Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Fingersimulator mit externer Kraftquelle (pneumatisch?)
Hallo allerseits,
es geht darum folgende Funktion auf einem Geigengriffbrett umzusetzen:
https://www.youtube.com/watch?v=JqEPz98x618&index=12&list=UU3U36uSgAx_ZY0r z1nBe9BQ
Ich wurde auf Schubmagnete verwiesen, allerdings könnten da Platz- und Gewichtsprobleme entstehen.
Alternativ würde ich gerne wissen, welche Ideen ihr habt, um die Kraftquelle extern zu machen, und die Kraft z.B. über dünne Luftschläuche auf die passiven Fingermodule zu übertragen, die man entsprechend platzsparender und leichter bauen kann.
Sobald aber elektroventile ins Spiel kommen, kann man das auch vergessen, weil die glaube ich extrem teuer sind. Das wird dann insgesamt teuerer als eine Meistergeige (die man sich dann stattdessen kaufen möchte).
Meine Idee bisher, Prinzip der hydraulischen Fahrradbremse, aber pneumatisch:
Das Fingermodul ist an einen Schlauch angeschlossen, der an einem Kolben angeschlossen ist, der über einen Schubmagnet betätigt wird. Das System Fingermodul-Schlauch-Kolben ist möglichst luftdicht. Wenn der Schubmagnet aktiviert/deaktiviert wird, vergrößert/verkleinert sich das System Fingermodul-Schlauch-Kolben und es findet am Fingermodul eine translative Fingerbewegung statt. Je größer das Verhältnis von Kolbenvolumen zum Volumen im Fingermodul, umso besser.
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Die Kolben müssen auch locker gleiten können, es darf also keine sehr viel höhere Haftreibung geben, was zu Verzögerungen führt, oder noch schlimmer: Der Kolbenhub reicht nicht aus um die Haftreibung zu überwinden.
Disney Research hat vor ein paar Wochen ein sehr elegantes System zur passiven Kraftübertragung veröffentlich:
http://youtu.be/1ehI2cKi4v0
Hier die Seite dazu: http://www.disneyresearch.com/publication/fluid-soft-actuator/
und hier die Veröffentlichung: http://www.disneyresearch.com/wp-content/uploads/Project_FluidSoftActuator_IROS14_paper.pdf
Gruß
Malte
ich wüsste jetzt nicht, warum das nicht auch mit Lego- oder Fischertechnik Pneumatik möglich sein soll...?
Gerade von Fischertechnik (Knobloch) gibt es elektromagnetische 3/2 Wege-Ventile, aber sowohl die Zylinder und Mechanik sowohl von ft als auch von Lego lassen sich damit verbinden (selber schon gemacht).
Es gibt (schwache) fertige Kompressoren von ft, aber mit Lego lassen sich sehr einfach sehr viel stärkere Kompressoren selber bauen.
Das ist richtig gut, leider sind die Module nicht klein genug, zumindest die im Katalog.
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ich wüsste jetzt nicht, warum das nicht auch mit Lego- oder Fischertechnik Pneumatik möglich sein soll...?
Die arbeiten da glaube ich mit O-ringen, die sind zu träge. Das dauert relativ ewig bis eine Pumpaktion auf der einen Seite oben an der Geige ankommt.
15mm Raster bei ft - Lego ähnlich. Dumm ntl, wenn das zu groß ist :-/
Ja, es müssen sowieso Membranzylinder her, oder Diaphragmazylinder wie im Video, weil die schnell reagieren. Wie ist es möglich die selbst herzustellen? Die von den Firmen angebotenen sind zu groß. Perfekt wären 0.8 cm Durchmesser. Da es sich um wenige Millimeter Hubweg handelt (3mm Abstand, und 3 mm reindrücken = 6 mm), sind Diaphragmen nicht unbedingt notwendig, die haben schon einige cm Hubweg. Sind Membranzylinder die Lösung?
