[Gucki]

Ich hab im Moment keinen Bock auf Coulombs abstoßende Kraft.


Angeregt von kahlos Zündanlagen steht mir im Moment der Sinn nach der Entwicklung eines Drehsensors. Also eine Scheibe, die irgendwie abgetastet wird, um die Umdrehungen pro Minute zu erfassen und eine Markerposition.

Mit Optiken (Laser, Gabellichtschranke) und Kapazitäten kann kahlo wegen der schmutzigen Umgebung nichts anfangen. Beliebt sind Hall- oder induktive Sensoren. Ich hab alles da.

Als Prüfstand hab ich nen wuchtigen BLDC Motor aufgebaut mit ner Aluscheibe. Sollte meine Lösung irgendwie hinhauen, will ich ein von mir gesteuertes Stroboskop auf die Aluscheibe richten und beobachten, wie sich die Lichtblitzposition drehzahlabhängig verändert.

Ich hab aber das Gefühl, dass ich was über Wirbelströme lernen kann. Noch nebulös schwebt mir vor, dass der Wirbelstrom auf eine Spule zurückwirkt und diese Rückwirkung von der Drehzahl abhängig ist.

Falls Controller nötig, so soll es ein Tiny85 sein.

[alfsch]

Grundsätzlich gibt es zwei Möglichkeiten:
Magnetische Scheibe: Hallsensor und Magnet.
Metall Scheibe: Näherungsschalter,
Dabei auch zwei Möglichkeiten: schwacher Oszillator, dessen Schwingung abreißt, wenn Metall nahe genug dran ist, oder kräftiger Oszillator, dessen Schwingung ausgewertet wird: entweder Amplitude oder Frequenz Verschiebung.
Was das einfachste ist, aber von den magnetischen und elektrischen Feldern der Ziel Umgebung weniger gestört wird - da fällt dir ja möglicherweise was geniales ein ....

Btw
Der letzte, den ich geprüft habe, Standard Industrie Näherungsschalter, machte ganz kräftig bei 800 KHz rum und hat wohl Dämpfung seines Oszillators ausgewertet.

[Gucki]

Naja... dass sich die Frequenz eines Parallelkreises drastisch ändert und man dessen Spannung direkt auswerten kann, hatte ich aber in Kahlos Thread schon gezeigt. Das ist Metallsucher.

Meine Frage ist jetzt, ob man auch eine bewegte von einer ruhenden Scheibe unterscheiden kann.

Und das ganze steht natürlich unter Vibrationen und/oder Scheibenschlag. Diese Störgrößen sollen nicht gemessen werden.

[Gucki]

Permanentmagneten in die Nähe der rotierenden Aluscheibe gebracht. Da kommt die Regelung nicht mehr gegenan. Also drehzahlabhängige Kraftwirkung ist da. Bremsung ohne Ende.

Da muss man auch was Drehzahlabhängiges messen können.

[Gucki]

Hab schon vieles probiert. Aber noch hab ich nichts gefunden. Auch Metallsuchoszillatoren ist es völlig schnuppe, ob sich die Scheibe dreht oder ob sie still steht.

Ich muss aber was finden. Die mit der Hand spürbare Kraft bei Drehung muss sich irgendwie auf die verursachende elektrische Schaltung auswirken.

[Gucki]

Wenn ich einen Käfigläufermotor frei laufen lasse, nimmt er nur wenig Strom auf. Wenn ich ihn stoppe nimmt er mehr Strom auf. Und wenn ich ihn entgegengesetzt drehe, dann wirds noch schlimmer.

Das ist so ungefähr meine Grundidee.

Der Denkfehler dabei ist aber, dass eine massive Aluscheibe eben kein Käfigläufer ist. Dazu müsste sie fächerförmige Aussparungen oder zumindest Löcher haben.

Und mir gehts ja gerade um die Vermeidung der Löcher.

