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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Schwebender Globus, wie funktioniert das? Selbstbauen?


Autor: Paul H. (powl)
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Hi,

ihr kennt doch sicher diese Schwebenden Globusse.. Globen.. Globi, wie 
auch immer, Weltkugeln.

Das gibts ja zunächst mal in dieser Form:

http://www.crystel-trade.com/images/Globus.jpg


Neuerdings auch in dieser:

http://www.wa-shop.de/de/_image/artikel/10425/500/...

Wie funktioniert so etwas? Klar, da wird ein Elektromagnet elektronisch 
so geregelt, dass das Objekt perfekt in der Schwebe gehalten wird. Wie 
wird jedoch erkannt, in welcher Position bzw. in welchem Abstand sich 
das Objekt gerade befindet? In der Schule auf der Weihnachtsfeier hatte 
heute einer so ein Ding dabei, da konnte ich auch keine Öffnung für eine 
optische Messung entdecken, ferner hat es dem Ding nichts ausgemacht 
wenn der Globus ein wenig herumtorkelte.

Könnte man sich soetwas freischwebendes auch komplett selbst bauen? Ich 
denke da z.B. an eine freischwebende Diskokugel.

lg PoWl

Autor: SD-Fritze (Gast)
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Hall-Sensor. Schau mal beim CC2 vobei.

Autor: Paul H. (powl)
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"Hall-Sensor." genügt mir glaub ich als Erklärung noch nicht ganz um mir 
das Umfangreichen Funktionsprinzip nahe zu bringen ;-)

Dass, wenn es schon keien optische Messung gibt, ein Hallsensor im Spiel 
ist dachte ich mir schon. Nur wo und was misst der?

lg PoWl

Autor: gast (Gast)
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siehe anhang

Autor: gast (Gast)
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rofl, da hab ich das pdf erst vor ner halben stunde hochgeladen und 
schon 250 Downloads ;)

Autor: Paul H. (powl)
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haha, ist wohl heiß begehrt. Ich wünschte es gäbe hier soviele 
Antworten.

Ja, so in etwa dachte ich mir das schon, ich frage mich allerdings noch 
wie das mit dem Schweben bei der zweiten Variante funktioniert, in der 
kein magnetisches Objekt an einen elektromagneten von unten drangehangen 
wird sondern von oben draufgesetzt.

Autor: morph1 (Gast)
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das mit oben aufsetzen ist wohl überhaupt ohne strom.

das wird wohl durch anordnung von permanentmagneten erreicht.

Autor: gast (Gast)
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3 permanentmagnete um 120° versetzt und schräg in die mitte zeigent 
(also das magnetfeld, dadurch schwebt er oben und kann nicht zur seite 
weg
mit elektromagneten könnte man dann z.b noch die höhe regeln

Autor: Paul H. (powl)
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Nein das geht leider nicht ganz ohne Strom. Der Magnet der da gehalten 
wird würde sich einfach in der Luft umdrehen.

http://de.wikipedia.org/wiki/Earnshaws_Theorem

Autor: gast (Gast)
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ok, überzeugt

Autor: Krys (Gast)
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Klar es gibt verschiedene Möglichkeiten das zu realisieren ich kann von 
einer Reden(ein Guter Kollege macht gerade über ein sehr ähnliches 
Problem eine Diplomarbeit (Technische Informatik) )


Die Regelung ist elektronisch8Sher komplexer egler , imho 
Kaskadenregler.
Bin mir über die details nicht sicher, ist n paar tage her das ich den 
Regelkries geshen hab.

Als Sensoren nimmt er lediglich infrarot Lichtensornen und einen 
strahler
von der seite , die den optimlen schwebepunkt +- einge cm ausrechnen.
Das müsste ausreichen.
Hat aber probleme bei regelung der Störrgrößen.
Deshalb verucht er mit einem lasersenor von unten zu kammen
(Triangulation und bestimmung der höhe)

Ist ein sehr komplexes Problem...


