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Thema: Elektrische Betätigung einer mechanischen Fahrradglocke

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von Searcher
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    Elektrische Betätigung einer mechanischen Fahrradglocke

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    Hallo,
    ich habe meine alte Fahrradglocke elektrifiziert. Der Grund war, daß ich beim Signalgeben immer eine Hand von den Bremshebeln nehmen mußte. Nun ist eine Taste auch in Bremsbereitschaft gut erreichbar plaziert.



    Leider ist mir die Glocke noch zu leise und ich möchte die Lautstärke erhöhen. Das möchte ich zunächst durch gezieltes Abschalten des Elektromagneten zu erreichen versuchen.

    Gegenwärtige Funktion: Im Innern der Spule (E-Magnet) wird bei Stromfluß ein Anker (Klöppel) eingezogen. Der Klöppel hat auf der im Foto nicht sichtbaren Seite der Spule eine Feder, die dann gespannt wird. Wird der Strom abgeschaltet, schleudert die Feder dann den Klöppel nach vorne gegen die Glockenschale.

    Im Augenblick wird der Taster T gedrückt, dadurch der Klöppel eingezogen. Dann wird der Taster losgelassen und dann erklingt erst der Ton durch den zurückschnellenden Klöppel. Im ersten Augenblick des Einziehens des Klöppels hat der soviel Schwung, daß er weiter eingezogen wird als es seiner Ruhelage unter Stromfluß entspricht. Wird also der Taster gedrückt und nicht im richtigen Moment, den man kaum erwischt, losgelassen, kann man den Klöppel aus dem schwarzen Loch in der Mitte der Spule schnellen sehen und dann wieder ein Stück zurückrutschen, bis er von dem noch fließenden Strom und der dadurch erzeugten Magnetkraft aufgehalten wird und nicht mit dem höchst möglichen Schwung gegen die Glockenschale schlagen kann, wenn man den Taster dann erst losläßt.

    Das Überschwingen des Klöppels möchte ich nun für eine erhöhte Lautstärke der Fahrradglocke ausnutzen. Ein Endschalter soll der Strom durch die Spule bei dem Überschwinger abschalten. Dann könnte der Klöppel nicht erst aus seiner Ruhelage unter Stromfluß sondern mit erhöhtem Schwung aus der Überschwingerlage mit der dann erhöhten Federspannung gegen die Glockenschale losgelassen werden.

    Das Vorhaben ist ein wenig als Spaßprojekt zu sehen und ich möchte versuchen mit den vorhandenen Voraussetzungen und möglichst wenig Aufwand das Ding besser verwendungsfähig zu machen. Hauptsächlich ist die 9V Batterie, der E-Magnet mit dem Klöppel und die Fahrradglocke vorgegeben.

    Dazu zwei Schaltbilder: Das erste zeigt die gegenwärtige Schaltung. Die zweite Schaltung soll den Überschwinger ausnutzen. Mir fiel die Verwendung eines Relais noch als einfachste Möglichkeit ein, zumal ich da auch noch einige kleine 12V Exemplare mit ca 705 Ohm Spulengleichstomwiderstand herumliegen habe.

    gegenwärtige Schaltung:
    Code:
        .--------------------------o----.
        |              |           |    | Elektro-
        |         T  | o           |    | magnet
        |          |=|>          D -    C|
        |            | o           ^    C|
        |              |           |    C|
        |              |           |    |
        |              |           '----o
       +|9V            |                |
       ---             |                |
        -              |                |
        |              |                |
        |              |                |
        |              |             ||-+ FET
        |              |             ||<-
        |              '---o---------||-+
        |                  |            |
        |                  |            |
        |                 .-.           |
        |                 | |R1         |
        |                 | |           |
        |                 '-'           |
        |                  |   GND      |
        '------------------o------------'
    zweite Schaltung
    Code:
        .---------------------------o----.
        |               |           |    | Elektro-
        |          T  | o           |    | magnet
        |           |=|>          D -    C|
        |             | o           ^    C|
        |               |           |    C|
        |               |           |    |
        |        .------o           '----o
       +|9V      |      |                |
       ---       o      o                |
        -         \      \ k1            |
        |    ES    \      \              |
        |        o  \   o  \o            |
        |        |      |   |         ||-+ FET
        |        o------'   |         ||<-
        |        |          o---------||-+
        |        |          |            |
        |        o------.   |            |
        |        |      |  .-.           |
        |    K1 _|_     |  | |R1         |
        |     -|_/_|  D -  | |           |
        |        |      ^  '-'           |
        |        |      |   |   GND      |
        '--------o------o---o------------'
    Zieht der Elektromagnet an, betätigt der Klöppel den Endschalter ES. Das Relais K1 zieht an und hält sich über seinen Wechselkontakt k1 selbst solange der Taster noch gedrückt ist. Gleichzeitig wird durch Öffnen k1 und GND über R1 der FET gesperrt und der Klöppel kann hoffentlich mit erhöhter Kraft gegen die Glockenschale schlagen.

