hallo zusammen, ich möchte Metal kugeln mit einen Magneten anheben das maximale Gewicht ist etwa 5N(0,5kg) , eine Kugeln haben eine Masse von 50g. Soweit so gut. Jetzt mochte ich das Magnetfeld langsam schwächen dass die Kugeln im ideal Fall nach einander runter fallen (von der Spule mit Eisenkern) – da es nicht linear passiert moechte ich die Spannung und damit den Strom durch die Spule fein regeln können. Ich dachte an einen Arduino als Mikrocontroller (weil ich einen herumfliegen habe) – wenn jemand ein Vorschlag zur Elektronik hat wehre ich sehr dankbar.
Step-Down Regler, beschaltet als Konstantstromquelle. Lässt sich als IC oder mit dem Arduino realisieren. Wenn du einen Elektromagneten hast, zieht der übrigens alle Kugeln gleich stark an. Also fallen die auch alle gleichzeitig runter. Das kann nur klappen, wenn die Kugeln unterschiedlich schwer sind. Aber die haften ja nicht nur am EM sondern auch gegenseitig. Zeichne das mal auf dass man sich das auch vorstellen kann.
danke fuer die Antwort, die kugeln sind im ideal fall wie an einer Perlen Kette aneinander und geben damit das Magnetfeld an die naechste weiter (natuerlich mit einem Verlust) wen das Magnetfeld abgeschwaecht wird reicht es fuer die letzte nicht mehr aus und die Schwerkraft gewinnt - oder habe ich einen denk Fehler? welchen Step-Down Regler wuerdest du vorschlagen? er sollte min 30VA koennen?
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Alex M. schrieb: > oder habe ich einen denk Fehler? Gute Frage, aber das weiss bestimmt jemand. Meine Vermutung wäre, dass das nicht so klappt wie du dir das vorstellst.
Ansteuern mit Arduino und PWM an sich ist aber schon gut. Im einfachsten reicht z.B. ein IRLZ34N mit Freilaufdiode.
Alex M. schrieb: > danke fuer die Antwort, > die kugeln sind im ideal fall wie an einer Perlen Kette aneinander und > geben damit das Magnetfeld an die naechste weiter (natuerlich mit einem > Verlust) > wen das Magnetfeld abgeschwaecht wird reicht es fuer die letzte nicht > mehr aus und die Schwerkraft gewinnt - oder habe ich einen denk Fehler? > Du hast das Gewicht der Kugeln vergessen. Kurt
es sind 10 kugeln Gesamtmasse 5N (0,5Kg) - IRLZ34N ohne kondensator? ergibt es kein Schwingkreis ? es sollte glaub ich eine geglättete Spannung an der Spule ankommen? des weiteren um die Spule schnell zu löschen sollte die Möglichkeit da sein eine negative Spannung an die Spule zu geben. ich kenne mich nicht um bedingt mit dem IRLZ34N aus - ist er wirklich geeignet?
Alex M. schrieb: > es sind 10 kugeln Gesamtmasse 5N (0,5Kg) - Du willst doch dass sie nacheinander abfallen, die oberste muss aber das Gewicht der unteren mithalten, deswegen wird sie wohl als erstes nachgeben und somit alle auf einmal runtersausen. > > IRLZ34N ohne kondensator? ergibt es kein Schwingkreis ? Ein Schwingkreis wird hier nicht die richtige Wahl sein > es sollte glaub > ich eine geglättete Spannung an der Spule ankommen? sondern eher ein Strom der das "Magnetfeld" in der gewünschten Grösse am Laufen hält. Welcher Transistor das brauchbar ist ist eigentlich Nebensache, Hauptsache er kann den Strom tragen, die Verlustwärme loswerden und ist vor induktiven Spitzen geschützt. Ich würde es erstmal mit reinem Gleichstrom versuchen, und dann, wenns geht, auf PWM umsteigen. Kurt
Alex M. schrieb: > es sollte glaub > ich eine geglättete Spannung an der Spule ankommen? Die Spule braucht keine geglättete Spannung: die Induktivität der Spule sorgt zusammen mit der Freilaufdiode dafür, dass sich aus der PWM-Spannung ein Gleichstrom ergibt (mit nur kleinen Stromvariationen). Alex M. schrieb: > die kugeln sind im ideal fall wie an einer Perlen Kette aneinander Hast du es schon mal geschafft, die Kugeln in dieser Perlenketten-Form an der Spule aufzuhängen?
