Независимо от того, для чего человеку понадобился магнит, его легко можно сделать в домашних условиях. Когда под рукой такая штука, с ее помощью можно не только позабавиться, поднимая со стола различные мелкие железяки, но и подыскать ей полезное применение, например, найти оброненную на ковер иголку. Из этой статьи вы узнаете, как легко можно сделать электромагнит своими руками в домашних условиях.
Немного физики
Как мы помним (или не помним) из уроков физики, для того, чтобы преобразовать электрический ток в магнитное поле, нужно создать индукцию. Индуктивность создается при помощи обычной катушки, внутри которой это поле возникает и передается на стальной сердечник, вокруг которого совершена обмотка катушки.
Таким образом, в зависимости от полярности, один конец сердечника будет излучать поле со знаком «минус», а противоположное – со знаком «плюс». Но на визуальные магнетические способности полярность ни коим образом не влияет. Итак, когда с физикой покончено, можно приступить к решительным действиям по созданию простейшего электромагнита своими руками.
Материалы для изготовления самого простого магнита
В первую очередь нам потребуется любая катушка индуктивности с намотанным на сердечник медным проводом. Это может быть обычный трансформатор из любого блока питания. Отличным средством для создания электромагнитов является обмотка вокруг зауженной тыльной части кинескопов старых мониторов или телевизоров. Нити проводников в трансформаторах защищены изоляцией, состоящей из почти невидимого слоя специального лака, препятствующего прохождению электрического тока, что нам как раз и нужно. Помимо указанных проводников, для создания электромагнита своими руками также нужно приготовить:
- Обычную батарейку на полтора Вольта.
- Скотч или изоленту.
- Острый ножик.
- Гвоздь сотку.
Процесс изготовления простейшего магнита
Начинаем с изъятия проводов из трансформатора. Как правило, его середина находится внутри стального обрамления. Можно, сняв поверхностную изоляцию на катушке, просто разматывать провод, протаскивая его между рамами и катушкой. Поскольку нам не понадобится много провода, этот способ здесь самый приемлемый. Когда мы высвободили достаточное количество провода, делаем следующее:
- Наматываем изъятый из катушки трансформатора провод вокруг гвоздя, который будет служить нашему электромагниту стальным сердечником. Витки желательно делать как можно чаще, плотно прижимая их друг к другу. Не забываем на начальном витке оставить длинный конец провода, посредством которого наш электромагнит будет запитываться к одному из полюсов батарейки.
- Когда дошли до противоположного конца гвоздя, также оставляем длинный проводник для запитки. Излишки провода обрезаем ножом. Чтобы спираль, намотанная нами, не распускалась, можно обмотать ее скотчем или изолентой.
- Зачищаем оба конца провода, идущего от гвоздя с намоткой, от изоляционного лака ножиком.
- Один конец зачищенного проводника прислоняем к плюсу батарейки и прихватываем его скотчем или изолентой так, чтобы контакт хорошо сохранялся.
- Другой конец тем же способом приматываем к минусу.
Электромагнит готов к работе. Разбросав по столу металлические скрепки или кнопки, можно проверить его работоспособность.
Как изготовить более мощный магнит?
Как своими руками сделать электромагнит с более мощными магнетическими свойствами? На силу магнетизма влияет несколько факторов, и самым главным из них является мощность электрического тока батареи, которую мы используем. Например, изготовив электромагнит из квадратной батарейки на 4,5 вольт, силу его магнитных свойств увеличим втрое. 9-вольтовая крона даст еще более мощный эффект.
Но не стоит забывать, что, чем сильнее электрический ток, тем больше потребуется витков, поскольку сопротивление при малом количестве витков будет слишком сильным, что приведет к сильному нагреву проводников. При сильном их нагреве изоляционный лак может начать плавиться, витки начнут коротить друг на друга или на стальной сердечник. И то, и другое рано или поздно приведет к короткому замыканию.
