Linearer Motor als Servo Grundsatzfragen

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Autor
Linearer Motor als Servo Grundsatzfragen
Suche nach: motor (30979)

    







BID = 552803

spielkind

Gerade angekommen


Beiträge: 14
Wohnort: Zuhause
 

  


Hallo alle zusammen !

Ich suche einen Weg eine Klappe (2.Bild->Grün)
(genauer Alu-blech welches nur an einer Seite befestigt ist)
hin und her zu bewegen um damit einen Luftstrom umzuleiten
Das blech wird gebogen, Die Biegung bleibt im elastichen Bereich

Ich hab schon normale Servos (elek. Motor mit Getriebe) ausprobiert
das Problem : sie sind zu langsam
(Geschwindigkeit wurde für Kraft geopfert)
Ich bräuchte aber eine Reaktionszeit von 1/100 Sekunde


Meine Idee ein Linearer Motor
Frage: Das ist doch eingentlich nur eine Spule mit einem Metallstab drin ?
-> siehe 1.Bild

Da ich nur geringe Leistung(geschätze 1 bis 2,5 Watt) brauche wollte ich einen kleinen Audio-verstärker
benutzen.
Und die Bewegung als Audio-signal am Computer generieren

Das Problem ist dass Verstärker meist 4 bis 8 Ohm verlangen
(mansche auch mal 2 Ohm)

Wie dimensiniere ich die Spule?
Der Widerstand von Kupfer-kabel ist extrem gering wie komm ich da
auf 4Ohm ?
Wie machen die Lautsprecherhersteller das bei ihren Spulen?
(Ja ich weis dass beim Lautsprecher die Suple einen Eletromagneten anstreibt und kein Linearer Motor ist)

Ich hatte schon die Idee einfach einen Lautsprecher zu zerpfücken,
Leider haben die zu wenig hub und sind mit 0,03% Wirkungsgrad extrem
uneffizient...
Lineare Motoren haben gefühlte 5%(TürKlingel) bis 50% professioneller "Electric Linear Actuator"

Auf dem Bild2 sieht man nur zwei mögliche Strömungs-richtungen
Später sollen es 4 werden
Daher stellt sich die Frage op sich der Lineare Motor auch in einer
Position halten kann, -> Mit kleinen Pulsen hin und her so dass Stab an einer Stelle zuckt?


P.s.: Die Bilder habe ich mit Google SketchUp (freeware)
gemacht, Falls jemand sie weiter nutzen will, ich verzichte auf copyright.




BID = 552807

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach

 

  


Zitat :
ist doch eingentlich nur eine Spule mit einem Metallstab drin ?
Soetwas nennt man gewöhnlich einen Zugmagnet.

Zitat :
Ich bräuchte aber eine Reaktionszeit von 1/100 Sekunde
Dann besteht wahrscheinlich die Gefahr, dass sich die Klappe verbiegt.
Evtl. die Klappe nicht aus Alu sondern aus Eisenblech fertigen und von beiden Seiten berührungslos mit einem Elektromagnet betätigen.


Zitat :
Da ich nur geringe Leistung(geschätze 1 bis 2,5 Watt) brauche
Wieviel mechanische Leistung du mindestens brauchst, kann man berechnen, wen man Maße und Gewicht bekannt sind.
Dabei spielt natürlich die Häufigkeit der Betätigung eine Rolle.
U.U. kann es auch zum Problem werden die in dem bewegten Teil steckende Kinetische Energie wieder loszuwerden.


_________________
Haftungsausschluß:



Bei obigem Beitrag handelt es sich um meine private Meinung.



Rechtsansprüche dürfen aus deren Anwendung nicht abgeleitet werden.



Besonders VDE0100; VDE0550/0551; VDE0700; VDE0711; VDE0860 beachten !

BID = 552817

GeorgS

Inventar



Beiträge: 6450

Hallo du Spielkind,
Bei so einem "Zweiwegeventil" solltest du
die Strömungsrichtung vermerken, das ist wesentlich
wichtiger als wichtigtuerisches Denglish "Alu-Plate".
(kuck mal nach was Plate alles heißt)
Überhaupt ist das eine mechanisch problematische Anordnung,
zumindest bei mehr als "Zugluft" hindurch.
Nenne lieber deine Problemstellung, und dann wird man sehen.
Gruß
Georg

_________________
Dimmen ist für die Dummen

BID = 552827

ElektroNicki

Inventar



Beiträge: 6429
Wohnort: Ugobangowangohousen


Offtopic :
Was hastn da für ein Zeichenprogramm?
Die Bilder sehen ziemlich professionell aus


_________________

BID = 552830

photonic

Schreibmaschine



Beiträge: 1301
Wohnort: Zürich, Schweiz


Zitat :


Ich hatte schon die Idee einfach einen Lautsprecher zu zerpfücken,
Leider haben die zu wenig hub und sind mit 0,03% Wirkungsgrad extrem
uneffizient...