    Gibt es Vereinfachungen oder andere Vorschläge?


    Gruß
    Searcher
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  2. #2
    RN-Premium User Roboter-Spezialist Avatar von witkatz
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    Einen Transistor hast du schon. Mit einem zweiten Transistor (muss kein Power MOSFET sein), ein paar Widerständen und Kondensatoren könntest du die Schaltung zu einem astabilen Multivibrator ausbauen. Wenn der Multivibrator in etwa mit der Eigenfrequenz des Klöppelmasse-Feder-Systems schwingt, dürfte deine Glocke ziemlich laut werden.
    Gruß witkatz

    PS
    in etwa so stelle ich mir das vor:
    Klicke auf die Grafik für eine größere Ansicht

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    Geändert von witkatz (20.07.2015 um 14:35 Uhr) Grund: Schaltungsvorschlag

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist Avatar von Thoralf
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    schon soweit ok. Bedenke nur, dass der Klöppel nach dem Passieren der MITTE des E-Magneten nicht mehr angezogen sein darf. Sonst kommts zum "Suck Back"-Effekt, dh. das Überschwingen wird unnötig verkürzt.
    Also entweder astabiler Multivibrator w.o. beschrieben oder monostabiler für nur einen Schlag und die Impulszeit über Trimmpoti einstellen bis Überschwingen maximal ist.
    Theoretisch könnte man nach dem Überschwingmaximum den Magnet noch mal kurz einschalten um Gas in Richtung Klingel zu geben. Das wäre dann der Höhepunkt

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von Searcher
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    Zitat Zitat von witkatz Beitrag anzeigen
    ... zu einem astabilen Multivibrator ausbauen. Wenn der Multivibrator in etwa mit der Eigenfrequenz des Klöppelmasse-Feder-Systems schwingt, dürfte deine Glocke ziemlich laut werden.
    Danke, ganz besonders für den konkreten Schaltungsvorschlag. Das wär ein Versuch wert. Ich mag allerdings so eine Glocke mit einem "Ping", der dann aber gut hörbar ist. Wenn ich merke, daß das nicht ausreicht, werde ich wahrscheinlich nochmal auf härtere Maßnahmen zurück kommen.

    Zitat Zitat von Thoralf Beitrag anzeigen
    schon soweit ok. Bedenke nur, dass der Klöppel nach dem Passieren der MITTE des E-Magneten nicht mehr angezogen sein darf. Sonst kommts zum "Suck Back"-Effekt, dh. das Überschwingen wird unnötig verkürzt.
    Stimmt. Der "Suck Back" -Effekt ist meiner jetzigen Plannung mit dem Endschalter (Endtaster) vorhanden. Allerdings gibt es nicht mehr sehr viel Platz zwischen Klöppel und Batterie. Gegenwärtig bekomme ich da gerade noch einen Endtaster unter; dachte an so einen aus einem CD oder Floppy Laufwerk. Dann kommt schon die Batterie. Ohne "größere" Umbauten versuche ich es zunächst mal mit Suck Back und schau mal wie es wird. Oder eine Lichtschranke, die berührungslos abschalten kann, wenn der Klöppel gerade erscheint und sich weiter bewegen kann. Danke für den Tipp. Auch etwas, falls es noch zu leise sein sollte, da großer Aufwand.

