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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik "Strom erzeugen" mit Spule und Magnet


Autor: Alex K (Gast)
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Hallo,

ich möchte eine vereinfachte Taschenlampe bauen, die im Inneren eine 
Spule und einen Magnet beinhaltet. Durch Schütteln soll sich der Magnet 
in der Spule bewegen und eine LED mit ca 3,8V und 20mA zum Leuchten 
bringen. Welche Art von Spule/Magnet benötige ich für dieses 
Miniprojekt?
Muss die Spannung begrenzt werden?

Ein Speichern der Energie durch Batterie oder Kondensator soll nicht 
Teil des Projekts sein.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> Welche Art von Spule/Magnet benötige ich für dieses Miniprojekt?
Am einfachsten ginge das so:
Kauf dir beim Max Pollin oder in der Bucht eine Schütteltaschenlampe und 
sieh dir an, wie es dort gemacht wurde....

Autor: Marcus B. (raketenfred)
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Ich hatte letztens mal so ein Teil in der Hand- aus unterrichtlichen 
Gründen:
12. Klasse Physik-LK

Du brauchst:

-an/aus schalter ;-)
-1 Led ^^

zu empfehlen ist ein Gleichrichter (Damit kannst du in beide seiten 
schütteln^^), verdoppelt die Energie ausbeute ca

und ein Kondensator ist gut, weil wenn du schüttelst kannst du nicht gut 
ausleuchten- und das led geht sonst sofort aus
Ich glaube vor dem Bau musst du dich ein bisschen mit elektrischen 
Feldern etc beschäftigen- weil ein großer Vorwiderstand wäre nicht alzu 
gut vor dem Led

mfg

Autor: Schrotty (Gast)
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@Marcus:

Bist du Lehrer? Ich hoffe, du gibst nicht auch Deutsch-LK!!!

Autor: Alex K (Gast)
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Hallo und danke schonmal für die Beiträge, aber so richtig habe ich 
jetzt immer noch keine Antwort auf meine gestellten Fragen bekommen :(

Autor: Düsentrieb (Gast)
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is jetzt zwar auch nicht direkt deine erhoffte antwort ->
bei den 1-euro artikeln gabs doch letzte woche im kaufland glatt ne 
kleine taschenlampe mit 2 hellen, ws LEDs, mit schwungrad/dynamo drin !
und wer zu faul zum dynamo-betrieb ist, kann auf die auch enthaltene 
batterie (oder akku?) umschalten...
da hab ich gleich mal 2 stk genommen...rein als gag.

Autor: Alex22 (Gast)
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Ohne Garantie:

Ich würde vermuten, dass du die Spule (Luftspule) selbst wickeln musst. 
Als Magnet sollte ein stabförmiger Neodym-Eisen-Bor (= Supermagnet) gut 
geeignet sein. Diese Magnete gibt es bei www.supermagnete.de.

Für die Spule würde ich ein dünnwandiges Kunststoff oder Papprohr von 
z.B. 20mm Durchmesser empfehlen. Auf die Außenseite dieses Rohrs klebst 
du dann doppelseitiges Klebeband und wickelst da Kupferlackdraht drum. 
Die Anzahl der Wicklungen müsstest du dir mal ausrechnen...

Die Idee mit dem Gleichrichter finde ich gut, eine Spannungsbegrenzung, 
z.B. durch einen Zener-Diode wäre wohl ratsam, da die entstehende 
Spannung wohl von der Schüttelgeschwindigkeit abhängen wird.

Eine Pufferung in einen Elko (hinter dem Gleichrichter) solltest du 
unbedingt vorsehen, da sonst quasi sofort nach dem Ende des Schüttelns 
die LED wieder aus wäre. Als Kondensator sollte ein sog. Gold-Cap oder 
Super-Cap mit großer Kapazität gut geeignet sein (bei den Kondensatoren 
unbedingt auf den zulässigen Lade- /Ent-Ladestrom, sowie auf die 
zulässige Betriebsspannung achten!).