1.) Ich bezweifle, dass du einen E-Magneten findest, der die 10 Kugeln so halten kann - zumindest nicht 50g-Kugeln!!!! 2.) Die Kugeln werden nicht als Kette hängen bleiben, sondern alle auf den Magnet gezogen werden, wegen F~ 1/d*d - oder sie fallen ab. Die Zugkraft auf eine Kugel steigt, je Kugel, linear nach oben - die oberste muss mit 5N gehalten werden, die unterste nur mit 0,05N. Das Magnetfeld - und damit die Anziehung der Kugeln - wird eher mit 1/d_quadrat nach unten abfallen.
Alex M. schrieb: > die kugeln sind im ideal fall wie an einer Perlen Kette aneinander Hast du schon mal z.B. mit einem Labornetzteil an einem Funktionsmodell geprüft, ob du diesen Idealfall ereichst? Ich würde drauf wetten, dass du es nicht schaffst...
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Alex M. schrieb: > die kugeln sind im ideal fall wie an einer Perlen Kette aneinander und > geben damit das Magnetfeld an die naechste weiter (natuerlich mit einem > Verlust) > wen das Magnetfeld abgeschwaecht wird reicht es fuer die letzte nicht > mehr aus und die Schwerkraft gewinnt - oder habe ich einen denk Fehler? Ja, das wird so funktionieren. Kurt B. schrieb: > Du willst doch dass sie nacheinander abfallen, die oberste muss aber das > Gewicht der unteren mithalten, deswegen wird sie wohl als erstes > nachgeben und somit alle auf einmal runtersausen. Und das ist Unfug.
Alex M. schrieb: > es sind 10 kugeln Gesamtmasse 5N (0,5Kg) - > > IRLZ34N ohne kondensator? ergibt es kein Schwingkreis ? es sollte glaub Wieso sollte ein IRLZ34N einen Schwingkreis darstellen, wenn du keinen Kondensator (wo eigentlich?) dranhängst? > ich eine geglättete Spannung an der Spule ankommen? Nein. Der Strom in der Spule wird schon durch die Spule selbst genug geglättet. > des weiteren um die Spule schnell zu löschen sollte die Möglichkeit da > sein eine negative Spannung an die Spule zu geben. Ich glaube zwar nicht, dass dir das einen Vorteil bringt, aber dann wäre eine H-Brücke das richtige für dich, z.B. L298N oder ähnliches. > ich kenne mich nicht um bedingt mit dem IRLZ34N aus - ist er wirklich > geeignet? Es ist halt ein MOSFET, nicht mehr und nicht weniger. Er hat aber den Vorteil, dass du ihn direkt mit deinem Arduino betreiben kannst, ohn dass du eine Treiberstufe brauchst. In die frequenzmäßigen Probleme, die sich dadurch ergeben, wirst du nichtlaufen.
Wenn man bedenkt, daß das Magnetfeld nicht homogen ist, folgt die Kugelkette den Feldlinien. Seitlich austretende Feldlinien schwächen den Fluß der folgenden Kugeln. Demzufolge wird der Fluß nach unten immer geringer, bis die Haltekraft der letzten Kugel unterschritten wird. Das lässt sich leicht praktich probieren z.B. mit Büroklammern am Magnet.
Beim Abstand von annähernd Null ist der magnetische Schluss so gut, dass die Kraft sehr groß wird (Hyperbel). Die Feldstärke vom Halteeisen muss dann gegen Null und wegen einer möglichen Remanenz noch darunter gefahren werden, um die Kraft aufzuheben. Der "Verlust" über eine Kugel müsste schon schwerer wiegen als die jeweilige Schwerkraft, ansonsten fallen alle auch auf einmal. Dazu muss zwingend eine nicht- oder schwachmagnetische Hülle um jede (Eisen-)Kugel gezogen werden, um die Hperbelcharakteristik abzuschwächen. Kann man nicht auch Gefahr laufen, dass sich die Kugeln statt schön eine Perlenkette zu bilden auch mal verklumpen? Eine leichte Anregung könnte reichen?! Zum Regelproblem: Der Spulenstrom vom Halteeisen ist leider "eingeprägt" und kann nur langsam verändert werden: i(t) = 1/L * Integral u(t) Aber vielleicht reicht es, wenn man ganz gezielt Kugeln aufnimmt, entsprechend der Anzahl die nötige Flussdichte einstellt (nicht regelt - das klappt nicht!) und umgekehrt beim Ablegen. Die "Regelung" wäre nur ein übergeordneter Algorithmus zur Kugelverwaltung. Wünsche jedenfalls viel Erfolg bei dem Unternehmen!
