Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Hubmagnet für oszillierende Bewegungen


von James (high_on_fumes)


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Hallo Zusammen
Für ein Projekt bräuchte ich eine oszillierende  vorwärts und rückwärst 
Bewegung (zwischen 60-100Hz)
und würde gerne dabei ein Hubmagnet(Solenoid Actuator verwenden). Jedoch 
habe ich irgendwie das Gefühl, das ich einen Denkfehler gemacht habe.

Wen ich mir zum Beispiel das Datenblatt eines Hubmagneten anschauen wie 
zb.
https://www.farnell.com/datasheets/3744095.pdf, dann ich bei einer hin 
und zurückbewegen mit 50% Duty-Cycle rechnen. Da die "Maximum ON Time 
(sec) ∞when pulsed continuously für 50%"  50 sec sind aber ich vorhabe 
für maximal 8ms(60Hz) den Hubmagneten anzulassen sollte ich 
dementsprechend keine Probleme mit Überhitzungen haben?

Zudem könnte ich annehmen, das die Kraft-Weg Diagramm auch für schnelles 
Hin und her gilt, da ich nirgends im Internet mehr Information dazu 
gefunden habe?

Und meine letzte Frage welche mehr mit Mechanik als mit Elektrotechnik 
zu tuen, aber da das der "Plunger" des Hubmagnenten ja eine Masse ist 
welche relativ schnell beschleunigt wird, sollte doch am Ende des Weges 
mehr Kraft als nur die Standkraft vorhanden sein, weil ja gewisse Kraft 
auch im Momentum des "Plungers" gespeichert wird oder geht das Momentum 
verloren, sobald man das Magnetfeld wieder ausschaltet.


 Vielen Dank für eine Antwort

: Verschoben durch Moderator
von Harald W. (wilhelms)


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James schrieb:

> Für ein Projekt bräuchte ich eine oszillierende  vorwärts und rückwärst
> Bewegung (zwischen 60-100Hz)
> und würde gerne dabei ein Hubmagnet(Solenoid Actuator verwenden). Jedoch
> habe ich irgendwie das Gefühl, das ich einen Denkfehler gemacht habe.

M.E. baut man sowas besser mit einem Motor und einem Exenter. Also
wie eine umgekehrte Dampmaschine.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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James schrieb:
> oder geht das Momentum verloren, sobald man das Magnetfeld wieder
> ausschaltet.
Stell dir mal vor, der Stößel sei die Munition einer Railgun. Bleib da 
das Projektil stehen, wenn es das Mangetfeld verlässt?

> Für ein Projekt bräuchte ich eine oszillierende  vorwärts und rückwärst
> Bewegung (zwischen 60-100Hz)
Welchen Hub und welchen Beschleunigungsverlauf brauchst du?

von James (high_on_fumes)


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Lothar M. schrieb:
> James schrieb:

> Stell dir mal vor, der Stößel sei die Munition einer Railgun. Bleib da
> das Projektil stehen, wenn es das Magnetfeld verlässt?

Das habe ich mir auch überlegt, nur habe ich gedacht, da der Stössel 
noch teilweise zwischen der Spule ist, wen das Magnetfeld abgeschaltet 
wird(im Gegensatz zu einer Railgun), das dass zerfallende Magnetfeld das 
Stössel zu sich zieht( da es ja -dB/dt=Uind ist) oder verwechsle ich da 
Konzepte?


> Welchen Hub und welchen Beschleunigungsverlauf brauchst du?
 Der Hub sollte zwischen 1.5 -4.5 mm sein also in etwa das was 
Hubmagnete haben und der Beschleunigungsverlauf sollte einfach bei ca 
60Hz liegen.

von James (high_on_fumes)


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Harald W. schrieb:
> James schrieb:
>
> M.E. baut man sowas besser mit einem Motor und einem Exenter. Also
> wie eine umgekehrte Dampmaschine.

