Schwebende Kugel an E-Magnet

[Bluesmash]

Hallo Zusammen!

Ich plane gerade eine Magnetschwebe Kugel wie sie an vielen Orten als Schwebende Weltkugel angeboten werden....
http://www.geschenkbox.de/popup_imag...pID/17/imgID/0

was mir momentan noch fehlt ist der Sensor um die Position(Höhe) der Kugel festzustellen...

Ich denke ein Sharp ist dazu zu langsam (interne Wandlungszeit 20ms)
der CNY70 hat eine zu kleine Reichweite und ist Empfindlich gegen umgebungslicht...
was ich schon gesehen habe, dass ein Hallsensor benützt wird und damit der Abstand zum Magnet auf der Kugel gemessen wird... wird aber schwierig da etwas vernünftiges zu Messen da ja das Magnetische Feld des E-Magnet ständig verändert wird...
Am liebsten hätte ich ein Sensor, welchen ich im Sockel unter der Kugel oder oben unter dem E-Magnet Positionieren könnte...

hat da jemand ne idee?

gruss bluesmash

[SprinterSB]

Ist es nicht möglich, den E-Magneten selbst dafür einzusetzen, etwa durch kurzzeitige Fehlbestromung zur Induktivitätsmessung?

Damit würdest du nicht auf den Abstand einregeln, sondern auf die Induktivität.

[Bluesmash]

hab das jetzt nicht ganz verstanden... wie soll das genau funktionieren?

[SprinterSB]

Der E-Magnet zieht die Kugel an. Der E-Magnet wird mit einer PWM angesteuert, um Kontrolle über die Kraft zu haben.

Bei der Annäherung der magnetishcen Kugel an den E-Magneten ändert sich die Induktivität des E-Magneten. Diese Änderung wird zB auch in sensorlosen EC-Motoren zur Positionsbestimmung des Rotors verwendet, um den Motor richtig bestromen zu können.

Dazu wird in der off-Phase der PWM ein Strom auf die Induktivität (E-Magnet, Motor-Wicklung, ...) gegeben und die Steilheit des Stromanstiegs gemessen. Diese Anstiegszeit ist ein Maß für die Induktivität und damit für die Position (Rotorstellung, Kugelabstand, ...)

Das Bestromungsintervall wird dabei entweder so kurz gewählt, daß die entstehende Mehrkraft keine nennenswerte EMK bewirkt, oder der folgende PWM-Zyklus wird entsprechend verkürzt um die Mehrkraft zu kompensieren.

In Theorie und Praxis funktioniert das alles ganz gut, man brauch allerdings einen recht fixen ADC, den man mit der PWM synchronisieren kann.

[Bluesmash]

hmm... hört sich recht kompliziert an... obwohl es schon intressant wäre, da man keinen externen sensor benötigt...
ich möchte das ganze mit einem AVR und in Bascom realisieren... diese kombination ist wohl zu langsam um in den pwm pausen noch schnell die induktivität zu messen...
ideal wäre ein is471 mit analogem ausgang... gibt es sowas?

gruss bluesmash

[Minifriese]

Moin!
Weiß nicht, ob die das auch mit PWM machen, aber das oben beschriebene Prinzip wird jedenfalls bei BEROs (Berührungsloser Endschalter mit Rückgekoppelter Oszillation) verwendet. Die benutzt man, wie der Name schon sagt, meist als Endschalter, wenn geprüft wird, ob ein Metallteil (z.B. Stößel eines Hydraulikkolbens) an einer bestimmten Stelle ist.

Vielleicht läßt sich da über google das Funktionsprinzip noch genauer herausfinden...
Nils

[Bluesmash]

ich denke ich werde mal ein paar versuche mit der Strommessung machen...
ich werde einfach mal in verschiedenen entfernungen ein metallteil positionieren und den stromanstieg mit nem AVR aufzeichnen. für den versuch hab ich hier ne spule aus nem alten 24V schütz mit 72Ohm...
welche spannung sollte ich für die Messung verwenden? einfach mal mit 5V probieren? oder weniger?
und mit welcher zeit muss ich etwa rechnen um den stromanstieg deutlich zu sehen? 200-300us?

[SprinterSB]

Für den Anstieg gilt

ΔI = U/L·Δt

Dies ist eine Annäherung an die e-Funktion (Linearisierung) für kleine Zeiten und unter Vernachlässugung des Wicklungswiderstands R, also für Ströme die klein sind gegenüber I=U/R.

[Bluesmash]

ich habe jetzt mal auf die schnelle ne quick&dirty messung des stromanstiegs der spule gemacht und in excel dargestellt... ich habe direkt am strommesswiderstand gemessen, bei gelegenheit muss ich mal noch nen verstärker dazwischen schalten um die auflösung zu erhöhen... aber man erkennt schonmal nen unterschied

blau: spule frei ohne metall
gelb: spule mit metall (schraubendreher) und 2mm kunststoffspalt dazwischen
rot: spule mit direktem metall (schraubendreher) davor

was haltet ihr davon? lässt sich damit etwas anfangen?

y-achse: strom in mA

Bild hier  

[Herkulase]

Aber ob der unterschied zwischen 68 und 70 uA so sehr ins gewicht fällt ?