Hall senoren kunktionieren eigentlich nicht , die Feldstärke muss man 
eigentlich cniht messen , die kennt man ja  (Ist abhönig von u *i durch 
die spule ;-) , die werte kann man etwas einfacher messen.




Ich hoffe ihc konnte helfen

Autor: Paul H. (powl)
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Könnte man nicht auch induktiv messen? Wenn sich der schwebende 
Gegenstand bzw. dessen Magnet durchs Magnetfeld bewegt dann induziert er 
in der Spule automatisch eine Spannung die den Stromfluss durch selbige 
etwas hemmt, was vom Regler erfasst werden könnte.

Allerdings hab ich keine Ahnung wie man verhindern soll, dass sich der 
schwebende Magnet in der Luft einfach herumdreht. Beim der 1. Variante, 
wo der Magnet am Elektromagneten hängt stehen sich ja Nord und Südpol 
gegenüber, der Magnet hat also gar keinen Grund sich umzudrehen, bei der 
2. Variante jedoch stehen sich Nord und Nord bzw. Süd und Südpol 
gegenüber. Irgendwie müsste der Magnet stabilisiert werden.

Kann mir nicht erklären wie das funktioniert, esseidenn die verwenden da 
diamagnetische Materialien.

lg PoWl

Autor: Gast (Gast)
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Hallo Zusammen,

Unter dem folgenden Link gibt es ein sehr gut dokumentiertes Projekt zu 
einem Schwebemagneten:

http://www.wictronic.ch/Levitron.htm
http://www.wictronic.ch/Downloads.Levitron.htm

viel Spass!

Autor: Paul H. (powl)
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Das ist auch "nur" wieder ein Projekt bei dem der Magnet an der Spule 
"hängt".

Autor: Johann L. (gjlayde) Benutzerseite
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Paul Hamacher wrote:
> Könnte man nicht auch induktiv messen? Wenn sich der schwebende
> Gegenstand bzw. dessen Magnet durchs Magnetfeld bewegt dann induziert er
> in der Spule automatisch eine Spannung die den Stromfluss durch selbige
> etwas hemmt, was vom Regler erfasst werden könnte.

So ähnlich machen das sensorlose, bürstenlose DC-Motoren: Der Motor 
selbst in der (Lage-)Sensor. Durch L-Messung wird die Rotor-Position 
bestimmt. Für die Kugel dürfte die L-Änderung jedoch sehr klein sein, 
zudem muss zwischen N- und S-Pol unterschieden werden. Dazu nutzt man 
die Asymmetrie der Hysterese.

> Allerdings hab ich keine Ahnung wie man verhindern soll, dass sich der
> schwebende Magnet in der Luft einfach herumdreht. Beim der 1. Variante,
> wo der Magnet am Elektromagneten hängt stehen sich ja Nord und Südpol
> gegenüber, der Magnet hat also gar keinen Grund sich umzudrehen, bei der
> 2. Variante jedoch stehen sich Nord und Nord bzw. Süd und Südpol
> gegenüber. Irgendwie müsste der Magnet stabilisiert werden.
>
> Kann mir nicht erklären wie das funktioniert, esseidenn die verwenden da
> diamagnetische Materialien.

Dafür dürften die Feldstärken zu kleine sein? Mit Supraleiter, ok. Ober 
so...? Mit extrem starken Permanentmagneten ging's auch diamagnetischm 
aber die sind nicht ganz ungefährlich und das Feld müssten flächig sein, 
damit die Kugel nicht runterrollt wie von nem Hügel.

Autor: Tim T. (tim_taylor)
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Könnten wir erstmal den Grund des Schwebens klären?
Ein Levitron scheidet wohl aus, sonst würde sich die Erdkugel ja drehen.
Ebenso wie diamagnetische Werkstoffe, dafür ist das Objekt zu groß bzw. 
dick.

Ich tippe auf Anwendung der Lenzschen Regel wie beim Thompson jumping 
ring Effekt.

Weiß da jemand mehr?