Lineare Motoren haben gefühlte 5%(TürKlingel) bis 50% professioneller "Electric Linear Actuator"

Auf dem Bild2 sieht man nur zwei mögliche Strömungs-richtungen
Später sollen es 4 werden
Daher stellt sich die Frage op sich der Lineare Motor auch in einer
Position halten kann, -> Mit kleinen Pulsen hin und her so dass Stab an einer Stelle zuckt?



Deine Betrachtungen zum Wirkungsgrad sind leider nicht sinnvoll. Der ist nur zusammen mit einem Bewegungsprofil definiert. Solange das Teil stillsteht ist der Wirkungsgrad exakt Null. Der von dir angegebene geringe Lautsprecherwirkungsgrad bezieht sich wahrscheinlich auf die Umwandlung elektrisch-> akustisch.

Mit so einem Linearmotor lässt sich die Position nur halten wenn du das Ganze als Servo aufbaust, also mit Regelung und Positionsrückführung. So wird das z.B in Festplatten gemacht. Du brauchst also ein Positionssensor, ein PID-Regler (kann man analog aus OPVs bauen) und eine Endstufe um den Antrieb zu versorgen. Elektrisch würde sich dafür z.B eine locked anti-phase PWM anbieten.

Wie gross soll denn das Ganze werden, und welche Luftgeschwindigkeit und Durchflussrichtung ist zu erwarten? Wird das nur eine Bastelei, oder etwas professionelles?


[ Diese Nachricht wurde geändert von: photonic am  1 Okt 2008 19:56 ]

BID = 552851

spielkind

Gerade angekommen


Beiträge: 14
Wohnort: Zuhause

@perl

Gute idee das mit dem Blech und den Elektromagneten
-> Weniger bewegliche Teile = Besser
-> Blech ist billiger als Alu
-> Kein Problem mehr die Klappe auf einer bestimmten Position festzuhalten

einfacher = besser

-> Danke!!!

Wieviel Kraft ich nachher brauchen werde hängt auch noch
davon ab wie stark die Federwirkung der Klappe ist
Wieviel Luft verdrängt wird und wieviel der Luftstrom(ändert sich)entgegenwirkt
Also für einen ersten Versuch überdimensionieren und messen...

Wird das so funktionieren ? siehe Bild


@GeorgS

Stömungs richtung wurde in diesem Post vermerkt siehe Bild

"Alu-Plate" sollte eigendlich "Alu-Platte"
-> War also kein Denglish sonder nur falsch

Hoher Druck wird nicht nötig sein

Das ganze soll nachher eine Styroporkugel
inder Luft balancieren und zwar ist nur ein
einziger Lürfter erlaubt...
Das ganze Projekt hier zu erleutern sprengt
den Rahmen

Mein Hauptproblem : 4 bis 8 Ohm Widderstand
bei (jetzt) Elektromagneten
Einfach ein Metallstab dann eine Wicklung drum rum
und einen Widderstand in Reihe ... Das kanns doch nicht
Sein... Ich will doch keine Heitzung :(



BID = 552858

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Das ganze soll nachher eine Styroporkugel
inder Luft balancieren und zwar ist nur ein
einziger Lürfter erlaubt...
Das geht sogar ohne Steuerung und Regelung.
Nimm dir einen auf Blasen umgebauten Staubsauger und lass ihn einen runden Strahl nach oben blasen.
Dann legst du den Ball in den Luftstrahl und er wird in einiger Entfernung von der Düse schweben.
Das klappt sogar, wenn der Luftstrahl schräg nach oben geht. Bernoulli sorgt dafür.

_________________
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BID = 552881

spielkind

Gerade angekommen


Beiträge: 14
Wohnort: Zuhause


Zitat :
ElektroNicki hat am  1 Okt 2008 19:43 geschrieben :


Offtopic :
Was hastn da für ein Zeichenprogramm?
Die Bilder sehen ziemlich professionell aus




Professionell !? *grins*

die hab ich mit Google sketchUp (freeware) gemacht
-> das stand auch schon in meinem ersten Post...