    Also entweder astabiler Multivibrator w.o. beschrieben oder monostabiler für nur einen Schlag und die Impulszeit über Trimmpoti einstellen bis Überschwingen maximal ist.Theoretisch könnte man nach dem Überschwingmaximum den Magnet noch mal kurz einschalten um Gas in Richtung Klingel zu geben. Das wäre dann der Höhepunkt
    Ich halte euch auf dem Laufenden

    Gruß
    Searcher
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  5. #5
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist Avatar von Thoralf
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    ja mach das, cooles Projekt, eben ein richtiges Gimmick

  6. #6
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von Michael
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    Mit einem monostabilen Multivibrator (nicht retriggerbar) ist das eigentlich keine Sache.
    Die Pulslänge kann man dann genau auf Maximum Lautstärke abstimmen.

    Entweder klassisch mit Transistoren oder mit 4000er Reihe wegen 9V Versorgung.

    Gruß, Michael

  7. #7
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    Ich würds mal ganz einfach versuchen: einen Kondensator aufladen und ihn dann auf Knopfdruck in den Magnet entladen. Die Größe des Kondensators experimentell so bestimmen, daß die Glocke passend klingt. Ich würd es mal mit ein paar hundert µF probieren. Wenn du einen Taster mit Umschalter verwenden kannst, folgender Schaltplan
    Klicke auf die Grafik für eine größere Ansicht

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    Der Widerstand bremst den Strom aus der Batterie in den leeren Kondensator etwas.
    Wenn du nur einen Schließer hast, könntest du das versuchen:
    Klicke auf die Grafik für eine größere Ansicht

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    Für die Größe des Kondensators gilt das Gleiche wie oben, der Widerstand sollte so groß sein, daß der Magnet gerade nicht richtig anzieht, wenn der Kondensator leer ist. Das könnte etwa dann sein, wenn er genauso groß ist, wie der Gleichstromwiderstand der Spule. Zusammen mit dem Kondensator ergibt sich die Zeit, die man zwischen zwei Anschlägen warten muß.

    MfG Klebwax
    Strom fließt auch durch krumme Drähte !

  8. #8
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von Searcher
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    Zitat Zitat von Michael Beitrag anzeigen
    Mit einem monostabilen Multivibrator (nicht retriggerbar) ist das eigentlich keine Sache.
    ...
    Das ziehe ich auch in Betracht. Mal sehen wie lange meine Probierfreude reicht. Meine Tendenz geht aber in eine gesteuerte Betätigung wie Klöppel anziehen lassen und durch einen Sensor gesteuerte Abschaltung des E-Magneten.

    Ich sollte nochmal ein besseres Foto des ausgebauten Magneten mit dem Klöppel einstellen. Der Klöppel (ein Eisenstab, der selbst kein Magnet ist - also nicht durch Stromflußrichtung in der Spule in der Bewegungsrichtung beeinflußbar ist) liegt lose halb in dem Magneten und kann nur deshalb nicht nach vorne herausfallen, weil dort die Glockenschale ist. Bei holperigen Straßen passiert es schon mal, daß der Klöppel leicht gegen die Schale schlägt - soll heißen, daß eventuell eine genaue Einstellung der Zeit nach dem nächsten Schlagloch nicht mehr paßt weil der Klöppel seine Lage geändert hat. Seine Bewegungsfreiheit sind da nur wenige Millimeter. Ich kann aber zeitmäßig nicht einschätzen ob das ins Gewicht fallen würde und reizt mich auch deshalb zum Ausprobieren.

    Zitat Zitat von Klebwax Beitrag anzeigen
    Ich würds mal ganz einfach versuchen: einen Kondensator aufladen und ihn dann auf Knopfdruck in den Magnet entladen...
    Also wenn das hinhaut ... das wäre so schön einfach.

    Vielleicht könnte ich auch mal den Klöppel durch Strom gegen die Glocke schlagen lassen. Im Augenblick wird er ja von der Feder bei abgeschaltetem Strom gegen die Glockenschale geschlagen. Da muß aber der Strom rechtzeitig abgeschaltet werden damit der Klöppel nur anschlägt, abprallt und die Glocke somit nicht dämpfen kann. Das bedeutet aber auch eine größere Änderung der mechanischen Anordnung , die ich so lange hinauszögern möchte wie es geht.

    Ich werde demnächst also die Konstruktion wieder vom Rad lösen und sozusagen Offline eure Vorschläge ausprobieren.