Autor: Max (Gast)
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1. Man verwendet am einfachsten einen PD Regler. Also nicht nur die 
Position, sondern auch die Geschwindigkeit der Kugel berücksichtigen.

2.
Höhenmessung ist in der Kugel, im oberen Bild, vermutlich mit einem 
Hallsensor gemacht.

Autor: Max (Gast)
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Ergänzung:

>>Hall senoren kunktionieren eigentlich nicht , die Feldstärke muss man
>>eigentlich cniht messen , die kennt man ja  (Ist abhönig von u *i durch
>>die spule ;-) , die werte kann man etwas einfacher messen.

Funktioniert doch.
Die schwebende Kugel vom Conrad hat einen Hall-Sensor.

Autor: Mensch_Z (Gast)
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wie funktioniert das ?
kauf es
schneide es auf und staune!

uebrigens gibt es schwebende Globen, die minutenlang drehen,nachdem man 
sie angeschubst hat ;-)....kein el. Anschluss oder Batt.

Autor: gogo (Gast)
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Autor: Tim T. (tim_taylor)
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gogo wrote:
> Beitrag "Schwebende Kugel"

Idiot

Autor: Willi (Gast)
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Schade, dass dieser Thread im Sande zu verlaufen droht.

Ich hätte auch sehr gern gewusst,
wie der "schwebende Globus" funktioniert.
Und zwar der ohne obere Spule:
http://www.wa-shop.de/de/_image/artikel/10425/500/...

Kann es jemand erklären ?

MfG Willi

Autor: Hugga Bugga (Gast)
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>Kann es jemand erklären ?

Magie !!!

Autor: Frank Esselbach (Firma: Q3) (qualidat)
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Also ganz ohne Energieversorgung, d.h. nur mit Permanentmagneten, 
funktioniert es leider nicht. Beim Ebay-Artikel  330295603565 ist die 
Rede von einem Stromanschluss.
Außerdem scheint das Ganze sehr sensibel zu sein, die Beschreibung lässt 
vermuten, dass es einige Mühe bereitet, den Globus so zu plazieren, dass 
er wirklich schwebt ...

Frank

Autor: nobody (Gast)
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1. Der Globus enthält im unteren Bereich einen starken Permanetmagneten. 
Auf ebener Flächer verhält er sich wie ein Stehaufmännchen.
2. Die Basis enthält Permanentmagneten, deren Kraftfeld ringförmig mit 
Abstand um das Zentrum herum am stärksten ist.
3. Im Zentrum wird der Südpol des Globus abgestoßen.
4. Ohne Stromzufuhr der Basis (also ohne Regelung) fällt der Globus 
sofort zur Seite und "klebt" seitlich, wo die Permanentmagnete am 
stärksten sind, an der Basis.
5. Es gibt keinen optischen Sensor.
6. Das Aufsetzen ist ganz einfach. Südpol des Globus auf den Mittelpunkt 
der Basis drücken. Die Abstoßung des Globus ist zu spüren. Den Globus 
etwa 1 bis 2 cm langsam nach oben nehmen und loslassen - fertig. 
(Schwierig ist es, den Globus von oben in die richtige Position zu 
bringen, weil meistens das Zentrum verfehlt wird.)
7. Das Gewicht des Globus muss nicht genau austariert sein (anders als 
beim Levitron).
8. Die Basis muss nicht genau waagerecht stehen. 5° Abweichung werden 
mindestens toleriert (anders als beim Levitron).
9. Drehungen des Globus werden leicht gebremst (Wirbelströme?)
10. Beim Andippen, bei dem der Globus aus seiner Schwebeposition ca. 1 
cm nach unten und oben schwingt, reduziert sich die Amplitude auch 
relativ schnell. (Zum Ende hin bleiben in der Regel leichte seitliche 
Pendelbewegungen am längsten sichtbar.)

Autor: nobody (Gast)
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Mit Levitron meinte ich den Kreisel über den Permanentmagneten. Der 
Kreisel muss sehr genau austariert sein, und die Basis muss waagerecht 
stehen.

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