Forum: Markt Steuerung eines Elektromagneten *AUFTRAG*


von Fabian *. (fabian_j)


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Hallo!

Da ich leider absolut keine Ahnung von sowas habe suche ich, für ein 
Projekt in welchem ich eine Art Luftpumpe bauen möchte, jemanden der mir 
gegen Bezahlung folgendes umsetzen kann:

Projekt-Kurzbeschreibung:

Ein Elektromagnet stößt einen Kolben in einen Zylinder um dadurch für 
kurze Zeit eine bestimmte Menge an Druckluft zu generieren.


Details:

Ich habe einen speziellen 12V/24V Hub/Druckmagneten bauen lassen welchen 
ich gerne 'computergesteuert' ansteuern lassen möchte. Es handelt sich 
um einen Zylindermagneten mit 4 separaten Spulen um den Tauchkern auf 3 
verschiedenen Positionen halten zu können.

Ich benötige nun eine Steuerung mit welcher man die Spule so ansteuern 
kann, das sie von den jeweiligen Positionen anfangen zu drücken. (siehe 
beiliegende eben mal schnell in Paint gemachte Skizze :D) Endlage ist 
immer die Position 1.

Sobald Position 1 erreicht ist, soll die Spule umgepolt werden und der 
Tauchkern soll innerhalb von Millisekundenbruchteilen durch die 
Magnetkraft wieder in die zuvor programmierte Position zurückfahren. 
Direkt wenn der Tauchkern die zuvor programmierte Position erreicht hat, 
muss die Umpolung wieder stattfinden, damit der Kern beim Betätigen 
eines Tasters direkt wieder in Pos.1 schießen kann/könnte.

Gleichzeitig hätte ich gerne das für den Moment in dem der Kern 
rausschießt der Elektromagnet übersteuert wird um eine möglichst hohe 
Geschwindigkeit und viel Kraft aufzubringen. Beim Einfahren des Kerns 
ist nur geringe Energie nötig da kein hoher Luftwiderstand vorhanden 
ist. In den jeweiligen programmierten Anfangsposition ist natürlich auch 
nur geringe Haltekraft/Energie notwendig.

Wenn es technisch machbar ist, wäre auch eine Intervallschaltung 
interessant, so das der Kern beim einmaligen Betätigen des Tasters z.B. 
fünf Hübe nacheinander ausführt und dann wieder in die zuvor 
programmierte Position zurückfährt und verharrt.
Diese Intervallschaltung sollte dann jedoch auch für absolute Laien 
individuell anpassbar sein. z.B. durch eine digitale Kontrolleinheit auf 
welcher man die Intervalle einstellen kann oder ähnliches.
Eine Temperaturüberwachung welcher den Magneten für die Dauer der 
Abkühlung abschaltet, sollte er sich überhitzen, wäre auch super! :)

Als Stromquelle sollen 11,1V (ggfs. höher) LiPo/LiFe-Akkus dienen, 
welche bekanntermaßen kurzzeitig hoch Ströme leisten können. Da diese 
natürlich nicht nach 10min leer sein sollten, sollte das ganze System 
natürlich 'stromsparend' eingestellt werden, insofern überhaupt 
möglich...

Ich hoffe man versteht mein Anliegen, ansonsten beantworte ich natürlich 
jederzeit Fragen oder versuche mich irgendwie anders(besser) 
auszudrücken. :D

Ich würde mich über 'Angebote', Ideen zur Umsetzung/Machbarkeit usw. 
sehr freuen!

Was wohl noch sehr interessant zu erwähnen ist, das nur ein begrenztes 
Platzangebot für die Steuerung vorhanden ist. Also je kleiner und 
kompakter desto besser. ;)

Ich danke euch bereits jetzt!! :)

von H.Joachim S. (crazyhorse)


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>innerhalb von Millisekundenbruchteilen

Sportlich.

von Fabian *. (fabian_j)


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H.Joachim Seifert schrieb:
>>innerhalb von Millisekundenbruchteilen
>
> Sportlich.

