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W13-14
有關磁力吸引的鋼球循環運動系統, 請參考這個影片. 或者透過課程檔案下載密碼觀看這個影片.
根據這個網站宣稱是此一 Perpetual Motion Simulator 的原始創作者.
同時參考 A perpetual motion machine powered by electromagnetism.pdf (需要下載密碼)
電腦輔助設計與實習課程的任務一即可根據此一裝置的設計, 先採用電腦輔助設計軟體, 繪製系統所需的 3D 零組件, 然後轉為 STL 格式, import 進入 CoppeliaSim, 接著根據影片說明, 利用近接感測器(例如: 電感式近接開關, Inductive proximity sensor) 控制電磁鐵開關, 設法透過磁力吸引讓鋼球具有足夠動能返回圓形平台.
有關利用 Arduino 控制卡與相關電路設計產生電磁力控制的模擬, 請參考 PICSimLab 頁面中的說明.
一旦完成 CoppeliaSim 與 Arduino 電路設計等機電資系統整合模擬, 就可以進一步利用 3D printer 列印出所需零組件, 結合實體電路設計完成此一系統的虛實整合.
機電模擬系統:
下載支援 IPv6 網路協定版本 CoppeliaSimEdu_4.5.1_rev4_for_cd2023.7z (需要下載密碼)
CoppeliaSim 使用者手冊, CoppeliaSim 4.3.0 使用手冊網站
模擬磁力的討論, 1, 2
Force Control Modeling
simpleMagnetDemo.ttt
模擬原理:
Perpetual Motion Simulator 主要的電路設計包含右側軌道下方的電磁鐵, 通電後可產生一定大小的磁吸力, 當圓形鐵球循著軌道由平台孔洞往下滾動, 經過軌道下方近接感測器 (Proximity sensor) 時 (距離 3mm-5mm), 透過感應, 控制電路將會短暫啟動電磁鐵 (10 miliseconds), 促使圓形鐵球加速滾動, 其磁力大小約略與圓形鐵球距離的平方成反比 (Computational Electromagnetics, 磁場模擬).
因此圓形鐵球除了從平台高度落下時, 將位能轉換為動能外, 與軌道滾動磨擦以及空氣阻力所損耗的運動能, 將額外由電磁鐵開關間所得到的磁力吸引能量進行加速, 以便取得足夠的動能在脫離軌道末端後, 重新回到圓形平台.
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