Wie verdrahte ich etwas, das sich ständig dreht, OHNE zusätzliche Batterien?

Also möchte ich eine Lazy Susan machen , die sich ständig in eine Richtung dreht. Ich möchte auch einige andere Dinge oben haben, wie Neonschilder, sich bewegende Dinge usw. Das Problem ist, dass ich möchte, dass dies alles von einer Gleichstromquelle abläuft. Das Problem ist, dass ich nicht herausfinden kann, wie ich es verdrahte, damit sich die Dinge nicht verheddern, da das Ganze ständig in Bewegung ist.

Google nach "Schleifring"
Bei eBay werden sie alle angezeigt, wenn Sie nach: Schleifringkapsel suchen. Außerdem hat Adafruit einen für zwanzig Dollar
Generell haben Sie die Wahl zwischen einer Art Schleifring/Kommutator, einem Drehtransformator oder Photovoltaikzellen.
@HotLicks eine kleine PV-Zelle und ein sehr großer Laser? Das würde auch gut aussehen.
Vielleicht ein paar abgenutzte oder billige elektrische Zahnbürsten besorgen und die kabellosen Ladeteile beschlagnahmen?
Es ist auch möglich, einen Generator auf der Plattform mit einer an der Basis befestigten Welle zu haben und die Basis von einem überdimensionierten Motor anzutreiben, der den Generator und die Plattform antreiben kann. Sie benötigen eine Art Getriebe. Suche nach "Propelleruhr"
@ChrisH Vor 35 Jahren entwickelte ein Unternehmen in Südafrika Bergbauzünder, die durch Laserimpulse über Glasfasern gezündet wurden, sodass die Lichtmenge ziemlich hoch sein kann. Die Idee war, zu verhindern, dass induzierte Spannungen von Blitzen usw. eine vorzeitige Detonation auf Oberflächenarbeiten verursachen.
@KalleMP Ich habe von verschiedenen Geräten gehört, die in explosiven Atmosphären mit Lichtfasern betrieben werden, aber bis jetzt noch nie von einem Zünder.
Sie könnten auch die Elektronik am rotierenden Teil ignorieren. Sie können ein helles Licht (vielleicht einen Laser) über den Luftspalt in eine Faseroptik in der Mitte der Lazy Susan strahlen und "Neon" -Effekte erzeugen, wenn die Faser ein wenig leckt. Die mechanischen "bewegten Dinge" können durch die mechanische Drehung der faulen Susanne mit Zahnrädern angetrieben werden. Es muss nicht alles elektronisch sein.
Eine davon gesehen ?
@BoristheSpider gut erkannt, dass wir seit Jahren ähnliche verwenden und nie an die Rotationsfunktion gedacht haben, 3 Kontakte, die für viele Verstärker ausgelegt sind, und sich selbst ausrichten, wenn sie in einer etwas flexiblen Halterung platziert werden. Ich würde damit gehen, wenn ich nur ein oder zwei machen müsste. Kaufen Sie ein paar gebrauchte Wasserkocher über lokale Kleinanzeigen oder Flohmärkte und hacken Sie die Eingeweide heraus.
Standard-Autolichtmaschinen haben zwei Schleifringe, die für viele Ampere gut sind, um die Rotorwicklung anzutreiben. Sie zu zerlegen und zum Laufen zu bringen, wird eine Menge Aufwand sein, aber das Ausnehmen einer Einheit vom Schrottplatz könnte Ihnen Ideen geben. Dies sind SEHR langlebige Einheiten. Wow, viel Auswahl - google.fi/search?q=car+alternator+slipring&tbm=isch
Kontinuierliche oder Start-Stopp-Rotation? Variable oder konstante Drehzahl? Monodirektional oder bidirektional? Welcher Drehzahlbereich? Welche Kraftübertragung wollte - Peak, Mittel?