Das sollte jetzt keine explizite Zeitangabe sein. Ich mein halt nur 
'direkt' ohne großen Aufenthalt in der Endlage. Sollte halt zackig 
gehen.^^

von Test (Gast)


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Wieviel willst du ausgeben ? Wie sind die Spezifikationen ? Wieso machst 
du es nicht selber ? Da sollte ja selbst ein arduino reichen......

von Schreiber (Gast)


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Fabian ***** schrieb:
> Da ich leider absolut keine Ahnung von sowas habe suche ich, für ein
> Projekt in welchem ich eine Art Luftpumpe bauen möchte, jemanden der mir
> gegen Bezahlung folgendes umsetzen kann:

Fast alles kein Problem, aber was darfs kosten?
Inklusive Prototypenbau und Erprobung dürfte das in einigen Tagen zu 
schaffen sein, als Tagessatz für einen Studenten kann man etwa 200€ 
rechnen.


Fabian ***** schrieb:
> Sobald Position 1 erreicht ist, soll die Spule umgepolt werden und der
> Tauchkern soll innerhalb von Millisekundenbruchteilen durch die
> Magnetkraft wieder in die zuvor programmierte Position zurückfahren.
...das ist das einzige was nicht mit vertretbarem Aufwand möglich ist.

von Schreiber (Gast)


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Fabian ***** schrieb:
> H.Joachim Seifert schrieb:
>>>innerhalb von Millisekundenbruchteilen
>>
>> Sportlich.
>
> Das sollte jetzt keine explizite Zeitangabe sein. Ich mein halt nur
> 'direkt' ohne großen Aufenthalt in der Endlage. Sollte halt zackig
> gehen.^^

dann sollte man das auch so schreiben!!!

von Fabian *. (fabian_j)


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Test schrieb:
> Wieviel willst du ausgeben ?

Da was es kostet. Das ich das nicht für 20,- EUR bekomme ist mir klar :D


> Wie sind die Spezifikationen ?

Welche genau?


> Wieso machst du es nicht selber ?

Ich bin in der Hinsicht absoluter Laie und habe überhaupt gar keine 
Ahnung wie man das machen müsste. Vermutlich müsste ich mich erstmal 
etliche Monate/Jahre in die Materie einlesen. O.o

von Fabian *. (fabian_j)


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Schreiber schrieb:
> Fabian ***** schrieb:
>> H.Joachim Seifert schrieb:
>>>>innerhalb von Millisekundenbruchteilen
>>>
>>> Sportlich.
>>
>> Das sollte jetzt keine explizite Zeitangabe sein. Ich mein halt nur
>> 'direkt' ohne großen Aufenthalt in der Endlage. Sollte halt zackig
>> gehen.^^
>
> dann sollte man das auch so schreiben!!!

Denke das geht auch freundlicher :P

Was für eine Schaltfolge wäre denn eurer Meinung nach maximal möglich?
20 Schaltungen pro Sekunde? Also so das der Kern bei Dauerbetätigung des 
Tasters innerhalb einer Sekunde 20x die Position 1 erreicht?

: Bearbeitet durch User
von MaWin (Gast)


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Fabian ***** schrieb:
> Sobald Position 1 erreicht ist

Woher soll die Schaltung das wissen ?
Gibt es dort Lichtschranken oder ähnliches (auch Position 2, 3, 4) ?

Fabian ***** schrieb:
> Gleichzeitig hätte ich gerne das für den Moment in dem der Kern
> rausschießt der Elektromagnet übersteuert wird um eine möglichst hohe
> Geschwindigkeit und viel Kraft aufzubringen.

Ja, Elektromagnete bauen ihr Feld schneller auf, wenn man sie mit 
überhöhter Spannung betreibt, eben bis zu was die Isolation aushält, 
auch bis 1000V. Für welche Isolationsspannung und welchen (Dauer)Strom 
sind denn deine Spulen ausgelegt ?

Fabian ***** schrieb:
> Beim Einfahren des Kerns
> ist nur geringe Energie nötig da kein hoher Luftwiderstand vorhanden
> ist.

Nun ja, er fliegt und wodurch wird er abgebremst ? Knallt er an den 
Anschlag oder soll der Magnet ihn stoppen ? Wenn man stoppen muss, muss 
man vorher bremsen um eine zielgenaue Landung zu machen,. Dazu muss man 
die Masse und Reibung wissen, und die zu leistende Arbeit. Ist "kein 
hoher Luftwiderstand" immer gleich oder cschwankt das ? Wenn es 
schwankt, wie soll man vor dem bremsen wissen, wie strak man selbst (per 
Magnet) bremsen muss und wie sehr die Luft ihn diesmal bremst ?

Fabian ***** schrieb:
> Eine Temperaturüberwachung welcher den Magneten für die Dauer der
> Abkühlung abschaltet, sollte er sich überhitzen, wäre auch super! :)

Ja hast du denn Sensoren in die Spulen einwickeln lassen ? Aussen messen 
bringt wenig.

