The Bipolar Magnetic Safety System

Wil je een leuke demo over de kracht van magnetisme maken, dan ben op de goeie plek! Dit is een instructable voor de volledige creatie van The Bipolar Magnetic Safety System, het systeem kan een rollercoaster kar een helling optrekken en kan de kar ook afremmen als hij de helling afgaat, veel plezier met bouwen!

Benodigde Materialen

1. Multiplex 60x45x0.6 cm
2. Plank 70x15x0.6 cm (minimaal 6mm, mag dikker)
3. Bezemsteel
4. Enameld Koperdraad 1mm diameter 2m
5. 5 krimpkousen
6. 6 R-30 O-ringen
7. 1 2-potige Switch
8. Electriciteitstape
9. 10 breadboard draadjes
10. 4 breadboard bruggetjes
11. Arduino
12. 9v Batterij
13. 9 Volt batterij arduino aansluiting
14. 10k ohm resistor
15. Breadboard
16. Hall-Effect sensor
17. Duct tape
18. 11 Neodynium Magneten 10X40X5mm
19. 2 Arduino Relais
20. 1 Houtschroef (ongeveer 12 mm lang)
21. 2 Spijkers
22. 12 Moeren m5
23. 12 Sluitringen m5
24. 2 draadeind m5
25. 2 8mm inner 22mm outer kogellager
26. 50 gram PLA

Benodigd Gereedschap

1. Lasersnijder (Moet door 6mm multiplex heen kunnen)
2. 3D printer 0.4mm nozzle
3. Schoevendraaier
4. Soldeer Benodigdheden (Soldeerbout, soldeertin, draadstippers etc.)
5. Arduino Software
6. Kabel om arduino aan te sluiten
7. Hete lijm pistool
8. Hamer
9. Heat gun (optioneel voor krimpkousen)
10. Epoxy\seconde lijm voor coil en karretje
11. Powersupply, minimaal 5A, Liefst 10A
12. Boormachine
13. 3mm (hout) Boor kop
14. Schuur papier

De eerste stap van velen in de project is ook gelijk de grootste. Om te zorgen dat alles past en de kar goed rolt moet er een bepaalde precisie gehanteerd worden, daarvoor moet er gelasersneden worden. Ook hebben we bepaalde onderdelen op maat nodig, dus je moet het zelf maken!

Laser snijden

Voor het laser snijden is het ideaal om een lasersnijder groot genoeg te hebben om de hele cut in een keer te doen, in verband met de rails moet je een laser snijder hebben die minstens 60 cm in de breedte is, voor het snijden moet je de file: Lasercut_instructable_DEF.svg gebruiken, dit zal afhankelijk van je lasersnijder 20-60 minuten duren, dus zorg dat je er tijd voor hebt. Elk lasergesneden object heeft een nummer, voor het bouwen is het heel handig om deze nummers er op te laten, deze zijn echter niet essentieel voor de werking dus voel vrij om ze er af te halen.

3D Printen

Voor het 3D printen zal je ongeveer 50 gram PLA nodig hebben, voor de coil winders hebben wij 0% infill gebruikt en voor de wielen 15%, andere opties zouden kunnen werken maar, daar kunnen wij niks over beloven. De print tijd is ongeveer 5 uur dus zorg dat je van te voren inpland. Gebruik de files: Coil but fr (4).stl en 14-Conische_wielen-V1.stl

De eerste stap die gemaakt moet worden is het construeren van het rail systeem, hiervoor zal je onderdelen #1, #2, #3 en #14 nodig hebben.

1. Na het lasersnijden heb je 2 onderdelen genummerd #1 en 4 onderdelen genummerd #2, de #2 onderdelen dienen #1 rechtop te houden, ze schuiven aan beide kanten, ongeveer 1 cm van de uiteindes, op #1 (zie foto). Na het in elkaar schuiven moeten de onderdelen met hete lijm vast gemaakt worden.
2. Nu heb je 2 onderdelen genummerd #3 en 2 onderdelen genummerd #14 nodig. De #3 onderdelen zijn supports voor de rails, ze dienen onderaan de rails in het midden, loodrecht vast gelijmd te worden. Zorg ervoor dat vanaf boven gezien, #3 maar aan een kant uitsteek ten opzichte van #14, oftewel er mogen geen uitsteeksels tussen de rails komen
3. Leg de rails in de slots in #1 en vergeet niet de uitstekende delen van #3 naar buiten te richten, dus niks tussen de rails, zorg dat alles goed vast gelijmd is.

De draadeinden dienen als assen voor dit karretje. Per as gebruiken we twee wielen, één kogellager, één #9, vier #12, zes moeren en zes sluitringen. Op de afbeelding is het draadeinden in het groen, de kogellagers in het grijs, de moeren in het geel, de wielen in het zwart en de sluitringen in het blauw aangegeven.