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Das wird jetzt auch etwas durcheinander, aber könnte man im allgemeinen bei den Zylindern (wenn man die selbst baut) Neodymmagnete anstatt Rückholfedern verwenden? Oder andere etwas schwächere Dauermagnete?
Vorteil: FALLS das Feld homogen ist, dann ist die Rückstellkraft konstant. Aber wahrscheinlich ist das schwer anzubringen, weil das Zentrum schon besetzt ist durch die Kolbenstange.
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Denkt ihr es klappt wenn man einen ganz stupiden Membranzylinder bastelt, der einem eingeklemmten Luftballon besteht, der eine Stange reindrückt, mit Rückholfeder etc... Wenn allerdings der durchmesser des zylinders nur 8 mm beträgt, wird der Hubweg der Ballonmembran 3mm nicht überschreiten. Das ist jetzt grob geschätzt, ich kenne nicht die Oberflächenspannung und den Betriebsdruck. Vielleicht wäre es sinnvoller Kondome zu verwenden, also Schnipsel von Kondomgummi. Wenn die keine Löcher kriegen, sollte es klappen.
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Noch eine Idee wäre ein kleiner Faltenbalg etwa so breit wie ein Bleistift, der sich aufbläht.
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Habe gerade die Antwort auf eine Anfrage bei ControlAir erhalten (die typen, die die Diaphragmenzylinder aus dem Video von Disney hergestellt haben): Die kleinsten Durchmesser sind 2,4 cm. viel zu groß.
Ich habe auch mal nach Rollmembranen geguckt und dabei noch diese italiensiche Firma gefunden: http://www.tumedei.it/de/produkte/membranen/verstarkte-membranen-rollmembranen/ hast ja aber vielleicht auch schon gesehen ...
Danke für den link, ich werde mal eine Anfrage senden.
Geistesblitz
17.10.2014, 00:07
Hmm, muss ein weiterer Thread zu diesem Thema sein? So wirds wirklich unübersichtlich...
Das mit dem Lego ist keine schlechte Idee, da gibts auch kleine Zylinder (http://www.steinebauer.de/ebay/shop/technic/technic_0143.jpg) mit 8mm Durchmesser, wenn man die Ein- und Auslasslöcher etwas aufbohrt bekommen die ungeheuerliche Frequenzen (https://www.youtube.com/watch?v=z5VIoT1mQxM) hin. Leider sind die recht teuer als Einzelteile.
Die haben kein Rückstellmechanismus.
Ja, es müssen sowieso Membranzylinder her, oder Diaphragmazylinder wie im Video, weil die schnell reagieren. Wie ist es möglich die selbst herzustellen? Die von den Firmen angebotenen sind zu groß. Perfekt wären 0.8 cm Durchmesser. Da es sich um wenige Millimeter Hubweg handelt (3mm Abstand, und 3 mm reindrücken = 6 mm), sind Diaphragmen nicht unbedingt notwendig, die haben schon einige cm Hubweg.
Ich denke das wäre ein Irrweg. Rollmenbranzylinder sind besser für mäßige Drücke und große Durchmesser geeignet. Ansonsten wird die Membran zu steif. Latexfilme wie bei einem Luftballon, Kondom und Latex-Untersuchungshandschuhe sind nur für den einmaligen Gebrauch geeignet, in einem Zylinder gehen die viel zu schnell kaputt.
Was spricht gegen einen einfachen Zylinder aus einem Metallrohr und einem ohne weitere Dichtmittel eingepassten Kolben z.B. aus POM. Die geringe Undichtigkeit wird man tolerieren können (solange es nicht pfeift). Rückstellung z.B. per Druckfeder im Kolben.
Ja verstehe...Wahrscheinlich gibt es auch keine dünnwandigen Rollmembrane, die den Anforderungen genügen. Gibt es dünnwandige Flachmembrane, die länger halten?
Ich weiß nicht was gegen einen einfachen Zylinder spricht, aber es könnte sein, dass ohne Dichtung der Verlust so groß ist, sodass man Töne nicht lange halten kann.