Antworten (10)

Sie suchen einen Schleifring . Dies ist ein Gerät, das genau das tut, was Sie beschreiben - Energie und / oder Signale an ein rotierendes Objekt übertragen. Im Allgemeinen funktionieren sie, indem sie auf der einen Seite einen rotierenden kreisförmigen Kontakt und auf der anderen Seite einen federbelasteten Stift haben, der dagegen drückt.

Sie sind langfristig oder unter rauen Bedingungen nicht sehr zuverlässig, sollten aber für Ihr Projekt in Ordnung sein. Teurere sind in der Regel besser und halten länger. Die andere Alternative ist die induktive Energieübertragung/-signalisierung, aber dies wird beim ersten Mal schwieriger zu erreichen sein und ist daher möglicherweise nicht ideal für ein Hobbyprojekt.

Sie werden für CCTV-Kameras verwendet und halten den langfristigen Bedingungen im Freien, jahrelanger ständiger Bewegung usw. ziemlich gut stand, wenn Strom und Video (analog und IP) durch sie laufen. Ich kann nicht für die billigen eBay-Produkte bürgen, aber gute halten. Ich würde vermeiden, sie zu nahe an ihrer maximalen Bewertung zu laden, aber Sie können einen mit mehr Kontakten erhalten, als Sie benötigen, und für die Zuverlässigkeit verdoppeln.
Ich habe an einem Projekt gearbeitet, bei dem ein Schleifring ~ 30 A bei 12 VDC zusammen mit Kommunikationssignalen an eine Platine überträgt, die sich mit 3000 U / min dreht. Die Zuverlässigkeit war nicht groß , aber es war akzeptabel. Für etwas, das sich nur langsam dreht, würde ich mir vorstellen, dass Sie eine Lebensdauer von 5 Jahren oder mehr haben.
Schleifringe können zuverlässig sein. Sie können sogar Schleifringe für Ethernet bekommen. Sie werden einfach lächerlich teuer. Bei Highspeed noch mehr.

Eine Alternative zu Schleifringen ist der Drehübertrager. Dieser besteht aus zwei einander zugewandten becherförmigen Kernen mit den Wicklungen innerhalb der Becher. Wenn Sie die Primärspule mit einer hohen Frequenz ansteuern (wir haben 25 kHz verwendet), können die Becher Ferrit sein und das Ganze kann ziemlich kompakt sein (wir haben etwa 100 W in einer Einheit mit einer Gesamtdicke von etwa 1 Zoll und einem Durchmesser von etwa 3 Zoll gemacht). ).