Hoffe dir damit ein paar Anregungen gegeben zu haben...

Viele Grüße,
Alex

Autor: Alex22 (Gast)
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Ach so, denk daran die Bewegung des Magneten an beiden Enden der Spule 
mit möglichst weichen Federn zu bremsen. Magnete bestehen im Allgemeinen 
aus sehr spröden Werkstoffen und verlieren durch starke Erschütterungen 
ihre Magnetisierung.

Dass der Innendurchmesser der Spule möglichst nur minimal größer sein 
sollte als der Durchmesser des Magnets sollte selbstverständlich sein.

Ein kleiner Tipp: Wikipedia gibt für die Magnetisierung eines 
Neodym-Eisen-Bor-Magneten eine Magnetisierung von bis zu 1,6T an.

Autor: Alex K (Gast)
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Hallo Alex22,

vielen Dank für die ausführliche und hilfreiche Antwort.
Was mir nur noch nicht ganz klar ist wie ich denn nun die Windungen 
berechne? Über das Induktionsgesetzt? Was nehme ich dann für die 
Änderung des magnetischen Flusses und des Zeitintervalls?

Gruß
Alex K

Autor: Jens G. (jensig)
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Die Änderung leitet sich von deiner Schüttelfrequenz bzw. -hub 
(Amplitude) ab.

Autor: Alex22 (Gast)
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Um ehrlich zu sein fehlt mir da im Moment auch der geeignete Ansatz. Ich 
hatte bei eingänglicher Betrachtung nicht erwartet, dass das "Problem" 
so kompliziert sei...

Das Problem stellt, wie so oft, der Permanentmagnet dar, dessen genaues 
Feld man nur schwer in Formeln ausdrücken kann...

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Die Form des Feldes kann man mit Eisenspaenen sichtbar machen. Was 
wichtig ist, ist die flussaenderung pro Zeiteinheit. Dabei kommt die 
Bewegung des Magneten und die Form der Spule zum Tragen.

Autor: Schrotty (Gast)
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Meiner Meinung nach ist das schneller ausprobiert, als ewig lange 
gerechnet.
Vorallem, weil man in den Berechungen sehr viele Annahmen treffen muss, 
da viele Faktoren nicht bekannt sind.

Autor: Schrotty (Gast)
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Schau mal, was ich für ich für dich gefunden habe.. hier hat einer so 
eine Lampe in eine Tic-Tac Schachtel gebastelt.
http://www.instructables.com/id/Shake-it-like-a-Tic-Tac!/#

Autor: Alex22 (Gast)
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>Die Form des Feldes kann man mit Eisenspaenen sichtbar machen.

Das ist schon klar, die Stärke des B-Feldes kann man dadurch jedoch noch 
nicht quantitativ bestimmen.

>Was wichtig ist, ist die flussaenderung pro Zeiteinheit.

Das stimmt, nur wie groß ist diese? (Formel?)


Anhand der Fotos dieses DIY-Projektes sehe ich meine Vermutung 
bestätigt, dass man quasi gar nicht genug Windungen wickeln kann... 
getreu dem Motto: Viel hilft viel!

Autor: Schrotty (Gast)
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Da weder Stärke des Magnetfeldes noch Geschwindigkeit bekannt sind, ist 
der einzige Parameter an dem man "drehen" kann, die Windungszahl. Und in 
diesem Fall hilft viel eben viel ;-)

Autor: Alex K (Gast)
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@Schrotty
Danke für den Link. So in etwa habe ich mir das vorgestellt bis auf, 
dass ich statt der Batterie dann wohl einen Goldcap nehme. Was mich nur 
wundert, dass hier kein Überspannungsschutz drin ist oder kann man davon 
ausgehen, dass die Spule nie mehr Spannung und Strom liefert als die LED 
aufnehmen kann?

Ja und was schätzt ihr wie viele Windungen es ungefähr sein sollten?

