4Bioorganic & Medicinal Chemistry

Universidad Autnoma de Baja CaliforniaFacultad de Ingeniera, Arquitectura y Diseo

ELECTRCIDAD Y MAGNETISTMO, GRUPO #27, PROYECTO FINALLEVITADOR MAGNTICO Atondo, O.; Lastra, E.; Leal, A.; Rivera, C.INFORMACIN DEL PROYECTORESUMEN

Semestre: 2015-1Entrega: 29/05/2015En base a los conceptos utilizados en el curso, mayormente de la unidad 4, se desarroll el proyecto de levitacin, el cual posee un funcionamiento lgico basado en las propiedades electromagnticas de los materiales utilizados.

Palabras clave:MagnetismoCorrienteLevitacionBobina

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INTRODUCCINSe le llama levitacin magntica al fenmeno por el cual un material puede levitar gracias a la repulsin existente entre los polos iguales de dos imanes o bien debido a lo que se conoce como Efecto Meissner,En esta forma de levitacin se pueden agrupar la debida a imanes (por ejemplo, dos imanes atravesados por un hilo, dispuestos de forma que se enfrenten polos iguales; esta versin es conocida tambin como pseudolevitacin, ya que en realidad requiere de una ligadura adicional, como por ejemplo el hilo comentado), la debida a la superconductividad (concretamente por causa del efecto Meissner), la debida al diamagnetismo, o la suspensin electromagntica (la cual, con la ayuda de servomecanismos, es aplicada en trenes de levitacin magntica).

OBJETIVOAplicar los conceptos de electricidad y magnetismo vistos en clase, y observar sus efectos y propiedades de manera fsica.MATERIALES Arduino uno (para controlar la bobina) 1 fototransistor (detectar los cambios de luz) 1 led infrarojo (emisor de luz) una Resistencia de 10k (para el fototransistor) diodo 1N4004 (para que la corriente corra en un solo flujo) una bobina de 4 aprox. 700 vueltas (generar el campo electromagntico) un imn de neodimio (para lograr una mayor distancia entre el objeto y la bobina) transistor MOSFETde canal n en este caso se utilizo el FQP33N10 (para controlar una mayor fuente de poder (12V y 2A) que conduce el electroimn) 2 imanes de neuridium

FUNCIONAMIENTOEl proyecto de levitacion electromagnetica funciona a partir del aumento y disminucion de la corriente de una bobina tan rpido como sea posible para mantener un objeto levitando, para lograr eso se utiliz arduino para poder calcular la corriente necesaria para mantenerlo donde es deseado y encontrar su posicin se utilizaron sensores pticos en este caso un led ir y un fototransistor, para cuando el objeto llegue al punto donde estn los led, arduino bajar la corriente de la bobina para buscar el punto donde la corriente permita tenerlo suspendido en el aire.

Fig. 1 Explicacin del funcionamiento del levitador.

Fig 2. Circuito utilizado.Para lograr desarrollar el circuito fue necesario conocer el funcionamiento de una bobina. es un tipo de imn en la que el campo magntico se produce por el flujo de corriente elctrica. El campo magntico desaparece cuando la corriente est apagada. Los electroimanes se utilizan ampliamente como componentes de otros dispositivos elctricos, tales como motores, generadores, rels, altavoces, discos duros, mquinas de resonancia magntica, instrumentos cientficos y equipos de separacin magntica, adems de ser empleados como electroimanes de elevacin industrial para recoger y mover pesados objetos de hierro como chatarra o como en nuestro caso mantener el objeto levitando..