Fabian ***** schrieb:
> Sobald Position 1 erreicht ist, soll die Spule umgepolt werden und der
> Tauchkern soll innerhalb von Millisekundenbruchteilen durch die
> Magnetkraft wieder in die zuvor programmierte Position zurückfahren.
> Direkt wenn der Tauchkern die zuvor programmierte Position erreicht hat,
> muss die Umpolung wieder stattfinden

Irrtum, Mechanik reagiert nicht sofort, man muss VORHER einschätzen wann 
man die Spannung zurücknehmen muss, es muss per PID Regler die Lage 
berechnet werden.

von Test (Gast)


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Die Schaltfrequenz ist vom mechanischen Aufbau abhängig und der zur 
Verfügung stehenden Stromversorgung und Kühlung...
Erzähl uns doch erstmal wieso du das so lösen willst....evtl gibt es 
dafür andere, bessere Lösungsansätze...

von Schreiber (Gast)


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Fabian ***** schrieb:
> Test schrieb:
>> Wieviel willst du ausgeben ?
>
> Da was es kostet. Das ich das nicht für 20,- EUR bekomme ist mir klar :D

vorsichtig geschätzt 500-1000€ wenn man es von einem Studenten machen 
lässt

Bei gehobenen Anforderungen und/oder Beauftragung eines Ingenieurbüros 
kanns auch teurer werden.

von Fabian *. (fabian_j)


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MaWin schrieb:
> Woher soll die Schaltung das wissen ?
> Gibt es dort Lichtschranken oder ähnliches (auch Position 2, 3, 4) ?

Innerhalb des Elektromagneten nicht, nein. Dafür ist kein Platz da. Kann 
man diese nicht auch ausserhalb installieren? Ich bin für alle 
Vorschläge offen!


> Für welche Isolationsspannung und welchen (Dauer)Strom
> sind denn deine Spulen ausgelegt ?

Das kann ich dir leider nicht sagen...ich habe folgende Daten dazu 
bekommen:

Nennspannung:       24 V/DC
Typ:               PHX-Z 2410-Z-24VDC
Grenztemperatur:     130 °C
Befestigung:       Schraubgewinde
Anfangs-/Endkraft N: 9.78 N - 22 N
Nenn-Hub:       48 mm
Nennleistung:       10 W
RoHS-konform:       Ja
Gewicht:       480 g


> Nun ja, er fliegt und wodurch wird er abgebremst ? Knallt er an den
> Anschlag oder soll der Magnet ihn stoppen ? Wenn man stoppen muss, muss
> man vorher bremsen um eine zielgenaue Landung zu machen,. Dazu muss man
> die Masse und Reibung wissen, und die zu leistende Arbeit. Ist "kein
> hoher Luftwiderstand" immer gleich oder cschwankt das ? Wenn es
> schwankt, wie soll man vor dem bremsen wissen, wie strak man selbst (per
> Magnet) bremsen muss und wie sehr die Luft ihn diesmal bremst ?

Der Kern knallt an den Anschlag. Dieser ist durch ein Sorbopad 
gepuffert.


> Ja hast du denn Sensoren in die Spulen einwickeln lassen ? Aussen messen
> bringt wenig.

Natürlich nicht O.o. Wie gesagt bin ich da absoluter Laie und bin davon 
ausgegangen das man sowas auch ausserhalb anbringen kann. Es muss ja 
auch nicht bis auf 0,1°C passen. Man könnte ja sagen, wenn von 
Hersteller eine maximal Temperatur von 130°C im Inneren angegeben wurde 
das man bereits bei 100°C Aussen abschalten lässt. Als simples Beispiel 
mal.


> Irrtum, Mechanik reagiert nicht sofort, man muss VORHER einschätzen wann
> man die Spannung zurücknehmen muss, es muss per PID Regler die Lage
> berechnet werden.

Das wäre nur meine Idee. Inwiefern genau und ob es sich überhaupt so 
umsetzen lässt, überlasse ich euch den Profis. :)

von Fabian *. (fabian_j)


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Test schrieb:
> Wieso machst
> du es nicht selber ? Da sollte ja selbst ein arduino reichen......

Schreiber schrieb:
> vorsichtig geschätzt 500-1000€ wenn man es von einem Studenten machen
> lässt
>
> Bei gehobenen Anforderungen und/oder Beauftragung eines Ingenieurbüros
> kanns auch teurer werden.