Die einzige Möglichkeit ist momentan, die Kraftwirkung der Wirbelstrombremse (Magnet / drehende Aluscheibe) zu messen. Mehr Drehzahl. Mehr Kraft.

Naja... ich könnte den Magneten auf nen Piezo kleben und dann die Piezospannung integrieren. Aber nicht in einem vibrierenden Gefährt.

Holla die Waldfee. Da hab ich mir ja wieder ein Ei gelegt. Wie misst man die Wirksamkeit einer Wirbelstrombremse rein elektronisch? 

[Gucki]

JA! Ich glaub, ich habs!

Der Wirbelstrom verändert irgendwas am Magnetfeld eines Dauermagneten. Sonst hätte ich ja keine Bremswirkung.

Nun kann ich mit dem Magnetfeld eine Spule in die Sättigung treiben (oder kurz davor). Zur Feststellung der Sättigung wird sie mit Wechselspannung versorgt und der Strom gemessen.

Sollte die Wirblestrombremse am Magnetfeld was ändern, wird die Spule stärker oder schwächer gesättigt.

Und wenn das so funktioniert (und davon geh ich aus), dann ist das gar nicht so bekannt, dass man die Drehung massiver Aluscheiben direkt messen kann.

Ich benötige also ne kleine Spule mit Dauermagnet und ne massive Aluscheibe.

Auf das eine Markerloch wird sie dramatisch anders reagieren. Da wird dann richtig was induziert. Das sollte ich unterscheiden können.

Ok. Gucki hat nen Plan....  ... mächtig gewaltig.

[E_Tobi]

Falls das mit der Beeinflussung so klappt, könntest du auch kahlos Sensoren nehmen und das Feld am Sensor mit deiner Gegenspule zu null regeln, wie bei den ähnlich gebauten Stromwandlern.

[Gucki]

Setup:

   


Links der Motor mit Aluscheibe. Unterhalb der Scheibe ein Permanentmagnet (so ist er am wikrungsvollsten). Darüber die Spule, deren Sättigung per Ferrograph dargestellt wird.


Motor steht still:

   

Soweit ist noch alles wie erwartet. Aber ich war baff, als der Motor drehte:

   

Die ganze Kurve verschob sich vertikal. Und diese Verschiebung blieb auch erhalten, wenn der Motor wieder aus war. Nach dem Umpolen der Spule gehts in die umgekehrte Richtung.

Ich kann das noch nicht deuten. Ich muss mir mal den Strom direkt darstellen lassen.

[Gucki]

(30.03.2025, 07:21 PM)E_Tobi schrieb: Falls das mit der Beeinflussung so klappt, könntest du auch kahlos Sensoren nehmen und das Feld am Sensor mit deiner Gegenspule zu null regeln, wie bei den ähnlich gebauten Stromwandlern.

Die Hall-Sensoren haben aber ne erhebliche Hysteresis. Das wird nix.

[Gucki]

So. Mit frischem Kopf funktioniert es nun einwandfrei. Genau wie geplant und ohne komische Effekte.

Ich hab zwei verwirrte Kommentare von gestern Abend gelöscht.

Der Zeitpunkt der Spulensättigung verändert sich mit der Drehzahl der Aluscheibe. Magnet und Spule (kleine 470uH-Drossel von der Stange) sind je 10mm von der Scheibe entfernt.

Nun will ich den Magneten loswerden!

Dazu fahre ich die Spule beidseitig in die Sättigung. Dabei entstehen Oberwellen im Strom, also Verzerrungen. Die Amplitude dieser Oberwellen sollte sich ändern, wenn sich die Sättigung ändert. Und diese Sättigungsänderung sollte drehzahlabhängig sein.

[Gucki]

So würde also mein "Träumchen" aussehen....

   

10 mm lang, d = 7 mm (ohne Schelle), 2-Draht-Anschluss, unkaputtbar.