Zum Thema Rollmembranen:
http://www.pollin.de/shop/dt/MzY5OTY2OTk-/Bauelemente_Bauteile/Pumpen/Luftpumpe_CONJOIN_CJP37_C12A2.html
In solchen Pumpen sind 3 Rollmembran-Zylinder axial angeordnet die mit 3000 Upm oder mehr arbeiten. 8mm Durchmesser, 3mm Hub, der angegebene Druck ist durch die relativ geringe Verdichtung begrenzt.
In solchen Pumpen sind 3 Rollmembran-Zylinder axial angeordnet die mit 3000 Upm oder mehr arbeiten.
Wie kann man sich das vorstellen? Wo finden die Umdrehungen statt?
8mm Durchmesser, 3mm Hub
Wenn das das beste ist, was man mit dieser Größe aus einer Rollmembran machen kann, dann wird das leider nicht klappen, denn 3mm Hub sind viel zu wenig. Für die tiefen Lagen reicht das grade noch so. Ab der ersten Oktave ist der Saitenabstand schon bei 4mm, zudem im Leerlauf auch ein Abstand des Kolbens zur Saite da sein muss.
Ich habe mal die Kräfte gemessen, auf der E-Saite benötigt man die größte Kraft, unterhalb der ersten Oktave sind 2,5 N nötig, danach sollte man auf 3 N übergehen. Je nach Druckfeder einpaar N mehr.
Wie kann man sich das vorstellen? Wo finden die Umdrehungen statt?
Der Motoranker dreht sich, und bewirkt über eine Exzenterscheibe mit gleicher Frequenz einen Hub an den Rollbembranen.
https://www.google.de/search?client=firefox-a&hs=1b4&rls=org.mozilla%3Ade%3Aofficial&channel=np&biw=1106&bih=644&tbm=isch&sa=1&q=rollmembrane&oq=rollmembrane&gs_l=img.12...25718.25718.0.26595.1.1.0.0.0.0.92.9 2.1.1.0....0...1c..56.img..1.0.0.9eoj4K6v-ys
Wenn das das beste ist, was man mit dieser Größe aus einer Rollmembran machen kann
Das nehem ich nicht an, es ist nur ein Beispiel von einer Konfiguration die es mit Motor als Pumpe gibt.
Achso, danke. Wofür sind die dann axial angeordnet? Ich nehme mal an, dass 3 getrennte kleine Zylinder verwendet wurden, um einen halbwg kontinuierlichen Luftstrom zu erzeugen.
Müssten die dann nicht radial um den exzenter herum angeordnet sein?
Mal eine andere Sache:
Wenn der Zylinder einen Außendruchmesser von 8mm hat, dann sollte er höchstens einen Innendurchmesser von 7 mm haben.
Um die Kraft von min 3N auf die Saite auszuüben, benötigt man bei dieser Querschnittsfläche des Hubraums einen Überdruck von etwa 0.7 bar.
Wenn der Schubmagnet einen Hubweg von 1cm hat, dann muss entsprechend der externe Kolben, der von Schubmagneten komprimiert wird,
eine Verkleinerung des Gesamtvolumens um den Faktor 0.55 bewirken.
Angenommen die Schlauchlänge sei 2m mit 4mm Innendurchmesser (Das Volumen im kleinen Zylinder sei vernachlässigbar dagegen).
Daraus folgt dann, dass der Radius des externen Kolbens etwa 2,8 cm ist, und somit der Querschnitt dort etwa um den Faktor 64 größer ist als im kleinen Zylinder.
Daraus folgt dann, dass der Schubmagnet eine Kraft von 192 N ausüben müsste, um 0.7 bar Überdruck im kleinen Zylinder zu erzeugen.
Man bedenke zusätzlich noch die Federkraft.Dann bräuchte man etwa den doppelten Überdruck. Das werden dann locker 300 N.
Falls das wahr ist, müsste man überlegen, auf Wasser umzusteigen, oder etwas mit kleinerer Viskosität als Wasser.