Wie kommt es denn das einer schreibt man kann es selber machen mittels 
eines Ardunio, und wiederum ein anderer schreibt die Kosten liegen bei 
500-1000€ ? :D

Also wer es sich zutraut und Kapazitäten frei hat, kann mir natürlich 
gern ein Angebot zukommen lassen. Es geht in der Tat um einen 
Prototypenbau, und die Steuerung sollte inkl. Dokumentation bzw. 
Bauanleitung gefertigt werden. Falls meine Idee toll sein sollte, und 
ich irgendwann mal in Serienproduktion gehen möchte/könnte kann ich 
billige Chinesen dafür anheuern :D :D :D

von Fabian *. (fabian_j)


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Test schrieb:
> Die Schaltfrequenz ist vom mechanischen Aufbau abhängig und der zur
> Verfügung stehenden Stromversorgung und Kühlung...
> Erzähl uns doch erstmal wieso du das so lösen willst....evtl gibt es
> dafür andere, bessere Lösungsansätze...

Das Problem ist das begrenzte Platzangebot. Für Magnet, Kolben und 
Zylinder sind gerade einmal 150mm x 25mm x 25mm vorhanden.

Alternative dazu wäre ein Zahnradgetriebe welches den Kolben samt 
Spannfeder aufzieht, ist aber mangels Platz einfach nicht machbar.

Für die Steuerung an sich sind auch nur ca. diese Maße vorhanden:

90mm x 30mm x 20mm

Sollte es mit diesen Abmessungen absolut nicht machbar sein, muß die 
Steuerung an einen anderen Ort im Gehäuse verlegt werden. Trotzdem 
sollte sie so klein wie möglich gehalten werden.

: Bearbeitet durch User
von greg (Gast)


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> Wie kommt es denn das einer schreibt man kann es selber machen mittels
eines Ardunio, und wiederum ein anderer schreibt die Kosten liegen bei
500-1000€ ? :D

Weil selber machen nunmal keine Arbeitszeit kostet, und der Mensch mit 
dem Arduino eigentlich "Arduino + weitere unspezifizierte Sachen" meint.

von Karl Käfer (Gast)


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Hallo Fabian,

Fabian ***** schrieb:
> Wie kommt es denn das einer schreibt man kann es selber machen mittels
> eines Ardunio, und wiederum ein anderer schreibt die Kosten liegen bei
> 500-1000€ ? :D

Das liegt vermutlich an Deiner herrlich unspezifischen "Spezifikation". 
Ja, da kann man einen Arduino nehmen, das ist für einen Prototypen 
vermutlich sogar nichtmal die schlechteste Wahl. Dazu ein paar MOSFETs, 
ein einfacher Temperatursensor und ein wenig Hühnerfutter, fertig. Eine 
Schaltung dafür baut Dir jede ambitionierte Hobbyelektronikerin in 
wenigen Stunden.

Aber dann geht die Sache los: wie schnell soll der Zylinder verfahren? 
Wie lange soll die Veranstaltung halten? Was ist unter einer "auch für 
absolute Laien individuell abpassbaren" Intervallsteuerung zu verstehen? 
Wie verhält sich das mit Umwelteinflüssen und Gefahrenquellen? Wozu die 
Sache mit der "Magnetkraft" -- würde es da nicht ausreichen, wenn das 
Gerät die Position des Tauchzylinders kennt und ihn mithilfe einer 
Umpolung der Spulen zurück zieht?

Wenn Du, vielleicht ganz grob, beschreiben könntest, was die ganze Sache 
bezweckt, könnten wir uns sicherlich ein ungefähres Bild davon machen, 
wie das für einen Prototypen umgesetzt werden kann. "So schnell wie 
möglich" ist zwar eine Aussage, aber irgendwie eben doch keine. Es ist 
ein großer Unterschied, ob Du ein Sexspielzeug oder eine 
Magazinfütterung für Deine Goldfische bauen willst: im einen Fall 
schießt Du das Futter hinter Dein Aquarium, im anderen Fall reißt Du Dir 
Deine Familienplanung ab, wenn da etwas schief geht. ;-)

Liebe Grüße,
Karl

von X4U (Gast)


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Fabian ***** schrieb:
> Ich benötige nun eine Steuerung mit welcher man die Spule so ansteuern
> kann, das sie von den jeweiligen Positionen anfangen zu drücken. (siehe
> beiliegende eben mal schnell in Paint gemachte Skizze :D) Endlage ist
> immer die Position 1.