Также сила магнетизма зависит от количества витков вокруг сердечника магнита. Чем их будет больше, тем сильнее будет поле индукции, и тем сильнее будет магнит.
Изготавливаем более мощный магнит
Попробуем изготовить своими руками электромагнит на 12 вольт. Питаться он будет от сетевого блока питания на 12 вольт или от 12-вольтового автомобильного аккумулятора. Для его изготовления нам понадобится гораздо большее количество медного проводника, а потому следует изначально извлечь из заготовленного трансформатора внутреннюю катушку с медным проводом. Болгарка – самое отличное средство для ее извлечения.
Что нам понадобится для изготовления:
- Стальная подкова от большого навесного замка, которая послужит нам сердечником. В данном случае примагничивать железяки можно будет обоими его концами, что еще более увеличит подъемную способность магнита.
- Катушка с медным проводом в лакированной изоляции.
- Изолента.
- Нож.
- Ненужный блок питания на 12 вольт или автомобильный аккумулятор.
Процесс изготовления мощного 12-вольтового магнита
Конечно, в роли сердечника можно использовать и любой другой массивный стальной штырь. Но подкова от старого замка подойдет как нельзя лучше. Ее изгиб будет служить в качестве своеобразной ручки, если мы начнем поднимать грузы, обладающие внушительным весом. Итак, в данном случае процесс изготовления электромагнита своими руками следующий:
- Наматываем проволоку из трансформатора вокруг одной из подков. Витки кладем как можно плотнее. Изгиб подковы будет немного мешать, но ничего страшного. Когда заканчивается длина стороны подковы, укладываем витки в противоположную сторону, поверх первого ряда витков. Делаем, в общей сложности, 500 витков.
- Когда обмотка одной половины подковы готова, обматываем ее одним слоем изоленты. Изначальный конец провода, предназначенного для подпитки от источника тока, выводим в верхнюю часть будущей ручки. Обматываем нашу катушку на подкове еще одним слоем изоленты. Другой конец проводника приматываем к изгибающейся сердцевине ручки и на другой стороне делаем еще одну катушку.
- Наматываем проволоку на противоположную сторону подковы. Делаем все так же, как и в случае с первой стороной. Когда 500 витков уложено, так же выводим конец провода для запитки от энергоисточника. Кому непонятно, порядок действий хорошо показан в этом видео.
Заключительная стадия изготовления электромагнита своими руками – подпитка к энергоисточнику. Если это аккумулятор, наращиваем концы зачищенных проводников нашего электромагнита при помощи дополнительных проводов, которые подсоединяем к клеммам аккумулятора. Если это блок питания, отрезаем штекер, идущий на потребитель, зачищаем провода и к каждому прикручиваем по проводу от электромагнита. Изолируем изолентой. Включаем блок питания в розетку. Поздравляем. Вы сделали своими руками мощный электромагнит на 12 вольт, который в состоянии поднимать грузы свыше 5 кг.
Обустраивая свой дом, каждый хозяин хочет сделать его уютным и безопасным. Сегодня на рынке присутствует большое количество различных видов замков. Они отличаются не только стоимостью, но и принципом работы. Обеспечить надежную защиту жилища поможет установка электромагнитного замка. При этом все монтажные работы могут быть проведены хозяином дома.
Подобный замок можно установить собственноручно
Устройство и принцип работы
Конструкция электромагнитного замка (ЭМЗ) сравнительно проста. Основными элементами устройства являются сердечник с катушкой, расположенный в корпусе. Чаще всего сердечник изготовлен из трансформаторной стали, что позволяет снизить остаточное намагничивание в момент открытия замка. Также для этого применяется и специальное лакокрасочное покрытие. Однако добиться полного устранения накопленной энергии это не позволяет.
В большинстве электромагнитных замков сердечник представляет собой набор пластин, соединенных в форме литеры «Ш». Однако есть устройства, в которых этот элемент имеет цельную конструкцию. Такое решение обладает одним существенным недостатком: остаточное напряжение накапливается довольно интенсивно. Для устранения этого негативного эффекта в конструкцию вводится конденсатор емкостью минимум 200 мкФ.
