Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Magnetische Levitation


von Andreas R. (blackpuma)


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Guten Abend,

Ich habe ein Problem mit einem Projekt von CT. Wie der Titel schon sagt 
mit der magnetischen Levitation. Das Projekt hier nutzt den fast 
gleichen Schaltplan. 
http://www.bis0uhr.de/index.htm?http://www.bis0uhr.de/projekte/schwebekugel/english.php%99https://www.google.at/

Ich habe die Schaltung jetzt nachgebaut. Die Stomaufnahme beträgt 90 mA. 
Leider macht es keinen Unterschied ob die Spule angeschlossen ist oder 
nicht. Auch wenn ich den IRF4905 abhänge ändert sich die Stromaufnahne 
nicht. Hätte jemand einen Tip was ich versuchen kann? Den IRF habe ich 
schon getauscht. Leider steht zur inbetriebnahme nicht wirklich was im 
Heft.

Vieln Dank
Andreas

von Bastler (Gast)


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Hab jetzt keinen direkten Tipp zu deinem Problem, aber: Ich habe das 
auch schon mal versucht und bin mit dem Analogkram nicht so richtig 
glücklich geworden. Meine Lösung war es über µC zu regeln (PID). Da 
kannst du richtig Feuer auf die Spule geben, mit PWM, versteht sich. Der 
Magnet ist jedenfalls schön geschwoben :)

von Bernd D. (Firma: ☣ ⍵ ☣) (bernd_d56) Benutzerseite


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Meins läuft! Sehr gut sogar.
Ich habe ein 10K Poti mit Getriebe Untersetzung.
Versuche die Spannung am Sensor zu messen, die ist linear zum 
Magnetfeld.

Wenn E-Magnet aktiv ist, zieht es ungefähr 1 A bei 12Volt.

von Teo D. (teoderix)


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Andreas Riegebauer schrieb:
> Die Stomaufnahme beträgt 90 mA.
> Leider macht es keinen Unterschied ob die Spule angeschlossen ist oder
> nicht.

Fehler im Schaltungsaufbau!

von Amateur (Gast)


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Keine Ahnung!

Wenn das, was da schwebt, keine metallisierte Styroporkugel ist, ist der 
Strom mehrere Nummern zu klein.

von lrep (Gast)


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Amateur schrieb:
> Keine Ahnung!
>
> Wenn das, was da schwebt, keine metallisierte Styroporkugel ist, ist der
> Strom mehrere Nummern zu klein.

Bei deinem ersten Satz stimme ich zu. Beim zweiten nicht.
Diese Mimik ist nämlich mit wenig Sachkenntnis zusammengehauen.

Die Kraft, die die Magnetkugel auf den Eisenkern ausübt, und erst recht 
wenn statt ihm da ein zweiter Magnet wäre, reicht nämlich bei weitem aus 
um die Kugel in der Schwebe zu halten.
Sie reicht sogar um die Kugel nach oben zu schiessen.

Damit das nicht passiert braucht der Elektromagnet nur ein Korrekturfeld 
aufzubringen, mit dem es möglich ist die Kugel in die richtige Höhe zu 
manövrieren, so daß Magnetkraft und Gewichtskraft sich das Gleichgewicht 
halten.

Der Spulenstrom ist dann Null, bzw. nur sehr gering um kleine Störungen 
des Gleichgewichts zu reparieren.

Diesen Spulenstrom 0 zu erreichen ist eine typische Aufgabe für eine 
PID-Regelung, die man schon seit Jahrzehnten beherrscht.

von Andrew T. (marsufant)


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Andreas Riegebauer schrieb:
>  Das Projekt hier nutzt den fast
> gleichen Schaltplan.
> http://www.bis0uhr.de/index.htm?http://www.bis0uhr...
>

"Fast" ist manchmal das Problem: Evtl. ist da ein (Zeichnungs-)fehler in 
dem von Dir benutzten Plan.

Die schaltung vom Weblink ist soweit ok.
Was du machen kannst: Mal mit dem DMM die Spannungen an den Eingängen 
und am Ausgang des OPV messen.
Evtl.  Eingänge vertauscht?

Wie gesagt, ohne exkten Plan (den, den Du benutzt) ist das immer ein 
rumraten .-)

von Andreas R. (blackpuma)


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Der Plan ist der gleiche. Bei mir fehlen nur R3, C2 und R1. Ich verwende 
als Hallsensor den A1302 und einen NE5532 als OPAmp.

