Visualisatie Van Elektromagnetische Veldsterkte Met 2 Spoelen

Met deze opstelling kan gedemonstreerd worden hoe de sterkte van het elektromagnetische veld van een spoel verandert met positie.

Zendende spoel

1. 1x Spoeldraad 50m (Ø0,8mm)
2. 1x Arduino
3. 2x Weerstand 10Ω, 11W
4. 1x IRF3205 Mosfet
5. 2x 9V batterij
6. 1x Arduino breadboard
7. Blokje resthout (min. 3x3x3 cm)

Ontvangende spoel

1. 1x Spoeldraad 50m (Ø0,8mm)
2. 1x 9V batterij
3. 1x Arduino
4. 1x Arduino PCB plaatje
5. 6x Led
6. 1x Speaker/buzzer
7. Weerstanden: 1x 100Ω, 6x 220Ω, 1x 1kΩ
8. 1x Diode 1N5337B

Opstelling

1. 3D-print filament (+/- 320g)
2. 1x Item 50x2x2 cm
3. 1x Item 15x2x2 cm
4. 3x Item 90° hoeken (angle brackets)
5. 6x Item T-sleuf bout + moer
6. 1x Item bout (min. 6 mm lang) + moer
7. 2x Scharnieren met schroefjes
8. 1x Mdf 600x450x3 mm
9. 1x Mdf 300x450x3 mm
10. 2x Tuimelschakelaar
11. Arduino draadjes

Verdere benodigdheden

1. 3D-printer
2. Lasersnijder
3. Soldeerbout
4. Accuboormachine
5. Inbus voor Item
6. Ducttape
7. Lijm

Print beide bestanden twee keer met de 3D-printer. Wikkel vervolgens enkele lagen ducttape om de spoelhouders, zodat de warmte die door de spoelen wordt ontwikkeld de houders niet kan beschadigen. Wikkel daarna rond elke spoelhouder over het met ducttape bedekte gedeelte 50 meter koperdraad (106 windingen). Steek het begin en het einde van het koperdraad door een van de gaten aan de achterkant van de spoelhouder.

Bevestig aan de bovenkant van de 50 cm rails een vastgezette T-sleuf met moer aan één kant, een losse T-sleuf in het midden en een T-sleuf, angle bracket en moer aan de andere kant. Bevestig vervolgens aan beide zijkanten van deze 50 cm rails een T-sleuf, angle bracket en moer, zodat de 15 cm rails hieraan kan worden vastgemaakt.

Laat de lasersnijder de onderstaande documenten uitsnijden. Het eerste bestand is voor de 600x450x3 mm mdf plaat en het tweede bestand is voor de 300x450x3 mm mdf plaat.

Boor in de voorkanten van de doosjes net onder de cirkel voor de spoel 2 gaten, zodat de spoeldraden hierdoorheen naar de binnenkant van de spoeldoos kunnen worden geleid. Lijm de spoel in de voorkant van de doosjes vast en lijm de 3D-geprintte ring aan de achterzijde van de mdf-plaat op de spoelhouders.

Schroef aan de achterkant van beide doosjes een scharnier en bevestig hieraan de uitgesneden rechthoek als deurtje. Plak op elke deurtje 2 kleine cirkels als handvat.

Om de voorkant van de zendende spoeldoos te kunnen vastzetten aan de angle bracket op de rails moet er een blokje hout aan de onderkant van de zendende spoeldoos worden gelijmd. Lijm dit blokje hout zo vast, dat er vervolgens een schroef door de angle bracket, zijkant van de spoeldoos en dit blokje hout kan worden geschroefd.

Boor een gat in de onderkant van de ontvangende spoeldoos, zodat de minimaal 6 mm lange bout door dit gat kan worden gedraaid.

Vervolgens boor je in de bovenkant van beide spoeldozen een gat, waar de tuimelschakelaar doorheen past. Boor daarnaast nog 6 keer 2 gaten in de bovenkant van de ontvangende spoeldoos, zodat hier de anode en kathode van de 6 leds doorheen gestoken kunnen worden.

Lijm alle onderdelen van de spoeldoosjes, behalve de bovenkanten, vast. Mocht er een onderdeel niet passen, kan dit worden gevijld totdat het wel past.

Bevestig de zendende spoeldoos aan de rails door een schroef door de angle bracket, voorkant van de spoeldoos en het blokje hout in de spoeldoos te boren. Bevestig de ontvangende spoeldoos met de langere moer aan de vrije T-sleuf in de rails. Draai deze moer losjes aan, zodat de spoeldoos kan roteren maar niet wiebelig staat.

Maak de bovenstaande circuits na. Het circuit met de leds is van de ontvangende spoel en het andere circuit van de zendende spoel.

Installeer de onderstaande programma's op de bijbehorende Arduino's.

Plaats de leds niet direct op het breadboard, maar steek ze door de bovenkant van de ontvangende spoeldoos en soldeer arduino draadjes (met minstens één male kant) aan de kathode en anode van elke led. Steek vervolgens de male kant van deze draadjes op de plaatsen van de leds in het breadboard.

Soldeer de tuimelschakelaar via draadjes aan de batterijen en steek deze door de voorgeboorde gaten in de bovenkanten van de doosjes. Lijm vervolgens beide bovenkanten vast aan de doosjes.

Om de opstelling robuuster te maken, kan het breadboard van de ontvangende spoel vervangen worden door een PCB plaatje, zodat alle verbindingen vast gesoldeerd zijn.