В этом видео вы узнаете, как установить электромагнитный замок:
Для изготовления обмотки с большим числом витков используется медный проводник, покрытый эмалью. Материалом корпуса замка чаще всего является алюминий или нержавейка. На рынке можно встретить и пластиковые устройства, но они сравнительно быстро выходят из строя. Принцип работы электромагнитного замка не отличается высокой сложностью.
Напряжение через клеммы подается на катушку и корпус. В результате активируются магнитные элементы устройства, и ЭМЗ закрывается. При снятии напряжения создается колебательный контур с переменным током. Наличие в конструкции конденсатора позволяет проводить процесс разрядки через обмотку сердечника и ее полярность меняется, что приводит к открытию устройства. Остаточный ток направляется на перемагничивание.
Некоторые замки дополнительно оснащаются датчиками Холла, позволяющими реагировать на положение запирающего механизма и закрытие полотна двери. С помощью такого датчика можно узнать, закрыта ли дверь и сколько человек прошло через нее. Кроме этого, благодаря им повышается безопасность, так как вскрыть замок с помощью стандартных отмычек нельзя.
Технические характеристики и преимущества
Среди основных технических параметров электромагнитных замков наиболее важными являются две: сила удержания полотна двери и остаточная намагниченность. Любое устройство этого типа обладает довольно большой механической нагрузкой на отрыв. Этот показатель чаще всего находится в диапазоне 100-1000 кг. В домашних условиях достаточно провести установку электромагнитных замков с максимальной силой удержания от 150 до 500 кг.
Иногда после отключения замка его сложно открыть, что связано с высокой намагниченностью устройства. Чаще всего проблема возникает из-за ошибок при выборе параметров магнитных материалов либо по причине нарушения технологического процесса во время производства. Оптимальный показатель остаточной намагниченности находится в диапазоне от 1,5 до 2 кг.
В сравнении с механическими замками, электромагнитные имеют ряд преимуществ:
- Небольшие габариты.
- Отказы во время работы наблюдаются крайне редко.
- Высокая устойчивость к агрессивным факторам внешней среды.
- Длительный срок эксплуатации по причине отсутствия трущихся деталей.
- Невозможно вскрыть с помощью обычных отмычек.
У данного замка имеется ряд преимуществ
Рекомендации по монтажу
Так как конструкция устройства довольно проста, то монтаж электромагнитного замка может осуществить владелец квартиры. Если строго следовать инструкции, то проблем возникнуть не должно.
Установка замка
Перед началом проведения работ необходимо внимательно изучить инструкцию производителя. Она в обязательном порядке должна входить в комплект поставки. Чаще всего алгоритм действий следующий:
- В месте установки ответной части устройства необходимо наклеить трафарет.
- С внешней стороны двери сверлится отверстие диаметром 16 мм, а также два размером 8 мм с внутренней стороны для крепления планки.
- Ответная часть замка крепится на резиновую прокладку с помощью болта с полукруглой головкой.
- Гайка зажимается шестигранным ключом.
- В комплект поставки входит крепежная планка и саморезы, необходимые для ее монтажа. Именно на нее и устанавливается замок.
Рекомендуется устанавливать ЭМЗ в верхнем углу дверной коробки.
Подключение напряжения
Финальным этапом монтажа электромагнитного замка является подключение питающего напряжения. Это крайне простой процесс, с которым справится любой человек, даже не обладающий серьезными знаниями в области электрики. Чтобы устройство работало, необходимо лишь подсоединить проводник. Рекомендуется использовать двухжильный провод с сечением токоведущих элементов 0,5 мм2.
Также стоит обратить внимание, что к отрицательной клемме проводник подсоединяется через реле. Вполне очевидно, что это устройство зависит от электроэнергии и если ее подача прекращена, то дверь откроется. Чтобы избежать этого, стоит дополнительно приобрести источник бесперебойного питания. Для увеличения срока эксплуатации ЭМЗ рекомендуется использовать доводчик.