Hab ich die Maße übersehen? Wenn nicht mach Sie in Millimeter dazu 
(Länge Durchmesser, Kolbenmaterial etc).

http://www.tzinfo.de/grundb.html

Dann fehlt noch der Druck den das ganze aufbauen bzw überwinden soll und 
die Masse die das ganze bewegen muss.

>
> Sobald Position 1 erreicht ist, soll die Spule umgepolt werden und der
> Tauchkern soll innerhalb von Millisekundenbruchteilen durch die
> Magnetkraft wieder in die zuvor programmierte Position zurückfahren.

Mehr als 20 Hz schaffst du mit den besten Relais nicht (wenige mm) und 
die sind dafür ausgelegt.

Deine Konstruktion ist ein wenig an deinem Thema vorbei. Das Magnetfeld 
muss sich ja erst aufbauen und du musst es auch wieder ausräumen. Dafür 
sind die Spulen aber sehr dicht beieinander. Da könntest du Probleme 
bekommen.  Weiter scheinen mir viele Massen im Weg bzw unnötig zu sein.

Alles in allem werden da ca. 5 Hz rausbekommen. Mit deinen Vorstellungen 
in Sachen Stromversorgung evtl. nicht mal das.

Schau dir die Konstruktion von schnellen Relais an  (die haben nicht 
umsonst Klappanker) und überarbeite es noch mal.

So wirst weder du noch ein Profi und erst recht kein Amateur mit deinen 
Auftrag zufrieden sein.

Seriös kann man für so was kein Angebot abgeben, mit dem vorhandenen 
"Lastenheft" schon gar nicht.

Mein Vorschlag: Hol dir eine gebraucht Kleinsteuerung (z.B. Siemens 
Logo!) mit Transistorausgängen und mach erst mal selbst Versuche.

Mit dem know how kannst du dann deine Anforderungen formulieren.

von Joe (Gast)


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Die Tatsache dass Du nicht sagst was das werden soll, lässt mich 
vermuten, dass es irgendwas illegales ist.

von Peter (Gast)


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Warum wird denn immer etwas potentiell illegales unterstellt? Wenn er 
nun tatsächlich eine einmalige Idee hat, und nicht möchte das sie ihm 
geklaut wird, kann ich schon verstehen das er nicht näher darauf 
eingeht. Würde ich und vermutlich jeder zweite wohl ebenso handhaben.

Btt: So etwas ähnliches wie du benötigst, gibt es bereits. Im 
Softairbereich gibt es eine Mikrosteuerung der Antriebsgetriebe. Dieses 
System nennt sich ECU bzw. ASCU. Vielleicht googlest das einfach mal und 
mit Glück ist es ja genau das was du suchst.

von Thorsten O. (Firma: mechapro GmbH) (ostermann) Benutzerseite


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Ich bezweifele, dass ein Hubmagnet für die Anwendung überhaupt der 
richtige Antrieb ist, schließlich haben die einen eher bescheidenen 
Wirkungsgrad. Ein Voice-Coil Aktuator wäre vermutlich besser gewesen, 
wenn es wirklich auf Geschwindigkeit ankommt. Ansonsten hätte man auch 
über den Eisnatz eines Schubkurbeltriebs nachdenken können. Ohne genaue 
Kentnis der erforderlichen Kräfte und Geschwindigkeiten kann man da aber 
wirklich nur spekulieren.

Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann

von Pandur S. (jetztnicht)


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> Ein Elektromagnet stößt einen Kolben in einen Zylinder um dadurch für
kurze Zeit eine bestimmte Menge an Druckluft zu generieren.

Also Gegendruck. Ohne Voicecoil mit Feedback laeuft da nichts. Jetzt 
muessen wir nur noch die Spezifikationen haben. Welcher Druck muss 
aufgebaut werden, welches Volumen muss verschoben werden.

Das Gute an der Voicecoil ... bei vernuenftiger Dimensionierung passt 
ein Audioverstaerker.

von Oliver S. (oliverso)


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Fabian ***** schrieb:
> Anfangs-/Endkraft N: 9.78 N - 22 N
> Nenn-Hub:       48 mm
> Nennleistung:       10 W

Millisekundebruchteile und "Druckluft", die den Namen auch verdient, 
sehe ich da nicht.

Ist denn die Mechanik schon aufgebaut, und macht "Druckluft" ?

Oliver

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