Frei schwebender Globus

Gast #2172211
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Hi,
sicher hat jeder schon mal von nem schwebendem Globus gehört. In 
einfachsten Fall ist das ein "Arm", der die Weltkugel anzieht und zwar 
von oben nach unten. Hier ist die funktionsweise ja relativ klar: In dem 
Arm befindet sich ein Elektromagnet, der die Kugel anzieht. Ist die 
Kugel zu hoch schaltet der ab, ist sie zu niedrig schaltet er an.
Wie funktioniert aber die Variante, bei der der Globus frei schwebt, wie 
zum Beispiel hier bei dem :
http://www.zentralverkauf.de/a/32218905/src/goo/Livestyle-und-Genuss/Geschenkideen/Elektromagnetisch-frei-schwebender-Globus-11-cm.html
??

Meine Idee wäre, dass das mitWirbelströme funktionieren könnte. Nur 
könnte man den Globus dann glaub ich nicht anfassen ohne sich die Finger 
zu verbrennen ;).

Gruß Vaio
Gast #2172265
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Na ja sonst würden die wohl kein Netzteil mitliefern.
Ich würde auch nen ringförmigen Elektromagnet nehmen der die gleiche 
polung wie der Globus erzeugen kann und diesen abstößt, in der Mitte auf 
nen normalen Magneten der ihn leicht anzieht ne Reflexlichtschranke nen 
AVR und nen Transistor oder anderen Leistungsverstärker.

>Nach dem Ernstschaw theorem bekommst du es mit statischen Magnetfeldern
>jedenfalls nicht hin!

Mit Bismut schon aber da ist das Bismut selber die Regelung und deshalb 
stimmt es doch.
Gast #2172352
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Das sind ja schon mal en paar Antworten ;) .
Zum Teil ja schon fast ne komplette Anleitung.
Aber mal ne "zwischen Frage":
Unten in dem Fuß ist ein Emagnet, über den ein hochfrequentes 
Wechselfeld erzeugt wird. Anstatt einer Stahlkugel wird eine leichte, 
hohle Kugel aus Kunststoff oder Glas, etc. die zB mit Helium gefüllt ist 
verwendet. Wenn man das Gas irgendwie in den Plasmazustand bringt 
(vielleicht geht das ja schon über das Magnetische Wechselfeld) müsste 
man doch auch eine Levitation erreichen. Jedenfalls würde der schwebende 
Globus dann auch noch leuchten :D.

Gruß Vaio
Gast #2172457
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Naja, zurück zu wesentlichen ;):
Uwe schrieb:
> Na ja sonst würden die wohl kein Netzteil mitliefern.
> Ich würde auch nen ringförmigen Elektromagnet nehmen der die gleiche
> polung wie der Globus erzeugen kann und diesen abstößt, in der Mitte auf
> nen normalen Magneten der ihn leicht anzieht ne Reflexlichtschranke nen
> AVR und nen Transistor oder anderen Leistungsverstärker.

Das heißt also das in dem Globus ein permanent Magnet sitzt und im Fuß 
eine Ringspule in deren Mitte sich ein zweiter Permanentmagnet befindet 
+ plus die Elektronik? Die Ringspule stößt den Globus bei 
Normalausrichtung ab und der der Fußpermamagnet zieht ihn an.
Gast #2181287
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Falk Brunner schrieb:
> @  Thomas B. (detritus)
>
>>http://www.google.de/url?sa=t&source=web&cd=2&ved=......
>
>>So geht das ;)
>
> Viele Formeln. Wer baut das mal REAL auf? Ein Royer Converter könnte
> passen.
>
> MfG
> Falk

Hast du dir mal angeguckt welche Feldstärke da erzeugt wird?
knapp 123000 A/m! Da musst erstmal ordentlich investieren damit du das 
hinbekommst. Ich nehm mal an das es für diesen Versuch nichts bringt auf 
hohe Flussdichte anstatt hoher Feldstärke zu setzten. Die liegt nämlich 
bei dieser Spule bei 0,15T und wäre mit einem geeignetem Kern leicht zu 
übertreffen. Schätze aber ma das es dann (wegen zu niedriger Feldstärke, 
geht ja schließlich um die Flussdichte in der Kugel wofür die 
Permeabilität des Aluminiums gefragt ist) nicht mehr funktioniert. Louk, 
weist du noch wie viel dein Aufbau ungefähr gekostet hat (vlt. auch noch 
paar andere Daten zu den Magneten,etc :D )?
Gast #2181622
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Für meinen Aufbau hab ich insgesamt vielleicht 50 bis 100€ hingelegt.

