Deze slinger demonstreert de werking van Eddy currents; een natuurkundig fenomeen wat optreedt bij de onderlinge beweging van een magneet en niet-magnetisch metaal. Zodra een magneet langs niet-magnetisch metaal beweegt, wordt deze beweging afgeremd. In deze opstelling wordt dat gedemonstreerd door middel van het afremmen van een slinger. Een Arduino met akoestische afstandssensor meet hierbij de afstand en bepaalt hieruit de acceleratie, die vervolgens samen met de afstand wordt weergegeven op de serial plotter.

Supplies

Houten rechthoekige plaat (ongeveer 25 x 35 cm)
Houten dunne stok (ongeveer 1 m lang)
Lange houten plank (ongeveer 1.1 m lang)
Klein houten plankje (ongeveer 18 cm lang)
2 plankjes (ongeveer even lang als de langste zijde van de rechthoekige plaat)
Bierviltjes
2 stoelhoeken
min. 4 schroeven
LEGO wiel + blokje om as aan te bevestigen
Sterke magneet
Ducttape
Tiewraps
Metalen platen (bijvoorbeeld van aluminium of koper, geen ijzer of andere magnetische metalen)
Een Arduino + USB-kabel om Arduino aan computer te koppelen
Breadboard en 4 breadboard jumper wires
Akoestische afstandssensor voor Arduino (bijvoorbeeld de HC-SR05)
Computer met USB-poort en Arduino IDE geïnstalleerd
Lijmpistool
Schroevendraaier

Step 1: Bevestiging Latjes Onder Grondplaat

Lijm de 2 latjes aan de lange randen van de rechthoekige houten grondplaat met een lijmpistool.

Step 2: Bevestiging Lange Plank Aan Grondplaat

Bevestig de lange houten plank met een stoelhoek aan het midden van de rand van de kortste zijde van de rechthoekig plaat, zodat de plank verticaal staat.

Step 3: Bestiviging Plankje Aan Verticale Houten Plank

Bevestig vervolgens het kleinere plankje bovenop de verticale lat met een stoelhoek zodat het plankje zich geheel boven de grondplaat bevindt. Beide stoelhoeken zitten dus aan dezelfde kant van de lange houten plank.

Step 4: Bevestiging Magneet Aan Stok

Bevestig vervolgens aan het uiteinde van de dunne houten stok de magneet. De magneet in de opstelling op de foto was vast te schroeven aan de lat, maar dit kan ook simpelweg gedaan worden met ducttape/tiewraps/lijmpistool.

Step 5: Bevestiging LEGO Wieltje Aan Bovenste Plankje

Aan het bovenste plankje bevestigen we wat LEGO. Bevestig een wiel aan een as, en die aan voldoende LEGO zodat deze zowel stevig verbonden is als soepel kan ronddraaien. Bevestig vervolgens de LEGO bovenop de bovenste plank met een tiewrap. Zorg hierbij dat de tiewrap tussen twee "noppen" van de LEGO invalt. Trek de tiewrap zo strak mogelijk aan, een tang kan hierbij handig zijn.

Step 6: Bevestiging Houten Stok Aan Draaimechanisme

Bevestig twee tiewraps om het LEGO wiel heen, één met de klok mee en de ander tegen de klok in. Zo blijven er 2 tiewrap uiteindes over. Zorg dat deze uiteindes dezelfde kant uit wijzen en dat de tiewraps strak aangetrokken zijn. De uiteindes van de tiewraps wordt gebruikt om de lange houten stok aan het wiel te bevestigen. Houd de stok tussen de tiewraps, en tape deze eraan vast met voldoende ducttape. Test of de slinger soepel kan slingeren aan het wiel, en of de opstelling niet wankel staat bij het slingeren.

Step 7: Aansluiting Afstandssensor Aan Arduino

Verbind de Arduino met het breadboard en de afstandssenor met de jumper wires zoals aangegeven is in bovenstaande Fritzing.

Step 8: Aansluiting Arduino Aan Computer

Verbind de Arduino met een computer met daarop de Arduino IDE geïnstalleerd en upload de bijgeleverde "distanceMeasurement" sketch naar de Arduino . Test of deze het doet. De serial plotter geeft de afstand tot de slinger en de versnelling op de slinger weer.

distanceMeasurement.ino
Download

Step 9: Positionering Afstandssensor

Positioneer de afstandssensor zo, dat deze duidelijk de slinger kan registreren. Wij hebben de afstandssensor zo'n 15 cm hoger dan de magneet gepositioneerd. Zet hem dichtbij genoeg dat hij de slinger goed registreert, maar ver weg genoeg dat je de slinger een redelijke uitwijking kunt geven. In ons geval was de afstand van sensor tot slinger ongeveer 25 cm. Zorg ook dat sensor in de richting van uitwijking van de slinger staat. Check op de serial plotter of je een goed signaal krijgt

Step 10: Test De Opstelling

Leg de metalen plaat onder de magneet en geef de slinger een uitwijking om de Eddy currents in werking te zien. Verhoog deze eventueel met bierviltjes; des te dichter de metalen plaat op de magneet zit, des te sterker het effect. Op de serial-plotter zou het effect duidelijk te zien moeten zijn; de sinusvormige beweging neemt sterk af in amplitude als er niet-magnetisch metaal onder de magneet bevindt.