Ich verwende bewusst nicht einen Exzenter, da ein Exzenter immer den 
gleichen Weg vor und zurück gehen kann, ein Hubmagnet jedoch wen man 
mehr Druck auf das Stössel gibt den Weg verkürzt. Ich habe auch schon 
einen billigen Hubmagneten zum testen verwendet und er verhielt sich 
mehr oder weniger so wie ich mir erhofft habe, aber er wurde schnell 
heiss und hatte zu wenig Kraft(hatte auch nur 3CHF gekostet).

von Nils B. (hbquax)


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Basslautsprecher, da bewegt sich die massearme Spule und das Eisen 
bleibt stationär.

von Sebastian R. (sebastian_r569)


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Machen Membranpumpen nicht genau das?

von Harald W. (wilhelms)


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James schrieb:

> Ich habe auch schon
> einen billigen Hubmagneten zum testen verwendet und er verhielt sich
> mehr oder weniger so wie ich mir erhofft habe, aber er wurde schnell
> heiss und hatte zu wenig Kraft(hatte auch nur 3CHF gekostet).

Bei Hubmagneten muss man sehr genau ins Datenblatt sehen. Die meisten
Hubmagneten sind nur für kurzzeitige Betätigung gedacht. Ein Hubmagnet,
der für 100%-Bertrieb geeignet ist, ist deutlich grösser als ein Hub-
magnet für 10%-Betrieb.

von James (high_on_fumes)


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Harald W. schrieb:
> James schrieb:

> Bei Hubmagneten muss man sehr genau ins Datenblatt sehen. Die meisten
> Hubmagneten sind nur für kurzzeitige Betätigung gedacht. Ein Hubmagnet,
> der für 100%-Bertrieb geeignet ist, ist deutlich grösser als ein Hub-
> magnet für 10%-Betrieb.

Genau das ist meine Frage wie man das Datenblatt richtig interpretiert. 
In dem Datenblatt was ich verlinkt habe, steht das bei einem Duty Cycle 
von 50% die Maximum On Time when pulsed continuously 50 Sekunden ist. 
Kann ich aufgrund dieser Information darauf schliessen, das solange der 
Duty Cyle bei 50 % ist und die Periode unter 100 Sekunden bleibt, das 
Hubmagnet funktioneirt?

von C. D. (derschmied)


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James schrieb:
> Ich verwende bewusst nicht einen Exzenter, da ein Exzenter immer den
> gleichen Weg vor und zurück gehen kann, ein Hubmagnet jedoch wen man
> mehr Druck auf das Stössel gibt den Weg verkürzt.

Mit einer Feder ist auch dieses Problem aus der Welt.

Ich empfehle mittels LegoTechnik Bildungslücken zu schließen, peinlich 
sonst wenn man selbst von Kindern überholt wird :-)

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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James schrieb:
> und der Beschleunigungsverlauf sollte einfach bei ca 60Hz liegen.
Ich meinte den Verlauf, nicht die Frequenz. Aber vermutlich willst du 
einfach einen sinusförmigen Bewegungsablauf. Das ist mit einem einseitig 
wirkenden Zugmagneten nicht so leicht hinzubekommen.

James schrieb:
> das Hubmagnet funktioneirt?
Ich würde an deiner Stelle diese ganzen Überlegungen hintenan stellen, 
so ein Ding kaufen und schauen, ob es prinzipiell das kann was ich will. 
Undcwenn die Antwort darauf "Ja, funktioniert" lautet, dann würde ich 
mir Gedanken um die dauerhafte Auslegung machen.

Für mich hört es sich nämlich an, als ob du das Ding fertig entwickeln 
willst, aber noch nicht mal ein Proof of Concept, ein Funktionsmodell, 
hast.

: Bearbeitet durch Moderator
von James (high_on_fumes)


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Lothar M. schrieb:
> James schrieb:




> James schrieb:
> Für mich hört es sich nämlich an, als ob du das Ding fertig entwickrln
> willst, aber noch nicht mal ein Proof of Concept, ein Funktionsmodell,
> hast.

Danke für eine Antwort vielleicht habe ich meine Frage nicht so präzise 
gestellt.