Das Meißte dafür für den Spulendraht und die Magneten.

Den Aufbau kannst du ja am Foto erkennen. Leider weiß ich die Website 
nicht mehr da gabs genaue Maße wie das ganze aufgebaut werden muss.

Der Magnet im Zentrum ist ein E-Magnet mit dem du die äusseren 
Dauermagneten unterstützt die Kugel oben zu halten. Die äußeren 
E-Magneten dienen einerseits dazu die Kugel oben zu halten aber 
hauptsächlich dafür, die Kugel im Trichter gedämpft hin und her zu 
drücken
Die Kerne der Spule musst du auf jedenfall frei beweglich machen um den 
Trichter möglichst ausgeglichen hinzubekommen und die Enden der Kerne 
mussten zylindrisch ausgeführt werden. Soweit ich mich erinnern kann hab 
ich Neodym als Duermagnet verwendet. Ich such nochmal nach der Seite. 
Wenn ich sie finde stell ich den Link hier rein.

Ich glaube die Website war irgendwas mit LevitatingMagnet oder so. 
Danach zu suchen hat sich für mich ausgezahlt, da dort genaue Maße und 
Magnettypen angegeben werden nur die Positionserkennung und Ansteuerung 
der Spulen musst du selber schreiben.

Ich hab das ganze mit einem 16er Pic gelöst. Aber nimm vielleicht  was 
schnelleres kann mich erinnern, das ich Probleme hatte wegen der 
Regelung.

Grüße Louk
Gast #2182635
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Die ungefähre Größe der Spulen hab ich mir aus dem PDF ausgerechnet.

Leider konnte auch ich keinerlei weitere Informationen zu den Spulen 
finden. Vielleicht bekommst du ja per Mail genauere Informationen.

Falls ja stell sir bitte hier rein bekomme langsam wieder Interesse das 
Teil nochmal zu bauen.

Bei meinem Aufbau konnte ich (vermutlich wegen falscher Spulen) nur eine 
Schwebehöhe von ca 1cm erreichen.

Viel mehr kann ic dir leider auch nicht helfen.

Grüße Louk
#2182672
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Yalu X. schrieb:
> T0M schrieb:
>> Das stimmt so nicht. Siehe --> Levitron
>
> Den Kreisel habe ich als mechanisch geführtes Objekt im weiteren Sinn
> angesehen.
>
> Nee, hast schon recht :)

Yalu du hast schon recht, das Levitron stabilisiert sich 
reglungstechnisch durch die Kreiselrotation. So bald diese 
Rotationsenergie aufgebraucht ist kippt das Ding ohne Regelung. Nur auf 
reinem Magnetismus basierend ohne weitere Regelungen kann in einem 
Magnetfeld kein Objekt stabilisiert werden. Dazu gibt es sogar ein 
Naturgesetz (wenn ich nur drauf käme: 
http://de.wikipedia.org/wiki/Earnshaws_Theorem)
Gast #2183032
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Hier ist schon mal die Antwort:

"The coils are from the jewell instruments 
http://www.jewellinstruments.com (I got a lot from surplus), the size 
was perfect for start the experiments, the dc resistance are 120 Ohms 
(MAGNETEC SDA14-24D1, PCB mount) and 160  Ohms (MAGNETEC SDA 2751-01, 
wire connection). I removed the external magnetic circuit, keeping only 
the coil and the core, they are threaded  on both sides (femal: 2-56 and 
4-40 Model SDA).

http://www.jewellinstruments.com/pdffolder/SOLpdfs/SDAslnd.PDF "


Angucken hab ich mal auf morgen verschoben ;)
Gast #2184327
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Ich fasse mal zusammen.