Ist es möglich, einen Druckbehälter auf 2.4bar aufzupumpen, und dann dort pro Schlauch 2 magnetische Ventile zu reservieren:
einer der den Schlauch mit 2.4 bar flutet, und einer, der den Schlauch wieder auf Atmosphäre bringt?
Wie liegen solche Ventile preislich? Hab bei Pollin benutze mit 2,7 bar für einpaar Euros gesehen.
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Nur nochmal alle Möglichkeiten zur Übersicht, geordnet nach Funktionalität:
---Pneumatik mit externen Schubmagneten, kein Schubmagnet schafft 200 N.
Der beste schafft über 1cm Hub 20 N. Falls ich mich nicht verrechnet habe, fällt diese Möglichkeit raus.
---Gleiche Sache mit Wasser, aber Wasser könnte zu viskos sein, um über die Strecke einen schnellen Hub zu erreichen.
Da müssten die Schläuche dicker sein. In diesem Fall sind auch unbedingt Rollmembrane notwendig (oder auch Balge? wie unterscheiden sich Balge von Diaphragmen und Vorteilen und Nachteilen?)
--->Wasser-Luft gemischt als Kompromiss? Wasser um das Kompressionsvolumen zu verkleinern, Luft für die Geschwindigkeit?
---Großer Druckbehälter, auf etwa 2.5 bar aufrechthalten. Magnetventile. Hier wäre auch die Frage, ob es möglich ist, anstatt 2 Magnetventile pro Schlauch nur einen zu verwenden, und über einen Trick zu erreichen,
dass der Schlauch automatisch auf Atmosphäre gelegt wird, wenn das Ventil schließt. Also das der Schlauch im Off-modus immer schön eine Öffnung zur Umgebung hat, die sich sofort schließt, sobald das Magnetventil öffnet? Wahrscheinlich wird es dadurch nicht billiger, aber zumindest weniger aufwendig.
--- Mini-Schubmagnete aus Selbstbau, mit Neodymkern. Das ist wahrscheinlich die kostengünstigste Variante und die einfachste zugleich, aber dafür Knochenarbeit.
--- Schrittmotoren, mit Rollen, was aber zu schlechten Ergebnissen führen wird, wenn die Rollen nicht abgehoben werden beim Lagenwechsel. Normalerweise wird außerdem ein neuer Ton mit einem Fingeraufprall eingeleitet, sodass der vorherige Ton vom neuen besser differenziert wird. Beim menschlichen Spielen "fallen" die Fingerkuppen wie ein Hammerschlag auf die Saiten, üben also kurzfristig ein großes Gewicht aus, und lassen dann (bei wohltrainierten Fingern) sofort los, sodass die Kraft gerade ausreicht, um die Saite runterzudrücken, und gleichzeitig keine unnötige Muskelspannung ensteht.
Geistesblitz
18.10.2014, 17:44
Ich hab fast das Gefühl, dass du da anfängst viel zu kompliziert zu denken. Von den genannten Vorschlägen gefällt mir der mit den selbstgebauten Elektromagneten am besten, da das kompakt zu realisieren sein dürfte und auch machbar. Müsstest mal einen Testzylinder aufbauen, wird wohl trotzdem nicht ganz einfach. Vielleicht ginge es auch mit einem Eisenkern, der bei Stromfluss in den Zylinder gezogen wird und sonst durch eine Feder wieder in die Ausgangslage zurückkehrt. Da üsstest dich aber wohl mal ein wenig mit dem allgemeinen Funktionsprinzip beschäftigen.
Ja, ich habe schon einpaar Kleinteile bestellt um mir endlich mal ein Bild davon zu machen. Ein Nachteil dieser Variante könnte sein, dass das einzelne Modul zu viel Gewicht hat. Ich weiß noch nicht wieviel Draht pro Stück nötig ist, und welchen Durchmesser er haben soll.
Andererseits hängen keine schweren Luftleitungen und Ventile dran.