При желании эти устройства можно использовать совместно с домофоном. Чтобы установить электромагнитный замок на дверь, владельцу квартиры или дома не нужно обладать специальными знаниями. Достаточно прочитать инструкцию и строго соблюдать все рекомендации производителя во время проведения монтажных работ.
Для не санкционированного доступа в помещение давно уже придумали такое устройство как замок. Замок электромагнитный – одна из разновидностей этого семейства устройств. Он обладает высокой надёжностью, не восприимчивостью к агрессивным средам, устойчивостью к перепадам температур, что при условиях эксплуатации в нашей стране немаловажно.
В конструкции такого замка отсутствуют трущиеся детали. Это повышает его износоустойчивость и делает его чуть ли не единственным решением для дверей, которые стоят на объектах с большой проходимостью (учебные заведения, заводы). Электромагнитный замок – отличный вариант для дверей на пожарных и запасный выходах. Потому что, в случае эвакуации легко откроется нажатием кнопки или откроется сам при обесточивании здания. Такой замок невозможно открыть с помощью отмычки.
Виды электромагнитных замков
Делятся электромагнитные замки по типу работы на две группы: удерживающие и сдвиговые. В удерживающих электромагнитных замках якорь работает на отрыв, в сдвиговых – в поперечном сечении, на сдвиг. И те и другие чаще всего маркируются обозначением «ml». После этого обозначения, через тире, идёт обозначение усилия на отрыв в килограммах. Например, замок электромагнитный ML-100K. Расшифровывается как электромагнитный замок с усилием на отрыв 100 кг.
По управлению замки делятся на: управляемые с электроникой и без электроники. Во втором случае дверь открывается просто нажатием кнопки и фиксируется при закрывании. Если используется электроника, то это может быть датчик Холла или магнитоконтактные датчики (герконы). В одном замке могут быть все виды управления и контроля.
Удерживающие электромагнитные замки
Удерживающий электромагнитный замок (ml) обычно накладной (исключение, узкий замок). Может быть установлен снизу, сбоку или, что чаще всего, сверху двери. Это не совсем удобно, поскольку накладка уменьшает дверной проём. Кроме того, попытка открыть дверь зафиксированную, например, только сверху, может привести к деформации двери.
Узкий электромагнитный замок на дверь так же может быть установлен в любом месте, но ставится, обычно посередине. Он не уменьшает дверной проем, потому что врезной. Но он имеет ограничения по установке. Поскольку рабочая поверхность якоря не сможет противостоять большому усилию. Поэтому он ставится в тонких дверцах, где применение большого усилия исключено: двери мебели, витрин, пожарных шкафов, люков, технологических заглушек и т.д. Впрочем, для усиления эффекта могут быть установлены несколько замков, с одним управлением.
Сдвиговые электромагнитные замки
Сдвиговый электромагнитный замок обычно врезной. Поэтому такой электромагнитный замок на дверь устанавливается, обычно, в середине. Он, как и узкий замок, не загораживает дверной проём. Электромагнит в нём работает не напрямую, как в удерживающем, а на сдвиг язычка, который и запирает дверь.
Электромагнитные замки со встроенными датчиками
Датчики Холла и магнитоконтактные датчики имеют разное назначение. Датчики Холла контролируют срабатывание замка, а магнитоконтактные – закрытие двери.
Датчик Холла реагирует на магнитное поле. Таким датчиком обычно является микросхема Холла с цифровым выходом. Поскольку она имеет только два положения (1 или 0), то и контролирующее напряжение на выходе либо есть, либо нет. Нагрузкой в таких схемах служит малогабаритное герконовое реле. Оно срабатывает, когда повышается магнитное поле (замок закрыт) и отключается, когда оно понижается. Удобно то, что датчик находится в теле электромагнитного замка на двери. И определить снаружи есть там датчик Холла или нет невозможно.