Die Spulen aus dem Datenblatt sind Push/Pull MAgneten mit oder ohne 
Rückholfeder und einigem rundherum.

Es gibt welche mit Löhtfahnen (120Ohm) und welche mit Kabelanschluss 
(160 Ohm)

Leider gibt es keinerlei Inforationen zu Windungsanzahl und 
Drahtdurchmesser. Möglicherweise lässt sich mit den Abmessungen der 
Spulen ein Näherungswert für Windungsanzahl und Drahtdurchmesser 
berechnen.

Oder einer kauft sich so eine Spule und nimmt sie auseinander :)

Ich schau mal ob es möglich ist den Näherungswert zu berechnen.
Gast #2186032
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Also hab mal ein bisschen mit den Zahlen aus dem Datenblatt jongliert.

Mit Zuhilfenahme der Gewichtsanganben und Abmessungen und mit einigen 
Annahmen komme ich auf einen Drahtdurchmesser von 0.5 bis 0.8mm.

Außerdem ist der Draht gaube ich als Anschluss herausgeführt und mit 
0.51mm beziffert.

Habe allerdings die nächsten Tage keine Zeit. Könntet ihr mal 
nachrechnen ob sich das mit den Widerstands bzw Abmessungsangaben deckt?

Die Länge solltet ihr ja jetzt auch berechnen können.

Grüße
Gast #2186109
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Hab auf nach Frage nochmal ne interressante Mail bekommen, auf 
Französich:
Toutes les dimensions des bobines de champs sont en mm (valeurs 
mesurées).
La valeur 160 ohms est fausse, lire 130 ohms.
 
Noyau
diamètre : 7,82
longueur : 43,4
 
Mandrin plastique
longueur : 31,7
diamètre intérieur (noyau) : 8,1
diamètre extérieur (noyau) : 9,1
faces avant et arrière (l x h)  : 18,78 x 18,69
distance entre les 2 faces 28,74
collet coté opposé aux connections (d x h) : 9 x 1,7
 
Enroulements
130 ohms : 
longueur : 28,74
diamètre (+ une couche de ruban adhésif ) : 17
diamètre fil cuivre émaillé : 0,015
110 ohms :
longueur : 28,74
diamètre (+ une couche de ruban adhésif ) : 19
diamètre fil cuivre émaillé : 0,018
 
*********************************************************************
All the dimensions of the coils of fields are in mm (measured values).
The value 160 ohms is false, read 130 ohms.
 
Core
diameter: 7.82
length: 43.4

Plastic form
length: 31.7
inside diameter (core): 8.1
outside diameter (core): 9.1
sides front and rear (l x h): 18,78 x 18.69
distan
Gast #2186116
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inside diameter (core): 8.1
outside diameter (core): 9.1
sides front and rear (l x h): 18,78 x 18.69
distance between both faces 28,74
small collar : on side opposed to connections (d x h): 9 x 1.7

Windings
130 ohms:
length: 28,74
diameter (+ a layer of adhesive tape): 17
enamelled copper wire diameter: 0.015
110 ohm:
length: 28,74
diameter (+ a layer of adhesive tape): 19
enamelled copper wire diameter: 0.018
#2186672
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Hab gerade noch mal nachgerechnet

Bei einem Dratdurchmesser von 0.015mm wäre die Länge des Drahtes 1.178m.

Das kann sich nie und nimmer mit den Abmessungen der Spule ausgehen.

Andere Vorschläge?

Ich würde eher schätzen das 0.15mm gemeint sind. Obwohl das wären rund 
3100m.

Was haltet ihr davon?

Habe mit 120Ohm gerechnet.

Vielleicht 0.1mm Draht verwenden?

Aber inzwischen glaube ich nicht, dass die Spulen so hundertprozentig 
gleich sein müssenWesentlich ist die Geometrie und Art der 
Dauermagneten. Ich habe nochmal die Fotos von meinem Aufbau angesehen 
und das waren weit schwächere als Neodym.