Kreuzung

Falls sich jemand über Zuverlässigkeit und Datenübertragungsqualität und all das Zeug wundert: Ihr durchschnittlicher VHS-Rotationskopf hat so funktioniert.
Ein weiteres mechanisches Problem, das dies ein wenig verkompliziert: Wie klein muss der Luftspalt sein, um dies relativ effizient zu machen?
@JasonR: Je kleiner, desto besser natürlich. Wir hatten bei unserer Prototypenmontage nicht viel Präzision und erzielten gute Ergebnisse mit einem Spalt in der Größenordnung von 1 mm. Das ist einer der Gründe, warum wir ein relativ flaches Kerndesign verwendet haben – es maximiert die Oberfläche des Ferrits gegenüber dem Spalt.
Ich muss das vielleicht in Betracht ziehen, weil ich mir Schleifringe bei eBay angesehen habe und sie für die Lazy Susan funktionieren, aber ich brauche auch Schleifringe (oder etwas anderes, das so funktioniert) für Anwendungen mit hohen Drehzahlen. Hohe Drehzahl von über 3.000 U/min.
Eine weitere Möglichkeit wäre, eine sich bewegende Spule in einem festen Magnetfeld zu haben – auch bekannt als Generator.
@Sie - Wie in einem Kommentar oben erwähnt, habe ich mit Schleifringen an einem Projekt gearbeitet, das sich mit 3.000 U / min drehte, und es hat funktioniert, obwohl die Lebensdauer der Ringe ziemlich kurz war.
@supercat: Nicht wirklich effektiv in einer "Lazy Susan" -Anwendung, bei der zu erwarten ist, dass die Rotation langsam und / oder intermittierend ist.
@DaveTweed: Laut OP sollte sich das Gerät ständig drehen. Ein Getriebe kann notwendig sein, um einen Generator nützlich zu machen, aber das wäre nicht unbedingt ein Problem.
@supercat Die Kraftübertragung wäre proportional zur Drehzahl, die wahrscheinlich nicht hoch genug wäre, um dies nützlich zu machen. Dann gibt es andere Überlegungen wie eine zusätzliche Belastung des Motors durch das Gewicht und die Reibung des Antriebsmechanismus und des Getriebes für den Generator sowie die Belastung des Generators selbst.
@MBraedley: Ja, ich bin mir nicht sicher, welche Art von "Getriebe" Supercat im Sinn hat. Offensichtlich können Sie die Spule nicht drehen, denn dann wären Sie wieder in einer Situation mit Schleifringen / Bürsten, also muss er darüber nachdenken, den Magneten zu drehen (?). Oder verwenden Sie eine Anordnung mit einer sehr hohen Polzahl, z. B. einen Schrittmotor. A 200 Schritte/U. Motor dreht mit 4 Sekunden/Umdrehung. würde Ihnen eine 50-Hz-Wellenform an den Spulen geben, aber ich vermute, dass der Gesamtwirkungsgrad wirklich schrecklich wäre.
@Dave Tweet: Wenn Sie hier pingelig sind, überprüfen Sie die Wickelrichtung Ihrer Spulen. Es sollte sowohl für die obere als auch für die untere Spule gleich sein, genauso wie für eine lange Spule.
@Janka: Du suchst dir eine nicht vorhandene Kleinigkeit aus! Die relative Polarität der Spulen spielt keine Rolle. Wenn Sie sich auf die Markierungen im Bild beziehen, nehmen Sie es mit Wikipedia auf - es stammt direkt aus dem verlinkten Artikel. Aber ich denke, es ist richtig, vorausgesetzt, die Markierungen beziehen sich auf die Stromrichtung, nicht auf die Polarität der Spannung.
@Dave Tweed: zB umkreist der linke Fluss die Drähte im Uhrzeigersinn. Dies kann nicht mit Strom in Verbindung gebracht werden, der sowohl in die Ebene hinein als auch aus der Ebene heraus fließt. Es ist einfach nicht möglich. Wenn Sie zwei benachbarte Drähte haben, die den gleichen Strom in entgegengesetzte Richtungen führen, ist der umgebende Fluss null.
@Janka: Ja genau! Der Fluss des Sekundärstroms hebt den vom Primärstrom erzeugten Fluss auf – so funktioniert ein Transformator. Der im Diagramm gezeigte Fluss ist der verbleibende "Magnetisierungs"-Fluss, der wirklich nur auf den Primärstrom zurückzuführen ist.
@Dave Tweed: Du hast recht! Aber das Bild täuscht immer noch. Ich rede mit dem Autor.

Wie wäre es mit zwei Ringen von Kugellagern und verwenden Sie jeden Ring als Kontakt. Keine Notwendigkeit, Pins und Kontakte hinzuzufügen ...

Nur um hinzuzufügen, nachdem ich die Kommentare zur Kenntnis genommen habe, dass ich hier an eine Niederspannungsversorgung von 5 V oder 12 V nur für LEDs oder ähnliches gedacht habe - ich hatte nicht die Absicht, eine 110-VAC- oder 230-VAC-Lösung vorzuschlagen.