Wie sollte ich die Spulen am besten Wickeln? Hab jetzt testweise 1mm Kupferlackdraht bestellt, der Neodymstab hat wenn ich mich richtig erinnere einen Durchmesser von 5 mm und 1,5 cm Länge. Das gibt höchstens 3 Lagen für die Spule. Dann muss die Spule möglichst lang sein.
---Pneumatik mit externen Schubmagneten, kein Schubmagnet schafft 200 N.
Der beste schafft über 1cm Hub 20 N. Falls ich mich nicht verrechnet habe, fällt diese Möglichkeit raus.
4mm Schlauchdurchmesser brauchst Du nicht, trotzdem wird das wohl ziemlich schwierig.
---Gleiche Sache mit Wasser, aber Wasser könnte zu viskos sein, um über die Strecke einen schnellen Hub zu erreichen.
Da müssten die Schläuche dicker sein. In diesem Fall sind auch unbedingt Rollmembrane notwendig
Würde ich vermeiden wollen aus der einfachen Lebenserfahrung, dass keine Hydraulik dauerhaft sicher dicht ist. Die nötige Zahl und Kleinheit der Zylinder macht die Sache nicht besser. (Bedenken mit der Viskosität hätte ich nicht).
---Großer Druckbehälter, auf etwa 2.5 bar aufrechthalten. Magnetventile. Hier wäre auch die Frage, ob es möglich ist, anstatt 2 Magnetventile pro Schlauch nur einen zu verwenden, und über einen Trick zu erreichen,
dass der Schlauch automatisch auf Atmosphäre gelegt wird, wenn das Ventil schließt. Also das der Schlauch im Off-modus immer schön eine Öffnung zur Umgebung hat, die sich sofort schließt, sobald das Magnetventil öffnet? Wahrscheinlich wird es dadurch nicht billiger, aber zumindest weniger aufwendig.
Wenn man Zylinder mit Federrückstellung verwendet nimmt man normalerweise ein 3/2 Wegeventil pro Zylinder. Hat 3 Luftanschlüsse und 2 Schaltstellungen, daher der Name. In Ruhestellung ist der Zylinder mit Atmosphäre verbunden, in Arbeitsstellung mit dem Druckluftreservoir. Die Ventilbenennungen sind für Hydraulik und Pneumatik (Überbegriff: Fluidtechnik) gleich, sicherlich findet man eine Einführungsvorlesung oder ähnliches online.
Schrittmotoren (http://www.rn-wissen.de/index.php/Schrittmotoren), mit Rollen, was aber zu schlechten Ergebnissen führen wird, wenn die Rollen nicht abgehoben werden beim Lagenwechsel.
Abheben wäre nur ein zusätzlicher Freiheitsgrad, dann sind es eben 2 Motoren pro Saite (oder ein Motor und ein Hubmagnet/Pneumatikzylinder). Ob es aber unbedingt Schrittmotoren sein müssen (laut, schwer)?
Abheben wäre nur ein zusätzlicher Freiheitsgrad, dann sind es eben 2 Motoren pro Saite (oder ein Motor und ein Hubmagnet/Pneumatikzylinder). Ob es aber unbedingt Schrittmotoren (http://www.rn-wissen.de/index.php/Schrittmotoren) sein müssen (laut, schwer)?
OK, aber Schrittmotoren deshalb, weil mir gesagt wurde, dass nur durch sie eine fehlerbehaftete Positionsmessung nicht erforderlich ist. Lautstärke und Gewicht werden natürlich stören, aber 40 Minischubmagnete sind auch nicht leicht.
Da fällt mir grade noch ein totschlagendes Argument ein, warum diese Methode nicht funktionieren kann.
Beispiel an einer schnellen Tonleiter auf einer Saite, in der ersten Lage, also einfach nur die ersten 5 Töne (Leersaite + 4 Finger): Zunächst einmal ist es schwierig hohe Geschwindigkeiten zu erreichen.
Das Ding muss mit Highspeed an die richtige Position, Vollbremsung machen, Pneumatikzylinder aktivieren, wieder deaktivieren.. sobald der Kolben oder die Rolle nicht mehr auf die Saite drückt, zum nächsten Ton beschleunigen usw.