Habt ihr Lust soetwas zu bauen?

Ich schon. Werde mich mal der Sache annehmen. Wer mutmachen will kann 
sich gerne anschließen
Gast #2193601
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Also ich bin dabei.
Hab mich mal nach Neodymmagneten umgeschaut und das gefunden:
http://www.magnet-kraft.de/shop/article_37/10-Neodym-Magnete-15x5-mm-N38.html?shop_param=cid%3D15%26aid%3D37%26
nur die von der Größe passenden Ceramics hab ich nicht gefunden.
Hab mir auch mal ne Formel für den Durchmesser überlegt, bekomm die aber 
nicht umgeformt:
wobei U der Umfang des "wickel"-Kerns und d der Drahtdurchmesser ist.
B = (di-da)/2,
wobei di der Innendurchmesser der Spule und da der Außendurchmesser ist 
(aus den Angaben)

Gruß Proton
#2196620
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Also nach erneutem Gespräch hat sich folgendes ergeben:
Der schwebende Magnet wird von 3 Sets aus 2 Spulen bei je 120° 
kontrolliert. Je Set gibt es einen Hallsensor. In dem Pdf muss die Länge 
der Spulen durch zwei geteilt werden, bzw. der zweite Kreis von außen 
passend verkleinert werden. Der Draht ist in der Tat 0,15cm dick und 
somit hab ich rund 3900 Windungen errechnet (ohne "Wickelverluste"). Die 
Betriebsspannung beträgt -12V und +12V, also 24V (hoffe ich irre mich 
hier nicht), was dann eine Stromstärke (ohne Vorwiderstand) von 0,18A 
und somit eine Feldstärke von 23973A/m ergibt. Zum Schluss noch das 
hier:
"This geometry is expensive and can be difficult to realize completely, 
everything are on the site but you have to
possess all tools."

Gruß Proton
Gast #2198697
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"
Hello,
OK,
each set of 2 opposing coils works in push and pull mode on the magnet 
in levitation, the 3 directions at 120° are controlled by 3 set of 2 
coils (for a total 6 coil has show), it is possible to work with only 2 
sets of 2 coils (4 coils)
opération voltage : +12V an -12V.
This geometry is expensive and can be difficult to realize completely, 
everything are on the site but you have to
possess all tools.

regards

RD
"
Habs mal original gelassen.

Gruß Proton
#2199513
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Hier nochmal das wesentliichste:

"
The coils are from the jewell instruments
http://www.jewellinstruments.com (I got a lot from surplus), the size
was perfect for start the experiments, the dc resistance are 120 Ohms
(MAGNETEC SDA14-24D1, PCB mount) and 160  Ohms (MAGNETEC SDA 2751-01,
wire connection). I removed the external magnetic circuit, keeping only
the coil and the core, they are threaded  on both sides (femal: 2-56 and
4-40 Model SDA).

http://www.jewellinstruments.com/pdffolder/SOLpdfs... "


"
All the dimensions of the coils of fields are in mm (measured values).
The value 160 ohms is false, read 130 ohms.

Core
diameter: 7.82
length: 43.4

Plastic form
length: 31.7
inside diameter (core): 8.1
outside diameter (core): 9.1
sides front and rear (l x h): 18,78 x 18.69
sides front and rear (l x h): 18,78 x 18.69
distance between both faces 28,74
small collar : on side opposed to connections (d x h): 9 x 1.7

Windings
130 ohms:
length: 28,74
diameter (+ a layer of adhesive tape): 17
enamelled copper wire diameter: 0.015
110 ohm:
length: 28,74
diameter (+ a layer of adhesive tape): 19
enamelled copper wire diameter: 0.018"


"
[...]
if you compare the diameters (Kommentar:Pdf vs. 2. Mail) , do not forget 
to divide by 2 to obtain the length of 1 coil."


"
One mistake (but in wrong direction) we must read for wire diameter 0,15 
mm and 0,18 mm instead of 0,015 mm and 0,018 mm.
sorry for that, (practically in electrotechnic the minimum size used is 
0.05 mm)."