Die Lichtbögen an den Lagern sollten das gewisse Extra an Aufregung hinzufügen, das den Neonschildern oben fehlt! +1 für Konzept.
Stimmt - vielleicht könnten die Neons durch LEDs ersetzt werden, um Spannung und Leistung zu reduzieren - muss zugeben, dass ich die Implikation von Neon übersehen hatte ...
Wenn Strom durch Kugellager geleitet wird, werden die Kugeln angegriffen, was zu einem vorzeitigen Ausfall der Lager führt
... oder frühes Einsetzen des Lichtbogens. Puh!
Diese Seite von SKF (ich nehme an, sie sollten ein oder zwei Dinge über Lager wissen) listet einige nette Beispiele dafür auf, warum dies eine ... interessante Idee wäre: skf.com/cn/en/products/bearings-units- Gehäuse/Wälzlager/…
@Mels Brauchst du wirklich skf-Lager für eine faule Susie?
@Mels, auch die Seite, auf die Sie sich beziehen, spricht über Lichtbogenschweißen, also ungefähr 80 V und 40 bis 160 Ampere - nicht das, was ich mit 5 V oder 12 V und ein paar LEDs usw. vorgeschlagen habe
@SolarMike nein, sie sagen, dass "an den Kontaktflächen der Prozess dem Lichtbogenschweißen ähnlich ist". Sie sagen weiter: "Sowohl Wechsel- als auch Gleichströme verursachen Lagerschäden. Schon Ströme mit geringer Amperezahl sind gefährlich." - Obwohl sie nicht quantifizieren, was sie als "Strom mit niedriger Stromstärke" sehen, ist die Botschaft, die ich daraus ziehe, dass ein gutes Design nicht darauf angewiesen sein sollte, dass Strom durch ein Kugellager fließt.
@Mels gutes Design stimmt, aber wir sprechen von einer faulen Susie ... Und nachdem ich gesehen habe, wie Leute an Drehmaschinen geschweißt haben, würde ich das nicht vorschlagen.
Nette Idee trotz suboptimalem Lagereinsatz. Ich gehe davon aus, dass mehrere Kugellager mehr kosten als eine Schleifringbaugruppe. Wenn Sie Axiallager mit großer Kugelzahl haben, kann es zu einer großen Anzahl von Lagern in elektrischem Kontakt kommen, und das Problem kann weniger schwerwiegend sein, als Schweißströme durch ein Autoradlager zu leiten.
@KalleMP suboptimal :) Ich stimme bis zu einem gewissen Punkt zu - die faule Susie muss eine gewisse Rotationsunterstützung haben und ein innerer und äußerer Kugellauf kann auch zur Stabilität beitragen - der, den ich habe, wackelt ein wenig, da die Lagerunterstützung nahe an der ist Center.
In der Praxis wird es schwierig sein, mehrere Lager genau genug auszurichten, damit sie jederzeit gleiche Lasten tragen (dh gleichen Kontaktdruck auf beide Kugelsätze). Es ist sehr wahrscheinlich, dass zumindest zeitweise das eine oder andere Lager den größten Teil der Last trägt, während das andere sehr zeitweilig in Kontakt kommt.
@DaveTweed Guter Punkt, ich könnte mich für ein Kegelrollenlager (oder nur ein Schrägrollenlager) zum Zentrieren und ein flaches Nadellager für den Schub entscheiden. Wenn sich die Plattform ausreichend verformt, um beide Lagerringe unter eine gewisse Vorspannung zu setzen, besteht eine geringe Chance, einige Watt mit einem gewissen Maß an Erfolg durchzusenden.
@Mels mit ausreichend hohem Strom können Sie die Kugellager dazu bringen, die Antriebskraft zu liefern :-) Dies ist die Grenze, an der man die Stromversorgung aufnehmen kann, aber ich habe solche Motoren eine Woche lang auf einer Ausstellung auf der Hannover Messe in Betrieb gesehen (vielleicht bei mehrere Shows) ohne Zwischenfälle. youtube.com/watch?v=DjKhggNJGls
Während die Skepsis der Kommentatoren durchaus berechtigt ist, können Sie möglicherweise mit niedrigen Strömen und einer großzügigen Menge elektrisch leitfähigen Schmiermittels in Ihren Lagern auskommen. Die Schmiermittel sind keine supergroßen Leiter, die meistens verwendet werden, um statische Aufladung zu mindern, aber es könnte Ihnen genug Leitfähigkeit verschaffen, um eine Zerstörung der Lager zu verhindern.