Ich habe ein Hubmagnet für 3 CHF gekauft, an einen Arduino angeschlossen 
per
Motordriver angesteuert. Das Hubmagnet funktionierte wie ich mir es 
vorstellte, also es bewegte sich relativ schnell periodisch vorne und 
wieder zurück indem ich den Strom an und ausschaltete.

Jetzt will ich mir ein besseres kaufen, da das alte Hubmagnet zu wenig 
Kraft hatte(und kein Datenblatt vorhanden war). Ein Problem war noch das 
dass Hubmagnet, welches ich getestet habe schnell heiss wurde.

Daher  sind meine Fragen:
Stimmen die Kraftdiagramme auch bei schnellem hin und her?

Wie kann ich das mit dem Duty Cyle interpretieren, also wen ich den 
Strom x Sekunden an und dann gleich viel Sekunden abstelle dann ist das 
ein Duty-Cycle von 50% und solange ich das Hubmagnet nicht länger als 
die Maximal Zeit anstelle funktioniert es?

von Rainer W. (rawi)


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James schrieb:
> ... wen das Magnetfeld abgeschaltet wird(im Gegensatz zu einer Railgun), das
> dass zerfallende Magnetfeld das Stössel zu sich zieht

Wie soll ein Nicht-Feld irgendetwas anziehen?

James schrieb:
> Daher  sind meine Fragen:
> Stimmen die Kraftdiagramme auch bei schnellem hin und her?

Warum sollten sie nicht stimmen?
Die Diagramme zeigen, welche Kraft durch den Magneten in Abhängigkeit 
vom Weg aufgebracht wird. Bei dynamischen Einsatz treten zusätzlich 
Beschleunigungskräfte auf, die du bei deiner Auslegung natürlich 
berücksichtigen muss. Die Masse des Ankers muss dabei mit beschleunigt 
werden.

: Bearbeitet durch User
von Sebastian L. (sebastian_l183)


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James schrieb:
> Stimmen die Kraftdiagramme auch bei schnellem hin und her?

Newton sagt: F = m * a

Die Kraft bleibt dieselbe, wenn du aber mehr Masse beschleunigen willst, 
fällt die Beschleunigung. Deshalb steht da “No load” über dem Diagram.

Meinst du mit “schnellem hin und her” einen höheren Duty Cycle?
Wenn du den Duty Cycle erhöhst musst du den Strom begrenzen, sonnst 
kommt der Hitzetot.


> Wie kann ich das mit dem Duty Cyle interpretieren,
so wie du das beschreibst

Klassischer Einsatz von den Dingern ist Ventilantrieb in HVAC.
z.B ein NC Ventil einer Waschmaschine.
Zack aufmachen (0,05 sek), Gegen die Feder drücken (29,05 sek)
Feder schließt. Ruhe (30 sek.)
Innerhalb einer Minute hast du dann einen Duty Cykle von 50%.


Du willst 100 Hz. 1,5…4,5 mm. Von Kraft schreibst du nix.
100 Hz = 10 ms Cycle time.

Ohne Belastung kann das verlinkte Teil 2 mm Bewegung dauerhaft in 9 ms 
machen.
Dann muss die Feder das Teil in 1 ms zurückstellen.
So sportliche Federn werden so viel Rückstellkraft haben, daß sich da 
nix bewegen wird.

Ohne Belastung kann das verlinkte Teil 1 mm Bewegung bei Duty 50% in 4 
ms machen. Mit der Belastung deiner (uns unbekannten) Rückstellfeder 
werden es vielleicht 5 ms.
Dann muss die Feder das Teil in 5 ms zurückstellen.
Kontrolle: Der Duty Cycle der Spule ist 50% - passt haarscharf auf Kante 
ohne Sicherheit.
Nur reicht dir der eine Millimeter nicht und eine Nutzlast hast du auch 
nicht bewegt.
… also: zurück in die Datenblätter.

Warum sind die Spulen von den breits erwähnten Basslautsprechern oder 
Membranpumpen so dick? Dauerstandfestigkeit will Kupfer sehen.

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