Ich habe die Schaltung kontrolliert und mit den Datenblättern 
verglichen. Das passt soweit auch alles.

von Teo D. (teoderix)


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Andreas Riegebauer schrieb:
> Ich habe die Schaltung kontrolliert und mit den Datenblättern
> verglichen. Das passt soweit auch alles.

Dann erklär mal wo die 90mA hingehen, wenn du dir doch so sicher bist, 
das alles stimmt!

Schaltplan, Foto vom Aufbau bitte.

von Achim S. (Gast)


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Andreas Riegebauer schrieb:
> Bei mir fehlen nur R3, C2 und R1.

Sollten diese Bauteile nicht die Regelcharakteristik festlegen? Ohne sie 
wird dein Regler doch einfach zum Komparator, oder?

Wie wäre es, wenn du mal deinen tatsächlichen Schaltplan zeigst?

von Andreas R. (blackpuma)


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Der Schaltplan ist genau der vom Link ohne diese Teile. Ich möchte den 
Schaltplan nicht direkt posten weil er aus einem CT Heft ist. Glaube 
nicht das die das so gerne sehen.

Hier ist er klein zu sehen: http://www.heise.de/make/inhalt/2014/4/20/

von Teo D. (teoderix)


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Und tschüss.


Viel Glück noch.

von Achim S. (Gast)


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Andreas Riegebauer schrieb:
> Ich möchte den
> Schaltplan nicht direkt posten weil er aus einem CT Heft ist.

Kann ich verstehen. Du kannst aber vielleicht auch verstehen, wenn hier 
jemand keine Lust hat, aus deinen Beschreibungen heraus selbst einen 
Schaltplan zu malen. Dabei geht mit einiger Wahrscheinlichkeit nämlich 
gerade der wirkliche Grund für die Fehlfunktion verloren.

Zum Abschied noch Hinweis von mir: falls der OPV wirklich als Komparator 
eingesetzt wird, gibt es einen gravierenden Unterschied zwischen LM741 
und NE5532. Der 741 kann am Eingang große Differenzspannungen sehen, 
ohne dass der Eingangsstrom groß wird. Der NE5532 hat laut Datenblatt 
Dioden zwischen den Eingängen (Kap. 8.2 in 
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ne5532.pdf). Wenn der als Komparator 
eingesetzt wird, kann viel Strom in die Eingänge fließen (wobei mehr als 
10mA ihn zerstören können, siehe max. ratings).

von Andrew T. (marsufant)


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Andreas Riegebauer schrieb:
> Der Schaltplan ist genau der vom Link ohne diese Teile. Ich möchte
> den
> Schaltplan nicht direkt posten weil er aus einem CT Heft ist. Glaube
> nicht das die das so gerne sehen.
>
> Hier ist er klein zu sehen: http://www.heise.de/make/inhalt/2014/4/20/

Nun, der Plan ist nicht vollständig -- du benötigst den C  um 
einigermaßen PI-Regleverhalten hinzubekommen. sonst wird das kein 
"ruhiges" ausregeln der Kugelposition.

Achim hat Dich darauf ja schon hingewiesen.

von Andreas R. (blackpuma)


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Habe einen Unterschied gefunden. Bei der Schaltung im CT ist der OPAmp 
anders drinnen. dort liegt - auf der Referenz. Wenn ich zuhause bin 
werde ich das mal vertauschen.

@Bernd D.:
Welche Schaltung hast du denn verwendet? Die aus dem CT oder von der 
Seite?

BG
Andreas

von Andreas R. (blackpuma)


Angehängte Dateien:

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Guten Morgen,

Die Schaltung in der CT ist falsch. Da sind + und - beim OPAmp 
vertauscht. :(

Nachdem die ohnehin nicht funktioniert kann ich die auch posten.

Im Fall dieser Schaltung wird der Magnet immer ein und ausgeschaltet. 
Die 3 zusätzlichen Teile verhindern dies?

BG
Andreas

von Hannes (Gast)


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von Andrew T. (marsufant)


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Andreas Riegebauer schrieb:

>
> Nachdem die ohnehin nicht funktioniert kann ich die auch posten.
>
> Im Fall dieser Schaltung wird der Magnet immer ein und ausgeschaltet.
> Die 3 zusätzlichen Teile verhindern dies?