Die andere Option, die Sie möglicherweise nicht in Betracht gezogen haben, besteht darin, alle Ihre stromverbrauchenden Gegenstände, einschließlich des Motors, der Batterien oder anderer Stromquellen , auf die Lazy Susan zu legen. Es sind dann keine elektrischen Verbindungen zur Außenwelt erforderlich.

Dies ist mir auch aufgefallen, es hängt davon ab, wie lange das System unbeaufsichtigt betrieben werden muss. Verwenden Sie Bluetooth Lowpower, um mit minimaler Energieverschwendung mit dem stationären Trägheitsraum zu kommunizieren.
@KalleMP oder wenn die Rotationsrate einigermaßen niedrig ist, einfache IR-Kommunikation, wenn höhere omnidirektionale IR-Wandler.

Mir ist aufgefallen, dass Sie, wenn Sie die Lazy Susan zu einem vernünftigen Preis fahren, auch in einer Situation sind, in der Sie damit Strom erzeugen können.

Wenn Sie entweder an der zentralen Spindel oder an den Rändern feste Magnete montieren könnten, könnten Sie entsprechend platzierte Spulen verwenden, um Strom auf der sich bewegenden Plattform zu erzeugen.

Wenn Sie wirklich Low-Tech suchen, können Sie sogar einen alten Push-Bike-Dynamo auf der rotierenden Plattform verwenden, der gegen eine Art stationäre Einfassung läuft.

Slotcars beziehen ihren Strom aus Geflechten, die auf Leiterbahnen laufen. Möglicherweise können Sie eine abgeflachte Koaxialkabelabschirmung (Geflecht) in zwei konzentrischen Kreisen auf Ihre Basisplatine kleben und dann Geflecht-"Bürsten" verwenden, um die Spannung aufzunehmen.
Oder verwenden Sie einen Kreis und eine Bürste und nehmen Sie die andere Seite der Spannung über den zentralen Drehpunkt auf.
Oder verwenden Sie den zentralen Drehpunkt als einen Kontakt, führen Sie das Geflecht um die Außenseite des Plattentellers herum und verwenden Sie eine horizontale Bürste.
Oder denken Sie an die guten alten Dodgem-Autos, bei denen der Boden der eine Kontakt und die Gitterdecke der andere war. Bedecken Sie die gesamte Basisplatte mit strapazierfähiger Haushalts-Aluminiumfolie (lassen Sie ein Loch in der Mitte). Befestigen Sie eine Bürste an einer beliebigen Stelle auf dem Plattenteller als einen Kontakt und verwenden Sie den zentralen Drehpunkt als anderen Kontakt.

Ich habe mich kürzlich damit beschäftigt, ein Zoetrop mit LCDs und einem Mikrocontroller auf dem Kreisel zu bauen. Am Ende habe ich eine DIY-Schleifringbaugruppe aus Kupferblech und einigen Kohlebürsten für Bohrmotoren hergestellt. Es hat überraschend gut geklappt (immer noch gut nach etwa 100.000 Umdrehungen).

Bevor ich jedoch diesen Weg einschlug, untersuchte ich die drahtlose Energieübertragung, und das sah mit einem billigen TX/RX-Paar von Modulen wie diesem wirklich hoffnungsvoll aus:drahtlose Leistungsmodule

Die Antriebswelle durch den Sender zu führen und den Empfänger an der Unterseite der faulen Susan zu befestigen, funktionierte ziemlich gut, wenn Sie sie nahe beieinander halten können. Es lieferte nicht genug Strom für meine Anwendung (ich brauchte ungefähr einen Verstärker und diese geben bequem ungefähr 500 mA).

Für meine Anwendung musste ich auch unidirektionale Daten mit sehr niedriger Rate von der Basis nach oben weiterleiten, anstatt meine Schleifringbaugruppe hinzuzufügen, ich habe IR-LEDs und Empfänger verwendet, die wirklich gut funktionierten.

