Fingersimulator mit externer Kraftquelle (pneumatisch?)

[Geistesblitz]

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.

[amrosik]

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.

[amrosik]

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?

[amrosik]

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?

[amrosik]

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.

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 , die waren wohl etwas schneller: http://www.mannel-magnet.com/index.p...nete/bistabile

[hounter]

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