"вечный" шар

Просматривая Интернет и YouTube, я нашел это умопомрачительное устройство «вечного двигателя», разработанное Уильямом Ле.

Вот я и захотел построить свой :-)

К сожалению, дизайн «коммерческий» (что я уважаю, видя качество этих украшений).

Уильям создал прозрачную версию, показывающую внутренности, но без деталей...

И благодаря этому мне было довольно легко создать свою собственную версию!

Основной принцип

Когда мяч падает, он проходит очень близко к индуктивному датчику, который «обнаруживает мяч» и запускает катушку для усиления движения.
катушечный пистолет должен контролироваться по «длительности выстрела», чтобы доставлять шару достаточно, но не слишком много энергии

Таким образом, движение является «вечным» при условии, что литий-ионная батарея не разряжена!

Схемы

Схема состоит из 4 частей.

микроконтроллер ESP32 для управления устройством
повышающий преобразователь постоянного тока в постоянный для подачи питания на катушку-пистолет.
индуктивный датчик для обнаружения мяча
спусковой механизм катушки пистолета

власть

Питание системы будет осуществляться от одной литий-ионной батареи 18650.

Эта батарея может напрямую питать ESP32, но ее недостаточно для питания индуктивного датчика или катушки.

Повышающий преобразователь постоянного тока используется для повышения напряжения до 20-30 В. MT3608 — это чип, используемый для усилителя.

Для подключения этой микросхемы используется схема, рекомендованная в таблице данных.

Разрешающий контакт 4 позволит отключить усилитель для экономии энергии. Однако, даже если он отключен, VCC (напряжение батареи) будет продолжать течь через индуктор L1 на землю (AGND). Поэтому, чтобы сохранить батарею, мы должны отключить землю с помощью U$5 N-канального Mosfet, который сам активируется ESP32 через сигнал SWG.

Этот трюк позволяет полностью отключить усилитель и катушку, когда ESP32 перейдет в глубокий сон.

Также обратите внимание, что для отключения заряда батареи (для длительного хранения) используется бистабильный переключатель (3 доллара США). Этот переключатель будет спрятан в нижней коробке системы и не будет виден снаружи (кроме небольшого отверстия, позволяющего включать/выключать систему с помощью иглы или булавки).

Таким образом, для остальных схем землю (GND) можно отрезать, и «рабочей землей» будет земля AGND.

индуктивный датчик

Я выбрал индуктивный датчик TL_W5MC1.

он обнаружит металлическую деталь на высоте 5 мм над ее верхней стороной.
Его можно подключить к микроконтроллеру через NPN-транзистор с открытым коллектором.
Он должен питаться от напряжения 12 В, чтобы максимизировать расстояние обнаружения.

Именно эту модель можно подключить к ESP32 через контакт GPIO с включенным внутренним подтягиванием.

Не выбирайте другую модель, у которой контакт датчика внутри подключен к положительному проводу...

Таким образом, этот датчик будет питаться через стабилизатор напряжения LM7812.

Имейте в виду также, что мой датчик был доставлен с красивой наклейкой неправильного цвета...

Рабочие цвета проводов:

коричневый: положительная шина (12 В)
черный: датчик (IND)
синий: земля (AGND)
Катушка Пистолет

Катушка Gun в основном состоит из… катушки!

Это электромагнит диаметром 50 мм с железным сердечником диаметром 30 мм.

Он намотан двумя жилами эмалированных медных проводов AWG22 (он у меня был в наличии...), но лучше использовать один провод AWG18.

Детали, напечатанные на 3D-принтере + шестигранная гайка M8 диаметром 8 мм, помогут закрепить катушку в сверлильном станке для намотки (см. здесь!)

Возвращаясь к схемам, теперь нам нужно привести в действие этот катушечный пистолет!

3 больших конденсатора емкостью 10 000 мкФ соединены параллельно и служат источником питания для катушки. Они заряжаются при напряжении от 20 до 30 В (регулируется) с помощью повышающего усилителя.

Разряд запускается ESP32 (вывод TRIG), он переключает N-канальный МОП-транзистор Q3, который переключает первый P-канал (Q1), который производит выстрел через N-канальный большой МОП-транзистор U$4.

Этот трехступенчатый запуск необходим, поскольку сигнал TRIG имеет напряжение 3,3 В, в то время как U$4 должно иметь достаточно высокое напряжение затвора (12 В), а AGND уже выше уровня GND (см. Выше), поэтому для отключения положительной стороны необходим МОП-транзистор с P-каналом!

Микроконтроллер

В качестве сердца системы используется микроконтроллер ESP32 Wemos Lolin32 Lite.

Эта плата крошечная, дешевая и имеет несколько интересных особенностей:

ESP