Arduinoで作る斥力式磁気浮上装置: シンプル回路とDIYガイド

必要な部品と材料

Arduino UNO	×	1
抵抗 1kΩ	×	1
トランジスタ BD241 (中電力汎用)	×	1
リニアホール効果センサー UGN3503	×	1
RobotGeek ミディアムソレノイド (または同等品)	×	1
大型スピーカーマグネット (ドーナツ型)	×	1

必要な工具

はんだごて (汎用)

アプリとオンラインサービス

Arduino IDE

このプロジェクトについて

数年前、斥力式磁気浮上装置を作ろうとしましたが、見つかった回路はすべて複雑で調整が非常に困難でした。

何度かの失敗と半ば成功の試行の後、写真のような市販の浮上装置を購入しましたが、これは自作 (DIY) するのはほぼ不可能です。

ここで紹介するのは、Arduinoボード以外にわずかな追加部品だけで構成され、DIYに非常に適した斥力式リベーターです：

中電力トランジスタ (筆者はBD241を使用、同等品で可)
汎用ダイオード 1N4001
抵抗 1kΩ
UGN3503ホール効果センサー (5Vラチオメトリックタイプなら何でも可)
古いスピーカーのトロイダルマグネット (直径9〜11cm以上)
大型マグネットの代わりに、小型ネオジム磁石を正六角形に配置したグループでも可 (市販品と同様)
ソレノイド: 約200ターンの30AWG絶縁銅線巻き。筆者は古いキャッシュドロアから取り外したソレノイドを使用

回路は非常にシンプルで、下図の通りです。Arduinoはデフォルトで5V駆動、ソレノイドはトランジスタ経由で12V〜20V駆動。両者は共通グラウンドを持ちます。磁石とソレノイドの極性は図に示す通りです。

調整には少しの忍耐と時間が必要ですが、そこにDIYの楽しさがあります。ホールセンサーはソレノイドの真上に配置し、その上に浮上させるマグネットを置きます。筆者の場合、トロイダルマグネットを上下に動かして最適な位置を見つけました。ハードウェア調整に加え、コード内の最初の行の値 (200〜350の範囲) を変更することでもソフトウェア調整が可能です。この2つの調整を組み合わせて最良の結果を得ます。

コード

無題ファイル Arduino

int set_point = 250; // 設定値 (200-350で調整)
int sensorPin = A1;  // ホールセンサー入力ピン
int output_pin = 2;  // トランジスタ制御出力ピン
int sensorValue = 0;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(output_pin, OUTPUT);
}

void loop() {
  sensorValue = analogRead(sensorPin);
  // Serial.println(sensorValue); // デバッグ用
  
  if (sensorValue <= set_point)
    digitalWrite(output_pin, LOW);  // 磁場弱める → マグネット上昇
  else
    digitalWrite(output_pin, HIGH); // 磁場強める → マグネット下降
}

回路図

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