Ach ja: PWM-Ansteuerung ist schon die richtige Wahl! Auf jeden Fall aber eine Vollbrücke benutzen, um beide Polaritäten bereitzustellen. Ggf. ist es sinnvoll, eine symmetrische Wechselspannung zu verwenden, um Magnetisierungen der Kugeln einzudämmen.
Wofür willst du den Strom an der Spule umpolen können, da sollen Metallkugeln drunter und keine Magneten. Metallkugeln interessiert nicht, ob sie vom magnetischen Nord- oder Südpol angezogen werden. Und jetzt wo man weiss, dass die Kugeln runterhängen sollen sage ich: Ja das KANN funktionieren. Da ich in Feldtheorie nie besonders gut war ist das aber eher eine vage Vermutung. Das ganze mal mit einer regelbaren Stromquelle (LM317 oder so) auszuprobieren wäre der erste Schritt. Empirische Modellbildung ;) Wie hat mein leider verstorbener Matheprofessor Prof. Dr. Armin Saam immer so schön gesagt: "Sie können doch keine Mathematik betreiben ohne Skizze!". Erst fanden wir das lustig, dann stellte jeder für sich fest dass der Mann absolut Recht hatte...
Sascha schrieb: > Wofür willst du den Strom an der Spule umpolen können, da sollen > Metallkugeln drunter und keine Magneten. Metallkugeln interessiert > nicht, ob sie vom magnetischen Nord- oder Südpol angezogen werden. Alex M. schrieb: > des weiteren um die Spule schnell zu löschen sollte die Möglichkeit da > sein eine negative Spannung an die Spule zu geben. Na er will die Spule halt möglichst schnell "entmagnetisieren". Aber 1. bringt ihm das ganze wohl nicht viel und 2. funktioniert das nicht ganz so, wie er sich das vorstellt. Falls er aber drauf besteht, ist z.B. ein L298N immernoch angebracht würde ich sagen.
Gerade ausprobiert, mit einem Permanentmagneten und Lagerkugeln: Tatsächlich schwächt sich das Magnetfeld von Kugel zu Kugel dermaßen, daß es genau für die letzte, unterste nicht reicht bzw. man die Kugeln von unten her wieder einzeln abzupfen kann. Das sich aufaddierende Gewicht der Kugeln scheint der geringere Effekt zu sein. Hätte ich auch nicht geglaubt.
Tom schrieb: > Tatsächlich schwächt sich das Magnetfeld von Kugel zu Kugel dermaßen, > daß es genau für die letzte, unterste nicht reicht bzw. man die Kugeln > von unten her wieder einzeln abzupfen kann. Bei 2 Kugeln ist schon die 2. die "Unterste"... ;-) > Hätte ich auch nicht geglaubt. Hast du den Test mit 10 Kugeln gemacht? > Lagerkugeln Mit je 50 Gramm? Eine Stahlkugel mit 50 Gramm hat immerhin einen Durchmesser von ca 23mm... http://shop.strato.de/WebRoot/Store14/Shops/62136757/MediaGallery/Gewichte-Stahlkugeln.pdf
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Mag sein, daß es sich nicht einfach hochskalieren läßt. Ich kann nur von meinem Experiment sprechen, und dazu Daten nennen: Die Kugeln sind gehärtete und geschliffene Lagerkugeln, Durchmesser 15mm. Also von den 23mm nicht um Größenordnungen weg. Der Magnet hat Durchmesser 20mm, Dicke 3mm, Magnetstärke unbekannt, halt irgendein "Supermagnet" ebay-Zeugs. Vier Kugeln halten gut, die fünfte muß man gaaaanz vorsichtig dranhängen, bei der sechsten reichts definitiv nicht mehr. Und wie gesagt, nacheinander wieder runterzupfen geht auch.
Also zu dem zügigen Entmagnetisieren der Spule: Ich weiss nicht wozu das gut sein soll. Man will ja schrittweise den Strom senken sodass die Kugeln nacheinander abfallen können. Wenn man den Spulenstrom durch Gegenspannung sehr schnell senkt, fallen die halt alle runter. Da hätte es dann aber keine PWM für gebraucht, das bekomme ich auch mit einer Batterie und einem Stück Draht hin.
