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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Schwebende Computermaus


Autor: Axel Krüger (axel)
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Guten Nabend!

Ich hatte vor ein paar Jahren schon diese Idee und wollte nun mal meine 
bisherigen Ueberlegungen vorstellen, bevor ich vielleicht ca. 100 Euro 
fehl investiere.

Ziel ist es eine handelsuebliche optische Lasermaus in einem festen 
Abstand von kleiner 1mm ueber eine Oberflaeche schweben zulassen. Unter 
einer "glatten" duennen Schicht fuer die optische Abtastung sollen 
mehrere 100erd winzige Neodymmagnete einen Fluss erzeugen (entsprechende 
gibs in der Bucht; Maße so um 5*5*2mm/1,3Tesla), der denen der 4 
(Luft)spulen auf der Mausunterseite entgegengerichtet ist. Dabei soll je 
nach Druck von der Handfläche die 4 Spulen auf der Mausunterseite 
entsprechend durchflutet werden um Ihn zu kompensieren. Als Sensor fuer 
die Erkennung habe ich folgenden ausgewaehlt: 
http://document.sharpsma.com/files/gp2y0d805z_e.pdf

Der muss in einem Abstand groeßer 1cm von der Oberflaeche entfernt sein 
und schafft ca. knapp 400 Abtastungen pro Sekunde. Gemaeß Skizze wuerden 
2 hinten an jeder Ecke im Mausinneren Platz finden und die 2 fuer vorne 
wuerden auf extra Vorrichtungen vor der Maus montiert werden - stoeren 
wuerde das nicht.

Wenn ich richtig liege mit der Formel F=IlB dann duerfte aufgrund der 
starken Neodymmagneten nur ein schwacher Spulenstrom notwendig sein um 
eine entsprechende Gegenkraft zum "Handgewicht" zu schaffen.

Meine Bedenken sind weniger Sachen wie das inhomogene Magnetfeld des 
"Mauspads" sondern eher das Konstanthalten des Abstandes .....:S

Gibt es Anregungen,Kritik oder Bedenken eurerseits? Ist das so wie hier 
beschrieben realistisch?

gruss Axel

Autor: Tim (Gast)
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Ich kann/möchte dir etwas zu den Magneten sagen: Vor einigen Monaten 
habe ich mir im Bucht-Shop "turbomagnete" einige kleine Quadrat-Magnete 
gekauft. Größe etwa 3x3x3mm. Ich habe zuvor in meinem Leben noch nie so 
starke Magnete in dieser Größe gesehen. Die Kraft dieser Magnete ist 
wirklich abartig...
Beachte das bei deiner Planung.

Viel Erfolg!

Autor: R. Freitag (rfr)
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Du solltest beachten, daß keine eisenhaltigen Teile auf dem Tisch 
liegen. Alle Büroklammern, Kugelschreiber etc werden sich an deiner maus 
festklammern.

Magneten auch.

Villeicht ist unter diesen Umständen ein durch Pressluft erzeugtes 
Polster besser?
:-)

Robert

Autor: Andreas K. (derandi)
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Wenn ich das richtig verstanden habe, bestimmt dann der Magnet in der 
Maus, mit welcher Kraft sie sich von der Neodym-Unterlage abstößt.

Soll die Rechnung da oben bedeuten, das die Maus mit 2 Newton nach oben 
gedrückt wird?
Das sind ja nur 204 Gramm, meine MX510 Kabelmaus wiegt ja schon 104 
gramm. Mit Spezial-Innereien und Hand drauf dürfte da deutlich mehr bei 
rumkommen.

Autor: Otto (Gast)
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Vor allem:
Was passiert, wenn du die Maus losläßt?
Wer hindert sie dann daran, seitwärts wegzudriften?