Ja, ich dneke du meinst den Kondnestor und Co. Ebne das sorgt für "PI" 
Verhalten, also "ein gleichmäßigeres" Ausregeln und nicht das 2-Punkt 
Verhalten was Du jetzt hast.

Noch ein Hinweis: Den Mosfet bitte mit Kühlkörper versehen -- sonst hast 
du ein "brandheißes" Problem .-)

> Hannes (Gast) schrieb:

> http://www.thesignalpath.com/uploads/MagneticLevitation.pdf

ist eine PWM Version mit etwas mehr Aufwand, dafür mehr Effizienz in der 
Stromversorgung.

Schlage vor blackpuma bringt erst mal das Original zum Laufen, bevor er 
die thesignalpath Version nutzt.

von Andreas R. (blackpuma)


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Wenn ich den Abstand vergrößern möchte. Was muss ich denn dazu machen? 
Ich denke ich brauche dann einen stärkeren Magneten richtig?

von Andrew T. (marsufant)


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Es gibt wie so oft mehrere Möglichkeitne:

a.) stärkerer Magnet.
b.) leichtere Kugel (z.B. Tischtennisball mit Eisenfolie bekelbt 
statt..)
c.) höhere Betriebesspannung für Magnet.. geht aber nicth beliebig.
d.)...

Aber Andreas -- funktioniert es denn grundsätzlich mit Deinem Aufbau?
Schwebt die Kugel, wenn auch nur in wenigen mm Abstand?
Oder ist es das ein/aus welches noch stört?

von Andreas R. (blackpuma)


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Ich habe einen kleinen Magneten in eine Getränkedose geklebt. Diese 
schwebt jetzt ca. 10 mm unter dem Magneten.

Leider ist das ein/aus nicht so prickelnd weil die Dose ein wenig hüpft. 
Ich werde heute noch die anderen Baueile einbauen und sehen ob es sich 
bessert bzw. einen stärkeren Magneten verwenden.

von MaWin (Gast)


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Andreas Riegebauer schrieb:
> Die Schaltung in der CT ist falsch. Da sind + und - beim OPAmp
> vertauscht. :(

Nicht unbedingt, hängt von der Orientierung des Magnetfeldsensors ab.

> Nachdem die ohnehin nicht funktioniert kann ich die auch posten.

Ein MC34072 ist als single supply OpAmp der bis 10nF ohne 
Stabilitätsprobleme treiben kann schon was anderes als ein 
steinzeitalter uA741 oder NE5532.

Wer so was ohne Sinn und Verstand für austauschbar hält, muss sich über 
Fehlfunktion nicht wundern.

von Andreas R. (blackpuma)


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MaWin schrieb:
> Andreas Riegebauer schrieb:
>> Die Schaltung in der CT ist falsch. Da sind + und - beim OPAmp
>> vertauscht. :(
>
> Nicht unbedingt, hängt von der Orientierung des Magnetfeldsensors ab.

Glaube nicht das die Ausrichtung hier etwas bewirkt. Wenn die Referenz 
auf + liegt dann schaltet der OPAmp doch die volle Spannung auf den 
Ausgang was heißt der IRF4905 sperrt komplett. Damit kann die Spule 
keinen Strom bekommen und auch kein Magnetfeld erzeugen das der 
Magnetfeldsensor messen kann.

>> Nachdem die ohnehin nicht funktioniert kann ich die auch posten.
>
> Ein MC34072 ist als single supply OpAmp der bis 10nF ohne
> Stabilitätsprobleme treiben kann schon was anderes als ein
> steinzeitalter uA741 oder NE5532.
>
> Wer so was ohne Sinn und Verstand für austauschbar hält, muss sich über
> Fehlfunktion nicht wundern.

Ich versteh leider nur Bahnhof.

von Andreas R. (blackpuma)


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kopfklatsch schrieb im Beitrag #4037173:
> Wie blöde muss man sein um ein Scan als png hochzuladen?