Ich kann mir nicht vorstellen, dass wir mit dieser Methode 5 Töne pro Sekunde raushauen können. Selbst wenn die Motoren so schnell sind, würden diese hohen Beschleunigungen die Geige heftig zum Ruckeln bringen.
So, jetzt kommt das Große Problem dazu, dass z.B. der alte Ton nicht mehr gehalten wird, während der neue angespielt wird,... so entstehen kurze luftige Lücken. Beim menschlichen Spiel würden nämlich die alten Finger liegenbleiben.
Mit den anderen Methoden kann man die alten Töne noch eine Weile liegen lassen, es reichen ja 2.
Also ich würde sagen, dass die Schrittmotorvariante rausfällt. Die reine-Luft-Variante fällt raus wegen den hohen Kräften.
Würde ich vermeiden wollen aus der einfachen Lebenserfahrung, dass keine Hydraulik dauerhaft sicher dicht ist.
Würde das klappen, wenn man den Schlauch nur mittig mit Wasser füllt, also dass sich etwas Luft nur an den Enden befindet, das Wasser aber nicht hoch bis an das geigenseitige Ende kommt?
So hätte man den Kompressionsraum reduziert. Vielleicht reichen dann 20 N. EDIT: Aber dafür kommt das Gewicht des Wassers hinzu. Also auch nix.
Wenn man Zylinder mit Federrückstellung verwendet nimmt man normalerweise ein 3/2 Wegeventil pro Zylinder. Hat 3 Luftanschlüsse und 2 Schaltstellungen, daher der Name. In Ruhestellung ist der Zylinder mit Atmosphäre verbunden, in Arbeitsstellung mit dem Druckluftreservoir.
Gibt es die für mäßige Drücke günstiger? Die die für Drücke bis 10 bar ausgelegt sind, sind zu teuer.
Geistesblitz
18.10.2014, 19:35
Hydraulik mit Luft ist Murks, da kannst gleich Pneumatik nehmen.
Schrittmotoren können schon recht schnell sein, kommt eben auf den Motor an. In deinem Fall würde ich eh eher Zahnriemen anstelle von Gewindespindeln nehmen, da damit wesentlich höhere Geschwindigkeiten möglich sind. Wird allerdings schwierig, die Motoren passend anzuordnen, eventuell zwei am Kopf und zwei am anderen Ende des Halses.
Wegen den Elektromagneten: 1mm Kupferlackdraht ist ungünstig, da bräuchtest massiv viel Strom um auf die richtige Kraft zu kommen. Günstiger ist es da, einen dünneren Draht zu nehmen und den öfter um das Rohr zu wickeln (paar hundert Wicklungen). Allerdings erhöht sich dadurch auch die Induktivität, dass System wird also etwas träger, sollte aber noch im Rahmen liegen. Was weiterhin wichtig ist, ist eine vernünftige Kopplung des Magnetfelds, allerdings kenn ich mich damit nicht so richtig aus. Wahrscheinlich würds aber auch schon so einigermaßen gehen.
Übrigens: Danke für die bisherigen Ratschläge
Was weiterhin wichtig ist, ist eine vernünftige Kopplung des Magnetfelds
Meinst du damit, dass benachbarte Spulen gegeneinander abgeschirmt werden sollten, sodass keine Gegeninduktivität entsteht?
Wie ist es eigentlich mit der Rückholfeder, wird die das Magnetfeld stark beeinflussen (falls diese Innen verbaut wird)? gibt es da unmagnetische Varianten?
Wäre es sogar von Vorteil, anstatt unzählige Federn zu verwenden, einfach durch jede Spule einen umgekehrten Leerlaufstrom durchlaufen zu lassen, der den Neodym oben hält? Falls dadurch nicht der Neodym auf Dauer entmagnetisiert wird. Und falls dann noch hohe Geschwindigkeiten möglich sind.