"
Hello,

in complement

The pdf drawing shows 3 sets of 2 coils in opposition
2 opposites coils in one set (like in the 2 other sets) are "catched" in 
two virtual circles :
the first one (external) 110 mm diameter
the second one (internal) 47 mm diameter
so that give 110-47=63 mm of free space for two coils or 31,5 mm for one 
coil"

"
Hello,
OK,
each set of 2 opposing coils works in push and pull mode on the magnet
in levitation, the 3 directions at 120° are controlled by 3 set of 2
coils (for a total 6 coil has show), it is possible to work with only 2
sets of 2 coils (4 coils)
opération voltage : +12V an -12V.
This geometry is expensive and can be difficult to realize completely,
everything are on the site but you have to
possess all tools.

regards

RD
"

Die Windungen, Feldstärke, etc. hab ich selbst berechnet, hab dazu sogar 
noch ne Excel-Tabelle.

Gruß Proton

PS: Hoffe das beantwortet deine Frage ;)
#2199782
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Danke

Mit diesen Angaben kann ich euch möglichst bals (ca 2Tage) das 
maßstabsgetreue 3D Modell basteln aus dem ihr euch dann alle Maße 
rauslesen könnt.


Was ich allerdings noch nicht ganz verstehe:

Im PDF sind zwei Grundplatten eingezeichnet. Da hats doch was oder? Eine 
aus Alu und die andere aus Plexi?

Vielleicht kommt ja einer von euch drauf.
#2199845
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Also Leute

ging doch etwas schneller.

Hier mal das Modell mit Grundplatte und den Spulenhalterungen.

Ich hab die Spuen bewusst ungewickelt gelassen da da vielleicht noch 
Diskussionsbedarf besteht.

Die Bohrungen für die Kernhalterungen hab ich mal angenommen. (Werden 
von unten verschraubt.

Als nächstes kümmere ich mich um die Magneten, die Kerne und die 
Hallsensoren + Halterung.
Angehängte Dateien:
Gast #2199957
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Danke schon mal für das Modell. Bin mal gespannt was du dir da mit den 
Magneten ausgedacht hast ;).

Zu der Aluplatte:
Wie kommst du darauf das sie aus Alu ist (habs sehr wahrscheinlich 
einfach nur überelesen). In der Pdf wird ja die größere als 10mm 
Plexiglasplatte gekennzeichnet.  Dabei steht noch bessere Größe. Könnte 
es vlt möglich sein, dass nur eine Platte gebraucht wird, welche ist 
optional nur das die größere empfohlen wird ?

Gruß Proton
#2200195
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Sodala ging wirklich schneller als gedacht.

Es sollte alles für den Versuchsaufbau enthalten sein.

Ich habe weder Gewinde noch Schrauben eingefügt, das kostet nur Speicher 
und Grafikkartenpower.

Außerdem sollte ersichtlich sein wo Schrauben und Gewinde sind.

Einige Maße hab ich einfach angenommen. Seht es euch mal an.

Grüße
Angehängte Dateien:
#2201003
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Ok danke für das Modell (hat mir nochmal en paar Sachen klargemacht ;) 
),
hab aber noch zwei Fragen:
Weißt du eiegtnlich wie die Kernverstellungsdinger funktionieren?
Und zu den Magneten:
Der Neodymmagnet ist ja so gelagert, dass er in der Höhe verstellbar 
ist, aber wie läuft das genau? Ist da außen ein Gewinde oder innen, 
entsprechend mit Bohrung und Schraube.

Gruß Proton

PS:
Die Neodym und Keramik magnete sind übrigens schon angekommen ;)
#2201354
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Die Kernverstellungsdinger sind ja auch im Modell.

Stell sie dir im Prinzip wie Schraubklemmen vor. Drin steckt ein 
nichtmagnetischer Stab der an der Rückseite des Kerns befestigt wird. 
Dieser Stab kann von oben mit einer Klemmschraube fixiert werden. 
Dadurch kann man die exakte Position des Kerns ermitteln und ihn auf 
dieser fixieren.