Autor: Axel Krüger (axel)
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Genau, die Maus "bestimmt" dann mit welcher Kraft sie abgestoßen wird. 
Ich habe jetzt noch nicht ueber die Dimensionierung der Spulen 
nachgedacht, von daher ist das nur ein gaaanz grobe Ueberschlagsrechnung 
und soll bedeuten, das deutlich mehr als 2N pro Spule drin sein sollten.

@Robert: Wenn dann Pressluft aus der Maus, aber das ist bestimmt seehr 
unhandlich :P

Autor: MaWin (Gast)
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> Gibt es Anregungen,Kritik oder Bedenken eurerseits?

Also meine optische Logitech funktioniert nicht mal
wenn sie 0.5mm schweben müsste.

Schwieriger ist die Ladestabilisierung. Schlag mal
nach, was ein PID-Regler ist.

Autor: fred (Gast)
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Davon abgesehen, dass nichts mehr näher als 50 cm an das Pad herankommen 
und es wohl auch nicht flexibel sein darf (Auch Gefahr für Kreditkarten 
usw.), wirds wohl recht lustige Effekte in der Elektronik geben wenn du 
einmal mit der Maus rührst. Die Magnete sind dermaßen stark, dass sie 
wohl mächtige Ströme induzieren werden.

Autor: Alexander v. Grafenstein (avogra)
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Ich hab mich auch mal ne Zeit lang mit Schweben und Neodym-Magneten 
beschäftigt. Wollte damals ne Mini-Magnet-Schwebebahn baun. Allerdings 
musste ich einsehen, dass da schon verdammt viel dahintersteckt, so dass 
es mir letztendlich den Aufwand mit zweifelhaftem Ergebnis nicht wert 
war.
Gelernt hab ich dabei trotzdem einiges. Beschäftige dich mal mit 
Simulationsprogrammen für Magnetismus. Ich hab damals ein freies 
Programm benutzt, dass zwar nur 2-D kann, aber mir schon mehr als genug 
AHA-Erlebnisse beschert hat :) Das Ding nennt sich FEMM (erster Treffer 
bei google). Ist leider etwas unintuitiv, vllt. findest du ja auch was 
anderes.

Was du machen möchtest, lässt sich ja erstmal auch mit Neodym-Magneten 
auf Pad und Maus machen. Natürlich gibts dann keine Abstands-Regelung, 
aber zumindest irgendwie schweben sollte das ja dann. Möchte man meinen! 
Tatsächlich ziehen sich die beiden sogar an. die Feldlinien treten aus 
den Magnet-Oberflächen aus, gehen zwischen den Magneten durch und von 
unten wieder in die Magnete rein. Direkt über einem Magneten zeigen die 
Feldlinien aulso nach oben, zwischen den Magneten aber nach unten!
Wenn du also einen Magnet direkt über einen Magnet des Mauspads hältst, 
stoßen sie sich tatsächlich ab. Sobald sich aber der Mausmagnet zwischen 
zwei Pad-Magneten befindet, ziehen sie sich an!
Wenn du den Mausmagnet durch eine Spule ersetzt wird sich daran erstmal 
nicht viel ändern, außer du schaffst es, die Spule je nach Position 
umzupolen. Die Physik und die Regelungstechnik möchte man sich aber eher 
nicht antun :-P

Allgemein belegen das Problem auch die praktisch eingesetzten Verfahren. 
Ich kenne eigentlich nur Anwendungen, in denen entweder die Position der 
Magnete zueinander festgehalten wird - also wie eine magnetische Feder - 
oder elektrodynamische Anwendungen, wie z.B. Magnet-Schwebebahnen. Bei 
denen werden entweder tatsächlich per Regelung die Spulen umgepolt oder 
statt einem Gegenmagnet Leiterschleifen eingesetzt, in denen bei einer 
Bewegung der Magnete (oder -spulen) ein Gegenfeld induziert wird, dass 
dann gleichzeitig der Vorwärtsbewegung entgegenwirkt, aber auch eine 
Abstoßung senkrecht zur Bewegungsrichtung. Zum letzten Verfahren müsst 
ich noch irgendwo Papers haben, falls es dich interessiert. Aber die 
Theorie und Auslegung von sowas ist nicht ganz ohne und hilft dir wohl 
leider auch kaum mit dem Mauspad.

