如何使用指尖陀螺制作一个无刷电机

就像神奇宝贝的热潮一样，指尖陀螺突然流行起来，让其中一个在你的手指之间旋转变得更加流行。但是最近人们（包括我）最终厌倦了它，因此在这个项目中，让我们通过使用指尖陀螺构建一个简单的电机来为指尖陀螺带来新的目的。有了这个电路，您将能够在基本物理学的帮助下使指尖陀螺永远旋转，而不必担心它在房间的某个角落闲置。您还将了解无刷直流电机的工作原理，因为我们在这里使用的概念与著名的BLDC 电机中使用的概念相同。听起来很有趣?让我们开始吧...

所需材料：

指尖陀螺

12V 电磁铁

钕磁铁

12V 直流适配器

7805 稳压器

1N4007 二极管

电阻器（1K 和 10K）

发光二极管

霍尔传感器 （US1881）

连接线

面包板

固定旋转器和电磁铁的装置

如何让指尖陀螺无限旋转？

如果您了解其工作背后的概念，则该项目简单易构建，我们现在将对此进行讨论。因此，正如我们之前所说，我们将使用与 BLDC 电机相同的概念。BLDC 电机非常有名，在无人机、遥控护理以及主要是电动汽车中的重要应用。这些电机使用霍尔传感器而不是普通电刷，因此标志性的名称为无刷直流电机。我不想太深入地了解它的工作原理，但在这里我简要解释一下BLDC 电机的工作原理。在 BLDC（轮毂型）电机中，定子将绕组形成电磁铁，转子将具有永磁体。称为霍尔传感器的传感器用于感测与电磁铁相反的磁铁的极性，并使用该信息触发具有相同极性的电磁铁。正如我们所知，就像极排斥一样，因此电磁铁会将永磁体推开，使其旋转。重复此顺序，霍尔传感器将读取磁体极性并有序触发电磁铁以保持转子旋转。

现在，来到我们的项目，将指尖陀螺变成无刷电机。在这里，指尖陀螺是转子。由于普通的指尖陀螺没有任何磁铁，因此我们必须将磁铁固定在指尖陀螺上。确保仅使用钕磁铁，并确保所有磁铁朝上或同一极。你可以通过使用另一个磁铁来做到这一点，我的微调器末端有一个金属片，因此很容易粘住磁铁，如下所示。我还拆下了中心外壳以露出滚珠轴承。

转子现在已经准备好了磁铁，接下来我们需要将电磁铁直接放置在磁铁路径下方，以便我们可以排斥磁铁。我的是一个 12V 电磁铁，为您的电源并使其靠近您的所有磁铁，以确保它们相互涟漪。现在我们需要感知磁铁何时在电磁铁顶部并仅在那时触发它。一旦磁铁产生波纹，我们应该关闭电磁铁，让指尖陀螺自由旋转，并在电磁铁上方遇到钕磁铁时再次打开电磁铁，这就是你将得到一个指尖陀螺的方式，每次检测都会旋转。这种检测和触发可以使用下面的电路来实现。

电路图及说明：

下面给出了指尖陀螺电机项目的完整电路图，下面进一步解释电路中每个组件的责任。

12V 直流适配器：该项目对12V的需求是电磁铁仅使用12V工作。它还消耗约330mA电流，因此我选择了12V 1A DC适配器作为电源。

7805 稳压器：该项目的电源为 12V，但我们需要为霍尔传感器和 L293D 模块提供稳定的 5V，因此我们使用 7805 将 12V 转换为 5V。

L293D 电机驱动器：如前所述，我们必须根据磁铁在指尖陀螺上的位置快速打开和关闭电磁铁。L293D 通常用于驱动电机，但它也可用于我们的应用中驱动电磁铁。它从霍尔传感器获取输入，并根据该输入打开或关闭电磁铁。我们将只使用一个电磁铁，因此另一个部分是空闲的。

霍尔传感器：霍尔传感器用于检查磁铁是否直接在电磁铁的顶部，只有当它在那里时，它才会通过 L293D 为电磁铁供电;否则，电磁铁将保持关闭状态。

电阻 10k：10K 电阻用于拉高霍尔传感器的输出引脚，该电阻是必需的，否则传感器的输出引脚将保持浮动状态。

电阻器 1K 和 LED：电阻与 LED 结合使用，用于指示霍尔传感器是否检测到磁铁。如果检测到磁铁，LED 将熄灭，否则它将保持亮起。您可以在下面的视频中检查这一点。

二极管：二极管只是一个续流二极管，由于其电感性质，它可以保护L293D免受电磁铁的反向电流的影响。如果您正在短时间内测试它，则可以选择使用它。

电容器（C1 和 C2）：电容器 C1 和 C2 是平滑电容器，只允许纯直流流过它，因为它们将允许交流电通过接地。这些电容器也是可选的。

完成电路后，将霍尔传感器放置在电磁铁上方一点，然后将指尖陀螺放在电磁铁上，以保持最小的气隙。我使用螺纹螺栓和螺母进行所需的布置，您可以使用自己的方法。我的下面看起来像这样。

让我们旋转指尖陀螺：

一旦您准备好电路并按照上图所示安排了微调器，就可以将您的指尖旋转器视为 BLCD 电机。只需给微调器一个初始推动，你就会让它永远旋转，如下面的视频所示。

如果它没有按预期工作，请使用电路中的 LED 检查霍尔传感器是否正常工作，并检查电磁铁是否正确通电和断电。还要确保霍尔传感器的右侧朝上，并且磁体的极性也与前面描述的相同。旋转器的速度取决于霍尔传感器的位置和气隙的距离。您可以尝试使用霍尔传感器并检查您在哪个位置获得最大速度。