Ich denke ich werde einen Stabmagneten nehmen. Wie erreiche ich eine 
maximal Magnetflussänderung? Also wie lang sollte der Magnet im 
Verhältnis zur Spule sein? Ist es besser wenn der Magnet oben und unten 
aus der Spule austritt oder reicht es wenn er innerhalb der Spule 
bleibt?

Autor: Logiker (Gast)
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Wenn du genauers über das Feld deines Permanentmagneten wissen willst, 
kann ich dir dieses Programm empfehlen:

http://www.femm.info/wiki/HomePage

Ist eine FEM Freeware mit welcher du nach kurzer Einarbeitungszeit (mit 
der Doku) graphische Ansichten über den Feldverlauf deines Magneten 
erzeugen kannst. (u.n.v.m)

Hab das mal gebraucht um ein Halbach Array zu bauen. Wenn du die 
mitgelieferten Materialdaten korrigierst, zu den Daten dir dein 
Magnethersteller liefert, bekommst du ganz brauchbare Werte... (Auch 
sonst ist es in etwa ok..)

Autor: Schrotty (Gast)
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zur Strombegrenzung ist ja ein Widerstand vor der LED, das reicht, um 
die LED zu "schützen".

Ich würde mal mindestens 1000 Windungen vorsehen (eher mehr) Da kann dir 
eine Bohrmaschine ganz gute Dienste leisten beim Wickeln.
Oder dir gelingt es, aus einem alten Relais die Spule auszubauen und den 
Kern rauszuhämmern..

Ich würde die Anordnung auf jeden Fall so wählen, dass der Magnet auf 
beiden Seiten vollständig den von der Spule überspannten Bereich 
verlässt. Damit erreichst du die maximal mögliche Feldänderung/Zeit

Also z.B. Schüttelkörperlänge = 5 mal Spulenlänge
und Magnet nicht länger als Spule

Autor: bertil (Gast)
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http://www.mnu.de/concepta/download.php?datei=250&...
(Ist eine PowerPoint Datei)

Hier findeste eine interesante Aufstellung über den Aufbau im 
Allgemeinen und über die Energie Bilanz beim Schütteln.

(Hint, sie is miserabel..)

Autor: Alex K (Gast)
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Danke, die PowerPoint ist ganz interessant. Ich denke ich habe jetzt 
eine ungefähre Vorstellung davon welche Bauelemente in welchen 
Dimensionen ich benötige. Alles weitere wird sich dann am 
Live-Versuchsaufbau zeigen.

Autor: Alex K (Gast)
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Angehängte Dateien:

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Da ich mir heute zu Lernzwecken auch mal so eine Dynamolampe gekauft 
habe, wollte ich auch euch das Innenleben nicht vorenthalten. Die Lampe 
besitzt sogar einen externen Ausgang für andere Geräte wie z.b. Handys.

Autor: Herr_Mann (Gast)
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...was auch cool ist und eine ziemlich gute ausbeute an strom hergibt, 
ist folgendes:

schrittmotor aus altem drucker ausbauen, die beiden spulenpaare jeweils 
durch einen brückengleichrichter schicken, was hinten rauskommt parallel 
schalten, elko, kleinen widerstand, zwei oder drei weiße LEDs in Serie, 
drehen und es LEUCHTET ganz schön hell...


...kann man auch mit Goldcaps aufbauen, erst kurbeln, dann leuchten.

Statt LEDs kann man auch ein Radio o.ä. damit betreiben, Akkus laden 
etc.

Autor: Alex Bürgel (Firma: Ucore Fotografie www.ucore.de) (alex22) Benutzerseite
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>Dynamolampe

Diese Platine der Dynamo-Lampe sollten sich mal alle die ansehen, die 
andauernd LEDs parallel betreiben wollen: Selbst bei diesem 
"Low-Budget"-Produkt hat dennoch jede LED einen eigenen Vorwiderstand! 
;-)

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