@photonic

Wirkungsgrad 0,03% kommt aus Wikipedia bezieht sich auf den Antrieb
Im Lautsprecher wenn ich den Artikel richtig verstanden habe

Das ganze wird nicht alzugroß die konstruktion oben im Bild
wird wohl 5 cm hoch & breit und 8cm lang


@ perl

Natürlich geht das so mit dem Staubsauger
Aber das ganze soll geregelt sein, damit die Kugel
auch nachdem sie abgelengt wird wieder in die Mitte
zurück kommen.
.
.
.
Ich habs jetzt ausprobiert mit dem Staubsauger:
Die Syroporkugel fliegt einfach weg ...
Sie ist zu leicht/ oder der "Staub-bläser" zu stark

edit:
Ich bitte darum mir meine Frage zu beantworten
Wie ich einen Elektromagneten so herstelle das
ich 4 bis 8 Ohm Widerstand an den Beiden Enden
der Wicklung habe

[ Diese Nachricht wurde geändert von: spielkind am  1 Okt 2008 21:11 ]

BID = 552901

Racingsascha

Schreibmaschine



Beiträge: 2247
Wohnort: Gundelsheim
ICQ Status  


Zitat :
Wie ich einen Elektromagneten so herstelle das
ich 4 bis 8 Ohm Widerstand an den Beiden Enden
der Wicklung habe
Dünnen Draht nehmen Werden zwar trotzdem einige Meter werden, aber eine Halbierung des Durchmessers vervierfacht den Widerstand. Allerdings nicht zu dünn, damit du noch genug Windungen für das erforderliche Magnetfeld zusammenbekommst.



_________________
Fnord ist die Quelle aller Nullbits in deinem Computer.
Fnord ist die Angst, die Erleichterung, und ist die Angst.
Fnord schläft nie.

BID = 552905

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach

Man kann das sogar ausrechnen.
Ein Kupferdraht der einen Querschnitt von 1mm2 und einen Widerstand von 1 Ohm hat, ist etwa 57 m lang.
Bei der Dickenangabe von Kupferlackdraht ist die Lackschicht mitgemessen, die erforderliche Drahlänge wird also etwas kürzer ausfallen.

BID = 552912

GeorgS

Inventar



Beiträge: 6450

Hallo Spielkind,
Vergisss den Elektromagneten. Um eine solche
(durch die Strömung) bistabile Klappe umzuschalten,
braucht man viel zu viel Kraft. Und die kannst du nicht
über cm an Luftspalt bewirken.
Eher ginge das mit einem Hubmagneten und einem entsprechenden
Gestänge.

Bevor du dich mit der Steuerung solcher Klappen
befasst, baue doch erst mal Modelle aus Pappe, usw. und
blase den beabsichtigten Luftstrom durch. Dann lernst du,
warum perl von Bernoulli sprach.

Die Kugel, die angeblich nicht auf einem Staubsaugerstrahl
reiten wollte: wie groß war die?
Eines weiß ich positiv: auf dem Auspuff eines 50/60er Jahre
Staubsaugers konnte man Tischtennisbälle sehr stabil
stundenlang halten.
Gruß
Georg
PS.

Zitat :
Blech ist billiger als Alu

Und wie teuer ist Alublech?

_________________
Dimmen ist für die Dummen

BID = 552957

photonic

Schreibmaschine



Beiträge: 1301
Wohnort: Zürich, Schweiz

Zur Materialfrage des Bleches, es ist finanziell komplett egal woraus das Blech ist, solange du nicht Gold oder sowas Ähnliches verwenden willst. Der Arbeitsaufwand des Blechzuschneiders ist das was du bezahlen wirst, das Material kostet so gut wie gar nichts.

Wenn die Sachlage so ist wie du beschrieben hast würde ich das Projekt anders angehen. Wie wäre eine runde Düse in der sich ein kegeliger Körper befindet, der in zwei Achsen verschiebbar ist? So kannst du den Luftstrom sehr einfach steuern. Zwei schnelle Modellbauservos sollten tun was du willst, ohne nachzurechnen schätze ich dass du keine 50 Hz Bandbreite der Regelgrösse benötigst. Schnelle Servos für kreiselstabilierte Heli-Heckrotoren schaffen einen Drehwinkel von 60° innert ca. 0.05 s. Zudem sind sie stark genug dass das bisschen Widerstand durch die Luftströmung vernachlässigbar ist.

BID = 553042

spielkind

Gerade angekommen


Beiträge: 14
Wohnort: Zuhause

@ Racingsascha & perl

Danke ! das war die Info die mir gefehlt hat.


@ GeorgS

Ich bin irgentwie unschlüssig ob ich nun mit Elektromagneten
oder Hubmagnet verfahren soll.

Daher "when in doubt try it out" werde ich mir einen beides bauen...
Ich teste dann mir einer Zugwage Welches system effizienter ist,
und mit einer Lichtschranke welches Schneller ist.
-> der beste Kompromiss entscheidet.