1. Pas eerst een kogellager in een #9, zorg dat de kogellager goed gecentreerd is in de #9.
2. Maak de kogellager met de #9 vast in het midden van de as, gebruikmakend van twee sluitringen en twee moeren (zie afbeelding).
3. Stop in elk wiel aan beiden kanten een #12, deze ringetjes zorgen ervoor dat de wielen recht op de as blijven zitten.
4. Monteer beide wielen op gelijke afstand van het midden van de as, nogmaals met twee sluitringen en twee moeren per wiel. Je wilt ongeveer 30 mm tussen beide wielen hebben, maar het belangrijkste is dat de as goed symmetrisch is zodat het karretje recht blijft rijden. Herhaal dit voor de tweede as.

Het karretje bestaat uit onderdelen #4, #7 en #8. #7 is de bodem van het karretje, #8 is de achterkant en de #4 zijn de zijkanten, naar voren afgesneden zoals op de afbeelding.

1. Lijm met de secondelijm eerst #8 vast aan #7, de verbindingsloze zijde van #7 wijst naar de voorkant van de kar en de verbindingsloze zijde van plaat 8 wijst omhoog.
2. Nadat de lijm is opgedroogd is het tijd om beide #4 vast te maken aan #7 en #8, lijm ook deze platen vast met secondelijm (zie afbeelding).

Nu gaan we de kar en alles erop en eraan volledig assembleren

1. Wikkel 2m koperdraad rond de 3d geprinte coilwinder tot deze 10 windingen heeft, laat de uiteinden voor nu omhoog uitsteken, je wilt flink dat er flink wat draad uitsteekt zodat je deze later kan verbinden met de elektrische schakeling.
2. Schroef #11 vast aan de achterkant van het karretje, met de gleuf naar beneden.
3. Spuit hete lijm in een kant van de coilwinder en steek de onderkant van #11 hierin; laat dit drogen.
4. Maak de #9 (die nu beiden aan de assen vastzitten) vast aan de onderkant van het karretje, één aan de voorkant en één aan de achterkant (je wilt de afstand tussen de assen zo groot mogelijk maken, maar zorg ervoor dat de achterwielen niet de spoel raken.
5. Centreer de assen zo veel mogelijk om ervoor te zorgen dat het karretje recht rijdt.

Voor deze stap heb je onderdelen #5,#6 en #10 nodig.

1. Lijm beide #10 vast aan #5, doe dit 1 cm van de zeikant zodat de twee #10 tussen de rails zitten als #5 op de rails ligt
2. Slide #6 in #5 en duw de magneten door het gat in #6 (zie foto) als de magneten te los zijn of het gat te strak is gebruik respectievelijk tape of schuurpapier.

Nu is het tijd voor de laatste en ook gelijk de meest belangrijke stap, de Elektronica.

1. Sluit de relais aan op het breadboard volgens het diagram.
2. Maak twee kabels om de relais te verbinden met de voeding: Neem 1 meter stroomkabel. Knip er 2 stukjes van ±10 cm vanaf en soldeer deze als een Y-splitsing aan het eind van de overgebleven 80cm stroomkabel. Werk het af met krimpkousjes. Herhaal dit voor de tweede kabel. Sluit deze aan op de relais volgens het diagram.
3. Haal het enamel van de draden van de cool af met een schuurpapiertje, en zet ze vast in de COM poorten van beide relais.
4. Doe krimpkousjes om twee draadjes, maar krimp het nog niet. Soldeer de twee draadjes aan de schakelaar. Let op dat je bij een plastic schakelaar het plastic niet smelt. Schuif de krimpkousjes over de soldeerverbinding en verhit ze met een heatgun of soldeerbout. Plak de schakelaar aan de zijkant van het karretje.
5. Sluit de schakelaar en de weerstand aan op het breadboard volgens het diagram.
6. Soldeer 3 langere draadjes aan de hall-effect sensor. Werk het af met krimpkousjes.
7. Plak de hall-effect sensor, met de draadjes naar boven, direct boven de coil. Sluit het aan op het breadboard volgens het diagram.
8. Verbind de arduino met het breadboard en de hall-effect sensor volgens het diagram.
9. Sluit de batterij aan op de arduino.
10. Stel de voeding in op een maximum van 10A (5A werkt ook, maar minder goed). Voltage is minder belangrijk, omdat het de bedoeling is dat de voeding de stroom limiteert. Wij raden 2 tot 5 volt aan. Zet de voeding aan. Wissel tussen aantrekken en afstoten d.m.v. de schakelaar. Veel plezier!
11. WAARSCHUWING, DIT CIRCUIT IS GEDESIGNED VOOR 10 AMPERE, HOGER DAN 10 AMPERE DRAAIEN IS EEN BRAND GEVAAR, OOK NIET LANGER DAN 5 MIN ONONDERBROKEN DE MAGNETEN NAAST DE COIL HOUDEN

Check dat alles goed in elkaar zit, en maak je roller coaster veilig met The Bipolar Magnetic Safety System, veel plezier met testen!!!