    Mein Favorit - wenn es nicht so "kompliziert" wäre - wäre einen CNY70 (Reflexlichtschranke, die ich auch noch vorrätig habe) das Erscheinen des Klöppels aus dem schwarzen Loch erkennen zu lassen. Nach grober Beurteilung beginnt da schon das Überschwingen, da bei weiter gedrückter Taste (1. Schaltbild) der Klöppel noch ein Stück weiter herauskommt, umkehrt und wieder knapp im Loch verschwindet und da gehalten wird, bis der Taster öffnet und er endlich durch die Feder gegen die Glocke geworfen wird. Nachdem der CNY70 den Klöppel erkannt hat, soll dann der Strom durch die Spule/E-Magnet abgeschaltet werden um den von Thoralf oben erwähnten "Suck Back" nicht entstehen zu lassen.

    Vorher auf jeden Fall die Kondensatorentladung probieren ...


    Vielen Dank an Euch und Gruß
    Searcher


    PS. Vorgabe ist eigentlich nur die 9V Batterie, der E-Magnet mit Klöppel, die alte Fahrradglocke (besseres Bild folgt), KISS-Prinzip und ... noch ist nichts Neues gebaut
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  9. #9
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von Searcher
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    So,
    die EM-Glocke (ElektroMechanische-Glocke) ist nun vom Rad ausgebaut und ich habe noch zwei Fotos gemacht:





    In den Klöppel war auf jeder Seite ein Kunststoffstift eingepreßt. Habe später auch noch den zweiten Stift entfernt. Gibt auf der rechten Seite mehr Bewegungsfreiheit bis zur Batterie und links einen härteren Anschlag an die Glockenschale.Außerdem habe ich die Spule noch ein paar Millimeter weiter nach links Richung Glocke versetzt. Das unter dem Klöppel liegende, nun abgeschraubte graue Rohr schützt im Einsatz den Klöppel vor Brems- und Schaltzügen. Die Feder, die rostige, die sichert die Batterie vor dem Herabfallen.

    Durch die vielen Testbetätigungen ist die Batterie schon schwach geworden und ich habe sie durch einen 9V Akku ersetzt. Planung sah eigentlich sofortiges perfektes Funktionieren vor. Trotzdem ist es eine zu schwache Stromversorgung -die Spule hat einen Widerstand von 12 Ohm- reicht aber noch um den Klöppel gut einzuziehen und Strom wird später ja nur beim Klingeln sehr kurz und selten gebraucht.

    Gruß
    Searcher
    Geändert von Searcher (22.07.2015 um 13:22 Uhr)
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  10. #10
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär Avatar von oberallgeier
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    Hi Searcher,

    seit Anfang verfolge ich dieses nette Projektchen. Schon die Idee ist prächtig, die Ausführung auch!! Ich fahre meist ohne Glocke(nbetätigung) - lieber ein freundlicher Zuruf. Leider ist die Antwort manchmal total xxxzensiertxxx. Da wäre mir so eine Art Kuhgebrülltröte manchmal viel lieber - bei renitenten Weghörern die vor mir in gleicher Richtung gehen hilft auf Schotterwegen auch schon mal ein beherzter Griff in die Rückbremse . . .

    Kennst Du den Aufbau der Fahrradglocken aus der Zeit als noch alles verschraubt und zerstörungsfrei zerlegbar war? Der Daumendruckbetätigungs-Hebel ging auf ein inliegendens Zahnkranzsegment, das einen zweiarmigen Hebel - mit Zahnrad als Welle - drehte. Aussen am Hebel waren zwei Ringe ziemlich locker-wackelig-schlabbrig befestigt. Drücken und Rückfedern des Daumenhebels schwenkte das Zahnradsegmet und das drehte über das Wellenritzel den Hebel mal so und mal entgegen. Durch Zentrifugalkraft wurden die lockeren Ringe gegen eine Nocke in der Glocke geschleudert - es klingelte; manchmal wars eher ein Rasseln.

    Nach dieser Beschreibung also:
    warum nicht durch einen Elektromotor ein so ein Schleuderhebelchen zyklisch gegen die Klingelkuppe schlagen lassen. Motor ein => klingelt, Motor aus => klingelt nicht. Ich überlege mir so etwas; vielleicht tuts ja schon ein locker angebrachter Handy-Vibrationsmotor ?
    Ciao sagt der JoeamBerg

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