Sorry, wenn das jetzt etwas desillusionierend ist. Sind nur meine 
Bastelerfahrungen/Recherchen zu dem Thema :) Falls da jemand tiefere 
Kenntnisse hat oder ich irgendwo groben Unfug erzählt hab, würd ich mich 
über Kritik freun, find das grundsätzliche Thema nämlich nach wie vor 
hoch interessant!

Gruß, Alex

Autor: Guido Körber (Gast)
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Neben den Problemen das Schweben zu kontrollieren kommt da noch das 
Problem hinzu, dass die optischen Maussensoren sehr grantig auf falsche 
Abstände zur abzutastenden Oberfläche reagieren, die Toleranz liegt da 
bei ganz wenigen 1/10mm. Selbst die Abnutzung der Mouse-Skids 
(Nylonkufen bei vernünftigen Modellen) kann dazu führen, dass die Maus 
irgend wann nicht mehr funktioniert.

Da diese Toleranz mit der Magnetschwebemaus wohl nicht einzuhalten ist, 
wird es wohl notwendig auch noch eine eigene Optik für den Snesor zu 
bauen...

Autor: Otto (Gast)
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Guido Körber schrieb:
> die optischen Maussensoren sehr grantig auf falsche
> Abstände zur abzutastenden Oberfläche reagieren, die Toleranz liegt da
> bei ganz wenigen 1/10mm.

Also ich habe hier eine von Logitech, die kann ich gut 4mm hochheben und 
sie funktioniert immer noch. Daran kanns also nicht liegen.

Autor: Reinhard Kern (Gast)
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Hallo,

ich bin mir ziemlich sicher, dass eine schwebende Maus in der Praxis 
sowieso nicht brauchbar ist. Sie würde sich beim Loslassen selbständig 
machen, bei der geringsten Unebenheit des Tisches würde sie denselben 
verlassen. Und auch in der Hand wird sie sich kaum bedienen lassen, für 
eine stabile Führung braucht man auch eine gewissen bremsenden 
Widerstand. Ein Bedienelement ohne Gegenkraft ist keineswegs 
ergonomisch, das ist einfach ein Irrtum.

Gruss Reinhard

Autor: Axel Krüger (axel)
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@Alexander
Den Effekt das ein Magnet angezogen wird wenn er sich genau ueber 2 
aneinanderliegenden Magneten befindet konnte ich eben auf meinem 
Schreibtisch simulieren. Demnach wirds tatsaechlich nix, das man soeien 
triviale Steuerung wie gedacht verwendet, denn sie kann ja nicht 
unterscheiden ober die Maus sich der Mauspadoberflaeche naehert aufgrund 
des Handgewichtes oder aufgrund das sich die Spule in der Mitte von 2 
Magneten befindet und sich von selbst ranzieht - im letzteren Fall 
wuerde eine Erhoehung des Spuklenstroms ja die anziehung noch 
beschleunigen ...

http://netphysik.de/forum/index.php?page=Thread&th... schreibt 
einer das er quadratische minimagnete aneinander zu einer Flaeche von 20 
x 30 cm geklebt hat - die Folge war das im Prinzip der Magnet an jeder 
Stelle zwar abgestossen wurde, jedoch liess die Kraft zur Mitte hin sehr 
nach. Hier muesste man schauen wie weite diese abnimmt und ob man dass 
mit mehr strom durch die Spule kompensieren koennte.

@Reinhard
Ich denke mal das man irgentetwas spueren wird, nur das es sich anders 
anfuehlen wuerde gegenueber als wenn man mit den 3 oder 4 plastikfuessen 
ueber den Tisch schrabt)

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