Ein Stück Alu Blech (1000*600*1mm) kostet rund 24€ das selbe format
Blech aus Eisen kostet 9€ da aber 1mm starkes Blech extrem steif ist
brauch ich nur 1/3mm dann kostet es nur 4€ -> Für mich dann 6 mal billiger.

Die Klappen sind schon hergestellt und funktionieren sehr zuverlässig
um den Spalt zwichen der Klappe und dem Kanal zu schließen haben wir Gummiscken
die sich wie eine Ziehharmonika zusammenfaltet drangeklebt.

Die Styroporkugel hat eine Durchmesser von 20cm und wieg nur ein paar Gramm.
Ich glaube dass sie hohl ist.


@ photonic

Die Kostenfrage ist nicht so problematisch.
Ich das Blech einfach gestantzt -> bei 1mm Stärker gehen 20 Bleche auf einmal.

Ich bin mir nicht sicher wie du dir das mit dem Kegel in der Düse vorstellst
Ich habs so vestanden -> siehe Bild.

Ob es nun einfach ist den Kegel in X und Y -Richtung zu vershieben ?
Ich kann es mir nur so vorstellen:
Der Kegel wird von unten mit einem elastischen Stab gehalten.
Die zwei Sevos schieben/ziehen mit jeweils einem Stägel in X und Y- Richtung
und arbeiten so gegen die Federwirkung des Stabes und den Luftstrom.



BID = 553048

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
@ Racingsascha & perl

Danke ! das war die Info die mir gefehlt hat.
Nur wird sie dir nichts nützen, weil das so, wie du es dir vorstellst, nicht funktioniert.


Zitat :
Ein Stück Alu Blech (1000*600*1mm) ...
das selbe format Blech aus Eisen kostet 9€ da aber 1mm starkes Blech extrem steif ist brauch ich nur 1/3mm ...

Geh mal zu einem Betrieb, der mit solchen Blechen arbeitet und fass das mal an, dann wirst du merken, dass auch ein 1mm Blech alles andere als steif ist, sondern schwabbelig.
0,3mm kannst du dir um den Finger wickeln.

Ich denke dein Projekt hat auf diese Weise keinerlei Aussicht auf Erfolg.
Dir fehlen einfach zu viele Kenntnisse und deshalb wohl kannst du das Scheitern auch nicht vorhersehen.


_________________
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Besonders VDE0100; VDE0550/0551; VDE0700; VDE0711; VDE0860 beachten !

BID = 553075

spielkind

Gerade angekommen


Beiträge: 14
Wohnort: Zuhause

@Perl

Also du hast recht dass ich wenig über Meschanik und Physik weis.
Das macht aber nichts da ich die Klappe da nicht entworfen habe.
Ich mache das Projekt nicht alleine.
Die Klappe hat ein Maschienenbaustudent im letzen Semester entworfen...

Ich bin eigentlich der Informatiker der nur die Software für das
ganze Programieren soll, das Problem der Elektotechnik-Student ist
abgesprungen, da ich der Einzige bin der über rudimentäre Kentnisse
über Eletrontechnik verfügt (eher Signaltechnik und Steuerelektronik) , versuche ich hallt die Lücke zu schließen bis jemand besseres gefunden
ist...

Die Klappe (Alu-Version) da ist schon gebaut und funktioniert 1A
Sie hat +-300Hz (Motor mit Kurbel) während 12 Stunden überstanden
ohne heiß zu werden, oder auszufallen. Für eine Testkontruktion mehr
als ausreichend...

Zum Blech:
ich hab hier Blech(Eisen/Alu) von 1mm, 0,5mm 0.3mm
Das 1mm Eisen-Blech ist extrem Steif, wenn eingespannt in den Schraubstock
biegt es sich nur sehr schwer(bei 5 * 8cm & hubmagneten als Ausübende Kraft).
Das 1mm Alu-Blech ist vergleichbar steif wie das 0,3mm Eisen-Blech...

Aussendem soll es ja ein wenig "schwabbelig" sein, denn es wird daraus
kein Schaufelbager oder Tunnelbohrmaschiene gemacht, sodern nur eine mittler Luftzug umgeleitet...

So jetzt werde ich Tests machen ich hab dünnes Kupfer-Kabel gefunden
welches bei 1m&67cm 4Ohm hat das wird jetzt um ein Plastik-rohr gwickelt
und ein Eisenstab wird reingesteck...
Das wird an der Klappe festgemacht und dann sehe ich ob es klappt
Wenn nicht dann wird eben so lange mit Trial & Error verfahren bis es klappt -> Hinterher weis man immer mehr!!


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