Elektromagnet Überwachung

[nikolausi]

Hey

Ich will in meinen Roboter einen Elektromagneten einbauen z.B. ITS-MS-2520. So nun zu meiner Frage ist es möglich festzustellen ob an dem Elektromagneten etwas haftet z.B. eine Eisenplatte oder ein anderer Magnet? Verändert sich die Stromaufnahme wenn der E-Magnet etwas erwischt hat oder ist das gar nicht möglich zu messen?

lg Nikolausi

[Furay]

Hallo,

theoretisch kannst die über die Stromaufnahme erkennen ob ein (magnetisch leitendes) Objekt sich im Magnetfeld befindet.
Metalle Leiten Magnetfelder besser als Luft, somit ändert sich der magnetische Gesamtwiderstand, was zu folge hat das die auch die Stromaufnahme verändert.

Beispielsweise arbeiten induktive Näherungssensoren nach diesem Prinzip.

Jedoch ändert sich der Strom schon wenn das Objekt ins Magnetfeld eintritt.
Ob das Objekt am Magneten haftet, kommt auch auf die Bauform deines Magneten an, sowie auf das Material des Objektet selber.

Grüße

[Besserwessi]

Die Änderung der Stromaufnahmen durch etwas am Magneten hat man aber nur bei Wechselstrom, nicht beim Betrieb mit Gleichstrom. Mit Gleichstrom hat man nur einen kurzen Effekt wenn sich der Gegenstand auf den Magneten zu bewegt.
Wenn der Angezogene Gegenstand dann auch noch leitend ist, hat man 2 gegenläufige Effekte: Durch den Magnetismus erhöht sich die Induktivität und der Wechselstrom würde sinken. Durch die Leitfähigkeit und die damit verbundenen Wirbelströme kann die Induktivität abnehmen.

Wenn man den Magneten per PWM ansteuert könnte man eventuell feststellen ab da was anhaftet - besonders stark wird das Signal aber nicht unbedingt sein.

[nikolausi]

Was für eine frequenz wird das PWM Signal haben müssen damit damit man ein angezogenes Objekt erkennen kann?

[Besserwessi]

Die PWM-Frequenz würde ich so bei etwa 1-10 kHz wählen, hängt aber von der Induktivität der Spule ab. Die Frequenz kann man aber auch später leicht per Software verändern. Die ansteurung per PWM ist schon deshalb sinnvoll, weil man so die Spule zum Anziehen kurz mit viel Strom (z.B. 150-200% des Nennstromes) betreiben kann und dann zum halten auf z.B. 75% des Nennstromes zurückgehen kann. Für die Objekterkennung wird man da wohl ein Oszilloskop brauchen um das Signal (Strom beim PWM) an zu schaun. Die Auswertung wäre z.B. über den analogen komperator und eine Shunt möglich, indem man schaut wie lange es braucht bis der Strom unter eine gewisse schwelle (z.B. 50% des normalen Stromes ) gefallen ist.

[nikolausi]

Ich versuche mir grad die Kraft eines Elektromagneten auszurechnen muss aber irgendwie falsche Formeln verwenden da die Kraft viel zu groß wäre.
Ich rechnet mit http://upload.wikimedia.org/math/b/0/7/b07fb6c2b4e806d2c38eeeb43d303dd4.png und dann weiter mit F=1/2*B²/u0*A
für I hab ich jetzt mal 0.1A genommen und für l 0,03m aber ich komm auf einen Wert von über 62kN der sicher falsch ist.
Welche der Formeln ist falsch?

[Besserwessi]

Für sich genommen ist keine der Formel so wirklich falsch. Nur darf man die nicht zusammen nutzen, denn die ersten beiden gelten für einen geschlossenen Ringkern, und die letzte für einen magnetischen Kreis mit Luftspalt. Ein Elektromagent in Stabform ist dann noch was ganz anderes - da passt nur der erste ganz allgemeine Teil, wobei man mit dem H da schon aufpassen muss.

[nikolausi]

Wie berechne ich mir einen Elektromagnet in Stabform? Ich finde keine Formeln für einen Elektromagnet in Stabform.
http://upload.wikimedia.org/math/b/0/7/b07fb6c2b4e806d2c38eeeb43d303dd4.png
Diese Formeln gelten nicht nur für einen geschlossene Ringkern soweit ich weiß.

[Besserwessi]

Für einen Magneten in Stabform wird der Faktor µr modifiziert. Das kann man z.B. mit einem Entmagnetisierungsfaktor beschreiben. Der Faktor wo jetzt µr steht kann dann nicht größer werden als eine von der Geometrie abhängige Größe. Wenn ich mich richtig erinnere war das für einen Stab etwas wie Länge / Durchmesser.

Die Formel B= µr µ0 * H ist schon allgemein, nur ist da das H nicht so einfach zu berechnen, wenn der Magnetische Kreis inhomogen ist.

H = I*n/ L gilt nur für eine sehr lange Spule (ohne Kern) oder halt einen geschlossenen Kern mit Umfang L. Sonst gilt da allgemeiner das das geschlossene Wegintegral über H gleich dem Strom im inneren ist. Bei einem nicht geschlossenen Kern ist dann das H Feld in der Luft deutlich größer als das im Kern. Für den Stab wird es etwas komplizierter, weil die Feldlinien auseinander laufen.

Einigermaßen einfach läßt sich noch eine fast geschlossener Kern mit kleinem Luftspalt berechnen: da wird dann µr/L ersetzt durch 1 / ( L1/µ1 + L2/µ2 +...), wobei L1,L2 die Teillängen sind, und µ1,µ2 die Permeabilitäten der Teile. Da überwiegt dann schnell der Luftspalt, und der Kern gibt einem nur mehr Platz für die Windungen.