Магнитоконтакнтый датчик (геркон) контролирует положение двери. Работает он автономно, вне зависимости от работы замка или датчика Холла. В отличие от датчика Холла ему не нужно питание, он пассивный датчик. Удобен он тем, что может ставиться как вместе с электромагнитным замком (проще), так и отдельно.
Принцип работы основан на срабатывании (замыкании) геркона в магнитном поле. Геркон должен находиться в косяке, а, напротив, в двери должен быть постоянный магнит, ориентированный по отношению к геркону. Когда дверь закрыта, геркон, находясь под действием магнитного поля, замкнут. Когда дверь открыли, магнитное поле «ушло», геркон разомкнулся.
Оба датчика могут использовать свои свободные контакты для включения в любую управляющую, контролирующую или охранную систему. Могут использоваться как вместе, так и по отдельности. Кроме того, датчик Холла может сигнализировать об уменьшении силы притяжения и необходимости профилактики.
Вопросы монтажа
У обоих видов электромагнитных замков есть свои плюсы и минусы. В том числе и по монтажу. Установка накладного замка проще, чем врезного, потому что ставится он снаружи. Не нужно высверливать, выдалбливать полость ни в косяке, ни в двери, для установки замка. Установка электромагнитного замка начинается с разметки. Нужно определить оптимальное расположение замка.
Как уже было сказано, чаще всего, накладной замок ставят сверху. Объясняется это тем, что он закрывает часть дверного проёма, и установленный в другом месте будет мешать проходу.
Сначала наклеивается, входящая в комплект, наклейка с разметкой на косяк в том, месте, где будет устанавливаться замок. По ней сверлятся отверстия под крепление. Затем устанавливается накладка, подводятся провода и подсоединяются, крепится сам замок. Потом на двери, напротив замка устанавливается якорь. Крепление якоря рассчитано таким образом, чтобы удерживать дверь под нагрузкой, на которую рассчитан электромагнитный замок. Часто для этого крепление проходит через дверь насквозь и закрепляется с обратной стороны гайками.
Перед установкой врезного сдвижного замка нужно убедиться, что зазор между дверью и косяком в том месте, где будет установлен замок, достаточно маленькое. Язычок замка должен его перекрывать полностью. Кроме этого, врезные замки очень требовательны в плане совпадений замка в косяке и запорной планки на двери. Отклонение в любом направлении (вверх-вниз, вправо-влево, вперёд-назад) может привести к тому, что «электромагнитный замок» не будет блокировать дверь.
Для того чтобы обеспечить необходимую точность, в комплект замка входят специальные регулирующие пластины, замок и запорная планка оборудованы регулирующими винтами. Это сделано на случай, если уже в процессе эксплуатации произойдёт деформация двери, движение стенки, перекос косяка. Эти регулирующие элементы позволят поправить положение замка и запорной пластины таким образом, чтобы блокировка двери происходила.
Подключение электромагнитного замка
При подключении электромагнитного замка имеет значение, каким из двух вариантов он управляется: со встроенным контролером или без электроники. Во втором случае схема подключения будет очень простой (рис. 1). Она состоит из катушки электромагнита L, на которую подаётся напряжение U и кнопки замыкания цепи S. Но в таком случае управление дверью будет осуществляться только одной кнопкой.
Гораздо сложнее схема подключения электромагнитного замка, управляемого электронным контролером. Контроллер может быть внешним и внутренним. Наличие контроллера позволяет использовать Proxy карты, ключи Touch Memory и другие подобные средства индивидуального открывания двери. Обратите внимание, что кнопка «выход» (рис. 2) должна быть разомкнута в нормальном положении. Контролер в этом случае хранит информацию об электронных идентификаторах.
Рис. 1.
Рис. 2.
Для монтажа и обслуживания электромагнитных замков лучше пригласить специалиста. Самая подробная инструкция вряд ли заменит опыт и квалификацию. С ним же лучше всего проконсультироваться по поводу выбора замка в каждом конкретном случае.