Die Verstelldinger hab ich in meinem Modell so gemacht, dass sie von 
unten verschraubt werden.

Denk bitte daran sämtliche Schrauben aus nichtmagnetischem Material 
(Platik, Messing) auszuführen, da du sonnst das Feld ungünstig 
verzerrst.
#2202177
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> each set of 2 opposing coils works in push and pull mode on the magnet
> in levitation

Heißt so viel wie eine zieht die andere drückt. Und das ganze 
abwechselnd und zwar so schnell wie möglich. Dadurch ensteht klarerweise 
ein wechselndes Feld.

Jetzt klar?

Und wie weit bist du schon? Ich überleg noch ob ich mir die Platte nicht 
anfertigen lassen soll, damits hundertprozentik genau ist.


Grüße
#2202654
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Spannungsquelle ist alleridings in DC , ne?
Dreht aber nix am Effekt.

Zu meinen Fortschritten:
Es sind zwar schon einige Teile da, bzw. fertig, nur beschränkt sich 
alles bis jetzt noch auf eine Plexiplatte mit "so mal " aufgesetzten 
Magneten zum Gucken und einen kleinen Haufen Einzelteile. Sobald es sich 
lohnt post ich mal en Bild.

Gruß Proton
Gast #2854339
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So, heute hab ich es zum ersten Mal ausprobieren können. Die Software an 
sich regelt genau wie sie es soll und die 2,7kHz effektive Regelung 
sollten ja eigentlich ausreichen. Allerdings ist von schweben nichts zu 
sehen. Mir fällt auch nichts weiter ein. Vielleicht hat jemand ja noch 
eine Tipp.?

PS:
Man verzeihe meinem Handy die schlechte Qualität, ich hoffe man kann 
dennoch genug erkennen :)

http://www.youtube.com/watch?v=W91CizdGfk8&feature=plcp
#2854413
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Hallo!

Ich kann dir sicherlich konkret nicht zu deinem Problem helfen, ich hab 
nur ein anderes Video gefunden, über genau deinen ursprünglichen Globus. 
In dem Video wird auch gezeigt, wie der Globus in die Schwebeposition 
gebracht wird und er rutscht der person, die es versucht einige male ab 
und "klebt" offensichtlich am Rand an. Ich gestehe, das ich nicht den 
kompletten Thread gelesen habe, jedoch habe ich am Anfang gelesen, dass 
vermutet wird, dass ein Ring als abstoßend gegenüber dem Globus 
installiert wird und in der Mitte ein anziehender Magnet. Laut dem Video 
scheint es genau anders herum zu sein, in der Mitte stößt ab und der 
Rand zieht an. Vielleicht hilft es, wenn nicht, meinen Post einfach 
ignorieren :-)

http://www.youtube.com/watch?v=5s-wLNhRxzs&feature=related


MfG Dennis
Gast #2854611
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Wir haben in der Uni als Praktikum einen kleinen Globus schweben lassen.
Dazu gehörte eine Posiitionserkennung per Lichtsensor und Lampe sowie 
ein Elektro-Magnet.
Übers Kräftegleichgewicht lief es dann auf eine Differenztialgleichung 
hinaus.
Regler auswählen und parametrieren war recht Easy.

Ich kann mal schauen ob die Unterlagen noch finde, da war alles recht 
gut erklärt.
Gast #2854729
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Carry schrieb:
> Wir haben in der Uni als Praktikum einen kleinen Globus schweben lassen.
> Dazu gehörte eine Posiitionserkennung per Lichtsensor und Lampe sowie
> ein Elektro-Magnet.
> Übers Kräftegleichgewicht lief es dann auf eine Differenztialgleichung
> hinaus.
> Regler auswählen und parametrieren war recht Easy.
>
> Ich kann mal schauen ob die Unterlagen noch finde, da war alles recht
> gut erklärt.

Wahrscheinlich war der Magnet oberhalb des Globus?
Ich hab diesen Aufbau hier benutzt:
http://www.flyingmagnet.com/images/geo5web.pdf
Auf der Website findet man noch mehr dazu:
http://www.flyingmagnet.com/

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