Was du hast, sieht ziemlich gut aus. Sie können die Kopplung erhöhen, indem Sie den Durchmesser der Spulen vergrößern.
Der obige Kommentar geht natürlich davon aus, dass Sie unten keine Metalltischoberfläche haben.

Nicola Tesla sagte, Sie könnten ein gezahntes ferromagnetisches Rad auf dem Rotor und dem Stator haben, jeweils mit Wicklungen. Eine Kombination aus Transformator und Synchronuhrmotor. Das vermeidet die Rechtskosten, die Sie mit flüssigem Quecksilber, Ozonvergiftung oder Stromschlag haben.

(1) Diese Antwort ist eher vage und für das OP wahrscheinlich nicht von großem Nutzen. (2) Können Sie eine Referenz für das geben, was Tesla gesagt hat? Was denken Sie, wie viele Umdrehungen pro Minute eine faule Susanne benötigen würde, um genug Strom zu erzeugen, um die Neonschilder des OP zu beleuchten? (3) Ihrem Satz " Eine Kombination aus Transformator und Synchronuhrmotor. " fehlt ein Verb und ein Subjekt. Was wollten Sie kommunizieren? (4) Was ist ein Kombitransformator? (5) Wie würde ein Synchrontaktmotor helfen?
Mein Hinweis auf Tesla war nur eine Erinnerung daran, dass er der Vorläufer der meisten unserer Wechselstrommotoren, Generatoren und Transformatoren ist. Die Drehzahl des Rotors ist umgekehrt proportional zur Anzahl der Zähne, die in das Flussmittel eingreifen. Stellen Sie sich nun eine kleine Wicklung um jeden Rotorzahn vor ... die aufgrund des sich ändernden Flusses eine induzierte Spannung haben würde. Wenn Sie die Leistungsbilanz erstellen, wäre das Ergebnis natürlich gleichbedeutend mit einem erhöhten Widerstand und einer größeren Phasenverzögerung des Eingangsstroms. Hoffe dieser Kommentar hilft. Ich muss nach meinem Text für elektrische Maschinen suchen, wenn Sie eine Referenz benötigen.
Für diese Anwendung müsste es zu schnell rotieren, könnte aber für andere funktionieren, die diesen Thread über Google finden.

Der Drehtransformator von Tweed ist wahrscheinlich die beste Lösung, wenn es möglich ist, eine Spule um die Achse zu wickeln und einen ferromagnetischen Kern für die Achse zu haben. Aber Sie könnten einen Satz von mehreren kleineren Spulen um den Rand herum haben, mit ähnlichen Spulen, die mit ihnen auf der rotierenden Plattform gekoppelt sind. Die Leistung von jedem würde intermittierend sein, aber wenn sie richtig beabstandet wären, könnten Sie Ihre Bedürfnisse erfüllen. Erwarten Sie unangenehme 60-Hz-Vibrationen, wenn die Spulen aneinander vorbeilaufen ... es sei denn, Sie treiben sie mit 100 kHz an und verwenden leichte Ferritkerne ... Wenn Sie zu hohen Frequenzen wechseln möchten, können Sie wie vorgeschlagen eine Art kapazitive Kopplung vornehmen von diesem großen schottischen Dichter RFBurns.

Verwenden Sie wie bei den Kugellagern zwei Ringe, beseitigen Sie jedoch jeglichen Verschleiß und Funkenbildung mit Ringen aus flüssigem Quecksilber oder einer anderen leitfähigen Flüssigkeit. Nicht trinken! Natürlich ist Luft bei Hochspannung eine leitfähige Flüssigkeit, und das Display würde den Respekt Ihrer Gäste verdienen und davon abhalten, Marzipan und Argo auf der rotierenden Plattform zu knabbern.

Solche flüssigen Quecksilberbäder wurden für Leuchtturm-Rundumfeuer verwendet.