Die Teile sind noch nicht angekommen, sodass ich mal was testen könnte, aber ich hätte da noch eine neue Idee, die direkte Kraftübertragung nutzt, für den Fall, dass man so einfach keine 6 N hinbekommt.
Keine Rückholfeder benutzen, sondern eine Art Potentialberg , das zunächst eine Barriere darstellt, aber bei ausreichender Kraft umklappt,
und die Barriere überwunden wird, so als würde man einen Berg überwinden und auf der anderen Seite frei runterbrettern.
Etwa so wie dieser Wabbelton, wenn man eine Blechplatte odersowas mit der Hand in Normalrichtung schwingt, da kommt so ein Wabbeln jedesmal wenn die Platte den Nulldurchgang durchläuft.
Vielleicht reicht da in unseren Fall ein dünner Blechstreifen, der allerdings länger ist, als der Platz im Zylinder, sodass er entweder nach oben oder nach unten ausschlagen muss (bildlicher gesprochen, sich umstülpt, fast schon wie eine Rollmembran die übersteuert wird). Jetzt muss irgendwie noch der Neodymstab an den Scheitelpunkt des Blechstreifens fixiert werden, Superkleber? Laserwelding(dazu hätte ich Zugang)? Laserschweißen erzeugt allerdings auch hohe Temperaturen, die entmagnetisieren können.
Falls das klappt, benötigt man auch keine ständig durchflossene Spule um einen Ton zu halten. Allerdings muss man um den Ton loszulassen, das Ding wieder zurückklappen.
So, wie soll jetzt dieser Potentialwall überwunden werden? Coilgun. Jedes Fingermodul kriegt seinen persönlichen Kondensator. Ein Charger sorgt dafür, dass alle Kondensatoren sehr schnell betriebsbereit sind. Ich weiß noch nicht wie ein Charger funktioniert, aber ich weiß dass es möglich ist, riesige Kondensatoren zuverlässig und schnell aufzuladen. Es gibt Pulslaser, wo es kaum einen Unterschied macht, mit welcher Frequenz gepulst wird, die einzelne Pulsleistung nimmt nicht ab, nur weil die Pulsfrequenz gesteigert wird. D.h. also, dass die Kondensatoren immer voll gehalten werden.
Um für die Geige einen 5Hz Triller erzeugen zu können (1 Ton hält, während ein höherer mit 5 Hz trillert, hört sich an wie 10 Hz), benötigt man einen Charger, der den Kondensator eines Moduls innerhalb von 100ms betriebsbereit macht.
Warum sollte das nicht klappen?
Im Prinzip funktioniert der Charger ja so, dass der Kondensator, der z.B. für 300 Volt ausgelegt ist, kurzfristig eine viel höhere Spannung abbekommt, wahrscheinlich durch einen Sperrwandler, und einfach die Ladeleistung dadurch extrem hoch ist. Bevor 300 Volt erreicht sind, hört die Laderegelung auf. Idealerweise möchte man einen 300 Volt Kondensator mit weitaus höherer Spannung aufladen, und bevor 300 V erreicht sind stoppen. Warum macht man das nicht so? Einfach ein Hochleistungsnetzteil mit hoher Spannung nehmen, und kurz vor 300 Volt vom Kondensator trennen? Sind die Ladezeiten dann zu kurz um das zu regeln?
ALSO:
Es gab nicht viel Zeit um mit großer Sorgfalt an die Sache heranzugehen, aber bisherige Überlegungen und Versuche führen zu folgenden Schlussfolgerungen:
Ich habe zwei selbstgewickelte Spulen getestet, mit Neodymkern, eine mit etwa 100 Windungen, und eine mit mehr als 200 Windungen.
Das Netzteil ist ein 23 Watt Stabilisator bei 12 Volt, wobei das, was hinten rauskommt nicht wirklich stabil war...
Also man hat ein sehr starkes Ruckeln des Neodymstabes gemerkt (das müssten 100 Hz gewesen sein, vom Klang her...),
vorallem an den Orten mit maximaler Kraft. Beim aufsetzen auf den Geigenhals bzw. auf eine Saite ist dieses Ruckeln sehr laut geworden, wegen des Klangkörpers.