Ob die 470uH-Spule vertikal oder horizontal besser wirkt, muss noch erprobt werden. Und vorab natürlich, ob ich meine "ohne-Magnet"-Idee überhaupt hinbekomme.

Auch die Frage, ob die Metallschelle nicht zu viel Verluste bringt.

usw...

[Gucki]

Das sieht noch richtig schlecht aus. Zwar kann sich die Spule mühelos selbst sättigen. Aber die Rückwirkung durch die rotierende Aluscheibe ist kaum nachweisbar. Das Magnetfeld der Spule ist offensichtlich viel schwächer als das Feld des Permanentmagneten. Folglich gibts weniger Wirbelstrom. Und das ist schlecht.

[Gucki]

Ich muss an der Geometrie meiner Vorrichtung arbeiten, denn der Wirbelstrom bewirkt eigentlich nur an den Kanten des Magneten große Magnetfeldänderungen. Vergleichbar mit der Bug- und der Heckwelle eines Schiffes.

Wenn ich einen großen scheibenförmigen Magneten hab, sollte die kleine Sensorspule über einer seiner Kanten schweben und nicht über seiner Mitte.

In Fahrtrichtung vor dem Magneten vermindert Wirbelstrom - angeblich - das Magnetfeld. Und hinter dem Magneten vergrößert sich das Magnetfeld.

Außerdem sollte ich das ganze nicht zu nah an die Scheibenkante rücken. Denn der Wirbelstrom braucht möglichst viel Platz, um sich ausbreiten zu können.

[Gucki]

So. Nun bin ich eigentlich schon zufrieden.

Stillstand:

   

2300 1/min:

   



Ich zeige die Stärke der Sättigung an und messe eine Sättigungszunahme in der Heckwelle des Magneten (die Scheibe dreht gegen den Uhrzeigersinn). Ja. Das passt zur Theorie.

Die Messung erfolgt in Brückenschaltung. Jeder Zweig hat 470uH + 10 Ohm in Reihe. Nur eine Spule wird vom Magneten und Scheibe gesättigt. Das Multimeter zeigt die Wechselspannung in der Brückendiagonalen. 

Grundfrequenz ist 30 kHz, ~3V eff.

[alfsch]

Achtung !

Sonst erfindest du noch ein Tachometer, mit drehender Metallscheibe. 

Hat aber schon Tesla Patent drauf... anno 1914.

https://patents.google.com/patent/US1209359A/en

[Gucki]

Physikalisch ist das Ding abgeschlossen.

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Wenn kahlo konkretes Interesse an diesem Sensor haben sollte, kümmere ich mich noch um die Adaption an den Tiny.

• Man benötigt also eine massive Aluscheibe mit OT-Loch.
  
• Unterhalb der Scheibe - leider - einen flachen Supermagneten. 
  
• Und oberhalb der Scheibe das gezeigte Spülchen.
  

Und etwas Kleinteile zur Anpassung an den Tiny. Kalibrierung macht der Tiny sann selbst.

[Gucki]

(Heute, 09:27 AM)alfsch schrieb: Hat aber schon Tesla Patent drauf... anno 1914.

https://patents.google.com/patent/US1209359A/en

Tesla hat (wie beim klassischen Wirbelstromtacho) eine Kraftmessung durchgeführt. Davon nahm ich schon in der Projektierung Abstand wegen der Vibrationsempfindlichkeit solcher Lösungen:

Zitat:Naja... ich könnte den Magneten auf nen Piezo kleben und dann die Piezospannung integrieren. Aber nicht in einem vibrierenden Gefährt.

Meine Messung basiert auf direkter Wirbelstromstärkenmessung per Spulensättigung. Als nix mit Kraft.

https://de.wikipedia.org/wiki/Wirbelstrom

Das halte ich für neuartig.

[Gucki]

Der Sache bin ich nahe:

https://de.wikipedia.org/wiki/Unipolarmaschine