмосферы или как дополнительный свет при просмотре телевизора.

Лампа не греется от длительного использования. Пару раз засыпал под фильм и просыпался только утром, корпус лампы при этом был градусов 38 — 39. Отчасти это благодаря хорошему теплоотводу, а отчасти благодаря невысокой мощности светодиодов.

Заявлено максимальное потребление 5W, но у меня она потребляет гораздо меньше — всего 3,5W.

Ну и напоследок несколько снимков работающей лампы в темноте.

Камера выстраивает экспозицию по самым ярким объектам, поэтому на снимках все выглядит более темным, чем есть на самом деле.

Такая вот необычная лампа для украшения интерьера и создания атмосферного фонового освещения.