Darüberhinaus hat die Kraft noch nicht ausgereicht, um (sogar ohne Rückhaltefeder) die Saite zuverlässig runterzudrücken.
Die Spulen wurden außerdem schnell heiß, und langsam kalt , was man bei dieser Kompaktheit eigentlich hätte voraussagen können.
Ich schätze mal, dass man bei 400 Windungen, und einem etwas besseren Netzteil auf jeden Fall die Saite im Griff hat.
Jetzt kommt nur noch die Sache mit der Rückhaltefeder. Die müssen stark genug sein, damit wir schnell zurückkommen,
allerdings sind die Federn aus Kugelschreibern schon meiner Meinung nach zu viel für so eine kleine Spule... aber genau solche Beschleunigungen braucht man.
Also ich schätze mal, dass man etwa 800 Windungen benötigt (ausgehend vom selben Strom--> d.h. doppelte Wattzahl---> doppelte Wärme).
Mein Vorschlag wäre folgender, und ich würde mich freuen wenn sich das jemand kritisch zu Gemüte führt:
Ich hab jetzt einfach ne grobe Skizze gemalt, ich hoffe man kann was erkennen.
29276
Die pseudo-Potentialkurve ist aufgrund des Gravitationspotentials etwas nach rechts geneigt, und so auch das Plateau. Das ist allerdings bei höchstens 10g Gewicht der beweglichen Teile eher vernachlässigbar.
Vorteil ist es, eine ausreichende Kraft zur Verfügung zu stellen (Neodymring hat 400g+ Haltekraft), und das ohne einen Dauerstrom! Yeah!
Ein Problem dabei ist:
Wie kriegt man den Kolben über den Potentialwall drüber hinweg (ohne dass die Spule explodiert)? also rein rechnerisch wird geht der maximale Energieunterschied nicht 2 J überschreiten,
denn solche Ringmagnete haben höchstens eine Haltekraft von 1 kg, und die Reichweite des Feldes ist begrenzt.
Ist es richtig überlegt wenn wir das Plateau möglichst klein halten, damit nicht noch zusätzlich kinetische Energie nötig ist,
um die Plateaustrecke (im schlimmsten Fall gegen die Gravitation) zu überwinden?
Die Spule muss einerseits diesen Energieunterschied liefern, und gleichzeitig im ersten Moment genug Kraft bereitstellen.
Die Maße des beweglichen Magneten, der Spulenlänge und der Schachtlänge müssen also so stimmen,
dass die Spule in dem Moment wo der bewegliche Magnet oben klebt, genau maximale Kraft liefert.
Da hätte ich wie angedeutet an Charger und Kondensatoren gedacht. Wie seht ihr das? Ist es neben der Konstruktion auch möglich, das elektrotechnisch umzusetzen?
Es geht um schnelle Schaltzeiten. Wenn der Finger auf die Saite fällt, sollte er potentiell spätestens nach 100ms wieder abgehoben werden können.
Da die Spule einen großen Widerstand hat, denke ich nicht dass Eigenschwingungen zum Problem werden, allerdings hat die Spule dann auch eine große Induktivität, sodass sich das Feld zu spät aufbaut.
Ideal wäre kritische Dämpfung.
EDIT:
Also meine Frage war eigentlich nicht konkret, aber ich wollte wissen ob es
sich nach eurer Einschätzung lohnt, diese Konstruktion umzusetzen, und
ob die elektrotechnischen Herausforderungen nachher auch zu bewältigen
sind.
EDIT: Es gibt sogar ein Fachwort dafür : Bistabil :cool:, die waren wohl etwas schneller: http://www.mannel-magnet.com/index.php/hubmagnete/bistabile
Darf die Mechanik auch den
Geigenhals umschließen? Falls ja so könnte man sich mehr Platz für käufliche Elektromagnete verschaffen. Siehe eine Gitarre:
http://m.youtube.com/watch?v=bZUEv25MzS4
Gruß Matze
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