Tom schrieb: > Die Kugeln sind gehärtete und geschliffene Lagerkugeln, Durchmesser > 15mm. Also von den 23mm nicht um Größenordnungen weg. Das Volumen und somit das Gewicht geht kubisch nach oben: eine deiner Kugeln hat ca. 15 Gramm...
Eine Größenordnung ist Faktor 10. 50g / 15g = 3,33 Dann wiederhole ich nochmal: "Mag sein, daß es sich nicht einfach hochskalieren läßt. Ich kann nur von meinem Experiment sprechen, und dazu Daten nennen." Noch Fragen? Oder habe ich behauptet, es funktioniert mit 10 Stück 50g-Kugeln? Ich frage mich, ob man in diesem Forum Diskussionsbeiträge und doktrinische Überzeugungsaussagen noch auseinanderhalten kann.
Tom schrieb: > Oder habe ich behauptet, es funktioniert mit 10 Stück 50g-Kugeln? Nein, hast du nicht. Und ich wollte auch nur die Aussage "von den 23mm nicht um Größenordnungen weg" mit Zahlenwerten unterlegen... > Eine Größenordnung ist Faktor 10. Es gibt viele Dinge, die bei einer Änderung um "1 Größenordnung" überhaupt nicht oder super toll funktionieren. Das hilft hier aber nicht weiter. > Eine Größenordnung ist Faktor 10. Für viele Kaufleute und natürlich auch Musiker ist "1 Größenordnung" bereits eine Verdopplung oder Halbierung... ;-)
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Lothar M. schrieb: > Für viele Kaufleute und natürlich auch Musiker ist "1 Größenordnung" > bereits eine Verdopplung oder Halbierung... ;-) Das kenne ich als binäre Größenordnung.
Alex M. schrieb: > IRLZ34N ohne kondensator? ergibt es kein Schwingkreis ? es sollte glaub > ich eine geglättete Spannung an der Spule ankommen? Wenn du in der Schule aufgepasst hättest, wüßtest du, dass genau die Spule des Magneten für die Glättung sorgt. Jeder Step-Down Regler macht das so. Es bleiben die Ripple, wie bei jedem Schaltregler direkt am geregelten Ausgang.
Wolfgang schrieb: > Wenn du in der Schule aufgepasst hättest Ziemlich unangebrachte Unterstellung. Wie kommst du überhaupt darauf, dass sowas in der Schule ein Thema sein könnte?
Ufo schrieb: > Wie kommst du überhaupt darauf, dass sowas in der Schule ein Thema sein > könnte? Induktionsgesetz, Lehrplan 8. Klasse
ich Danke den meisten fuer Ihre Beiträge - ich habe es auch mit kleinen Kugel getestet und einen Labornetzteil - Das löschen brauche ich um wirklich alle auf einmal fallen zulassen. Ich besorge mir ein L298N und teste es dann.
Alex M. schrieb: > ich habe es auch mit kleinen Kugel getestet und einen Labornetzteil - Ich würde es mit einer großen Kugel oder gar 10 davon und einem Labornetzteil probieren. Und dann entsprechend den aus diesem Versuch Werten die Ansteuerung entwickeln. Du zäumst da gerade den Gaul von hinten auf... Wie kannst du einen Treiber auswählen, wenn du noch nicht mal den nötigen Strom kennst?
Wolfgang schrieb: > Wolfgang schrieb: >> Lehrplan 8. Klasse > > korr: Lehrplan Jahrgangsstufe 11/12 Oh. Aha.
Alex M. schrieb: > ich Danke den meisten fuer Ihre Beiträge - ich habe es auch mit kleinen > Kugel getestet und einen Labornetzteil - Das löschen brauche ich um > wirklich alle auf einmal fallen zulassen. Ich besorge mir ein L298N und > teste es dann. Eigentlich reicht es aus den Strom abzuschalten, denn es fallen ja immer alle Kugeln gemeinsam runter. Es kommt also nur auf die Stromtragfähigkeit des Schalters/Transistors an und darauf diesen vor der Induktionsspitze zu schützen. Bei PWM steht halt noch die Erzeugung der Impulsbreitensteuerung an. Kurt
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