Der Scan war ein PDF aus dem die beiden Bilder rausgeschnitten wurden. 
Was genau kümmert dich das? Wenn du nichts zum Thema beitragen kannst 
dann geh wieder in den Garten spielen.

von Bernd D. (Firma: ☣ ⍵ ☣) (bernd_d56) Benutzerseite


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Andreas Riegebauer schrieb:
> Guten Morgen,
>
> Die Schaltung in der CT ist falsch. Da sind + und - beim OPAmp
> vertauscht. :(
>
> Nachdem die ohnehin nicht funktioniert kann ich die auch posten.
>
> Im Fall dieser Schaltung wird der Magnet immer ein und ausgeschaltet.
> Die 3 zusätzlichen Teile verhindern dies?
>
> BG
> Andreas

Komisch.
Ich habe die C't Hacks Schaltung und sie geht, mit NExxx (wie als 
Alternative im Text angegeben).
Wie beschrieben, im Betrieb erstaunlich wenig Stromverbrauch, 
Regelintervall um die 30Khz.
Ich habe an der Kugel noch eine Nutzlast, eine Marionette.
Meine Schaltung hat nur ein 10K Poti mit Getriebeuntersetzung, ansonsten 
exakt wie oben abgebildet.

: Bearbeitet durch User
von MaWin (Gast)


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Andreas Riegebauer schrieb:

> Ich versteh leider nur Bahnhof.

Merkt man.

> Wenn die Referenz
> auf + liegt dann schaltet der OPAmp doch die volle Spannung auf den
> Ausgang was heißt der IRF4905 sperrt komplett. Damit kann die Spule
> keinen Strom bekommen und auch kein Magnetfeld erzeugen das der
> Magnetfeldsensor messen kann.

Du hast das Prinzip eines Elektromagneten und der Schaltung nicht im 
geringsten verstanden.

> Glaube nicht das die Ausrichtung hier etwas bewirkt.

Sicher doch, dreht man den Sensor auf den Kopf, kommt genau das 
invertierte (sinkend statt steigend) Signal raus.

Bernd D. schrieb:
> Ich habe die C't Hacks Schaltung und sie geht, mit NExxx

Sicher, wenn du zufälligerweise das Poti auf eine Spannung oberhalb 
von 3V einstellen musst, damit deine Levitation stabil ist, kann auch 
der NE5532 messen, aber er steuert den MOSFET schlechter an, die 
Levitation ist also viel instabiler.

Es gibt leider zu viele Pfuscher im Lande die nicht das geringste 
verstehen.

von tom69 (Gast)


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http://www.crealev.com/media/video/

Hallo,
 wie kommt man auf diese hohen Schwebeabstände?

Versorgt wird mit 18V / max. 5A also max. 90Watt

von Andreas R. (blackpuma)


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MaWin schrieb:
> Andreas Riegebauer schrieb:
>
>> Ich versteh leider nur Bahnhof.
>
> Merkt man.
>
>> Wenn die Referenz
>> auf + liegt dann schaltet der OPAmp doch die volle Spannung auf den
>> Ausgang was heißt der IRF4905 sperrt komplett. Damit kann die Spule
>> keinen Strom bekommen und auch kein Magnetfeld erzeugen das der
>> Magnetfeldsensor messen kann.
>
> Du hast das Prinzip eines Elektromagneten und der Schaltung nicht im
> geringsten verstanden.

Ich bin davon ausgegangen das die Ausgangsspannung am A1302 0 ist wenn 
kein Magnetfeld vorhanden ist.

>> Glaube nicht das die Ausrichtung hier etwas bewirkt.
>
> Sicher doch, dreht man den Sensor auf den Kopf, kommt genau das
> invertierte (sinkend statt steigend) Signal raus.

Ist jetzt klar.

> Bernd D. schrieb:
>> Ich habe die C't Hacks Schaltung und sie geht, mit NExxx
>
> Sicher, wenn du zufälligerweise das Poti auf eine Spannung oberhalb
> von 3V einstellen musst, damit deine Levitation stabil ist, kann auch
> der NE5532 messen, aber er steuert den MOSFET schlechter an, die
> Levitation ist also viel instabiler.
>
> Es gibt leider zu viele Pfuscher im Lande die nicht das geringste
> verstehen.

Es ist wirklich erschreckend wie tief das hier geworden ist! Anstatt mit 
einer Erklärung zu kommen wird man hier jetzt beleidigt und ist 
Klugscheissern ausgeliefert!

Vielen Dank an diejenigen die geholfen haben!

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