Fig 3. Ejemplo del funcionamiento de una bobina.Aqu la clave son los imanes de neoridium la bobina genera un campo magntico devil y los imanes uno grande asi que es muy sensible a los cambios de corriente, esto significa que es mas preciso al momente de calcular la posicin del objeto y ajustar la potencia, el nico problema con los imanes es que es necesario un objeto con peso en los imanes para que el campo de los imanes no se sienta atrado hacia el nucleo de hierro de la bobina. El cdigo utilizado fue el siguiente:// Proyecto Ali-Volador

#define BobinaPin 11#define irPin 13#define sensorPin 0

//Definimos valores de estabilidad con prubeas realizadasint A = 2;int B = 60;int C = 20;

int maxPower = 255; //valor aporximado del punto 0 tomando en cuenta el ambientelong Tope = 300000; //Valor maximo a comparar con powerCount int objetoPresente = 0; //inicializando

//Definimos los pines de entrada y de salidavoid setup(){ pinMode(BobinaPin, OUTPUT); pinMode(irPin, OUTPUT); pinMode(sensorPin, INPUT);}

//Funcion principal donde se controla la bobinavoid loop(){ static int count = 0; //incrementar la variable cada vez que se ejcuta el bucle static int oldPosicion = 0; //se utiliza para encontrar el cambio de posicion static int ambiente = 0; //Se utiliza para ajustar el ledIR con la luz ambiente static long powerCount = 0; //se utiliza para revisar cunto tiempo la bobina ha estado perndida y si Ali levit o no. count ++; //incremento al Contador if (count == 1000) //cada vez que count llegue a 1000 { ambiente = LeerAmbiente(); //asignar valor de la funcion "LeerAmbiente" count = 0; //Limpando count para que vuelva a empezar el ciclo objetoPresente = (powerCount < Tope); //si no hay nada levitando power count sera mayor a tope, asignara 0 a objeto presente lo cual causara que no halla corriente hacia la bobina esto para evitar sobre calentamiento en la bobina powerCount = 0; //limpiar powerCount para volver a empezar el ciclo } //Aqui es donde se define si el objeto esta en posicion para levitar o necesita se atraido int raw = 1024 - analogRead(sensorPin); //Leer posicion desde 0 hasta 650 que es el tope inferior del objeto int Posicion = raw - ambiente; //ajustando la posicion con el ambiente int velocidad = Posicion - oldPosicion; //Obteniendo la posicion con el P int power = Posicion / A + velocidad * B + C; //formula para ajustar el poder de la bobina con los estabilizadores

powerCount += power; //asignando la suma de powerCount y power a powerCount oldPosicion = Posicion; //actualizando la posicion del objeto if (power > maxPower) power = maxPower; // si el poder necesario para el punto 0 es mayor a 255 es asignado para que ese se use if (power < 0) power = 0; //si al momento de sacar power es menor a 0 es decir el objeto levitando toco el punto cero ajustar power a 0 para al momento de mandar seal a la bobina sea 0 o apagado analogWrite(BobinaPin, power * objetoPresente); //Esto apagara o prendera la bobina con un cierto valor ya sea para mantenerla levitando o para atraerlo hasta el punto de levitacion, esto dependiendo del valor de power o de objetoPresente delayMicroseconds(1000); // Esperar 1 seg para prender la bobina }

int LeerAmbiente() //Con esta funcion ajustmos el ambiente para no afectar al fototransistor{ digitalWrite(irPin, LOW); //Apaga led IR delayMicroseconds(100); //Espera 1 milisegundo para hacer la prueba int ambiente = 1024 - analogRead(sensorPin); //Prueba la luz en el ambiente digitalWrite(irPin, HIGH); //Re-enciende el led IR return ambiente; //Regresar valor

Referencias Bibliogrficas.Carrera, R. Levitacin magntica. 2009. Consultado: 26 de mayo del 2015. Recuperado de: .https://mekonik.wordpress.com/2009/03/02/my-first-arduino-project/http://www.multimechatronics.com/images/uploads/design/2012/Magnetic%20Levitation%20PWM%20Arduino%20System%202012.pdfhttp://forum.arduino.cc/index.php?topic=89241.0http://www.experiencingphysics.com/wp-content/uploads/2015/04/arduinoMagLev.pdf