Управление мощным ЭЛЕКТРОМАГИТОМ. HELP !, Пожалуйста посоветуйте верное направление разработки. Опции

[Брандмейстер]

Время доброе, уважаемые специалисты.

Если не тяжело - поучаствуйте пожалуйста в выборе верного направления решения следующей задачи:

Требуется создать систему управления колокольным звоном.
Имеется настоящая колокольня и потребность проигрывать на ней треки в MIDI формате.

Пока идея примерно такая:

Программируемый контроллер типа ARDUINO принимает и расшифровывает пакеты MIDI от синтезатора. После - формирует сигналы для управления мощными соленоидами, якоря коих ударяют в колокола. (Все понимаем, что удары обязательно должны варьироваться по силе)

СТОИТ БОЛЬШОЙ ВОПРОС:

какой метод управления мощными соленоидами избрать ?

Быть может, лучше использовать мощные транзисторы (каскады транзисторов) Которые будут усиливать аналоговый или ШИМ сигнал от контроллера.
Быть может не использовать транзисторов, а каждый соленоид должен содержать по 5-10 обмоток и быть подключен через соответствующее количество штук реле, и, в зависимости от требуемой силы удара, будут включаться 1,2 или больше обмоток соленоида. ..?

Самый большой колокол в звоннице весит 5 тонн. Якорь соленоида для него должен будет весить около 5 кг, соответственно и катушка должна быть мощной. Стоит ли связываться в таком случае с переменным током и какие проблемы это сулит ?

Быть может у Вас есть какие-то действительно нормальные идеи на этот счёт, я буду рад их услышать))).


________________________________________________________________________________
__________________________________
Только прежде хочу заметить, что конструкция обязана быть в целом максимально проста и надежна, ибо ей под дождями и ветрами звонить годами без обслуживания на большой высоте.

С линейными шаговыми двигателями связываться не хочется ввиду их дороговизны (но ежели вы посчитаете этот выход оптимальным - можно и его рассмотреть накрайняк).

И ещё - я дилетант и возможно написал какую-то чушь, надеюсь, Вы в целом поняли что я хотел сказать. Если раздел для этого поста не подходящий - каюсь, на форуме новичок.

СпасиБо.

[MaslovVG]

На электромагнитах нереально. Слишком мал ход у соленоидов. Расмотрите вариант электродвигатели, тросики, грузы. Сила удара - скорость.

[Брандмейстер]

На электромагнитах нереально...

Извините, не соглашусь.




Такого типа и других разных вариантов исполнения соленоиды и электромагниты широко используются в автоматизации колокольного звона.
Беда традиционных систем в невозможности нормально варьировать силу удара.
Конструктив самого молотка будет подбираться опытным путём, но НУЖНО ПРИДУМАТЬ - КАК ВАРЬИРОВАТЬ СИЛУ ТОКА на катушке магнита сигналами с контроллера, что бы вся система оставалась надежной и стабильной.

[Herz]

Мне представляется наиболее перспективным соленоид с секционными обмотками или даже несколько независимых соленоидов. А как надо варьировать? Насколько плавно, в каких пределах? Варьировать силу тока как раз не проблема, но на максимальную индукцию есть ограничения.

[khach]

Возможно, пневматическая система будет дешевле. Пневмоцилиндры- стандартные, на каждый- электромагнитный клапан и отдельно-регулятор расхода с управлением от шагового мотора (это дешевле сделать самому, чем покупать регуляторы с управлением).

[Aner]

Не так давно анализировали ( для аналогичного проекта, но не колокола), что лучше выбирать: пневматическую систему или электромагнитную, из имеющихся на рынке.
Выбрали пневматическую систему. Поскольку скоростные, силовые, эксплуатационные и т.д. характеристики лучше у пневматики, также цена меньше, выбору больше.

[АНТОН КОЗЛОВ]

Не так давно анализировали ( для аналогичного проекта, но не колокола), что лучше выбирать: пневматическую систему или электромагнитную, из имеющихся на рынке.
Выбрали пневматическую систему. Поскольку скоростные, силовые, эксплуатационные и т.д. характеристики лучше у пневматики, также цена меньше, выбору больше.

Если не трудно, приведите сравнительные скоростные хар-ки.

Молоток можно присоединить к шаговому двигателю, если силы соленоида не хватает. И управлять скоростью проиизвольно.

[Guest_@Ark_*]

Выбрали пневматическую систему. Поскольку скоростные, силовые, эксплуатационные и т.д. характеристики лучше у пневматики, также цена меньше, выбору больше.

Пневматическая система, если она автономная, подразумевает компрессор, ресивер, воздушную магистраль... Все это потребует периодического ТО, на сколько я понимаю. Особенно, при эксплуатации на свежем воздухе... Что не очень вяжется с требованиями топикстартера:

... конструкция обязана быть в целом максимально проста и надежна, ибо ей под дождями и ветрами звонить годами без обслуживания на большой высоте.

[Брандмейстер]

Эхъ, на счет пневматики, гидравлики и прочего - боюсь это не наш случай,
так как рессиверы, поршни, цилиндры, клапаны и шланги - штуковины, которые требут ПОСТОЯННОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ.


Звонница о которой идёт речь необычной конструкции. Колокола будут на высоте 40 метров и лазить туда практически нельзя.
Отсюда необходимость подобрать вариант, который можно сделать 1 раз и забыть на несколько лет.

Я пока мысленно останавливаюсь на том, что бы электромагнит дёргал молоток, молоток бил в колокол.
На каждый колокол по 5 таких молотков, в электромагните каждого молотка по две обмотрки. включающиеся либо по одной. либо вместе.

если 1я и 2я обмотки каждого электромагнита одинаковые - это 10 вариантов сил удара на каждый колокол.
если одна побольше, другая поменьше - 20 вариантов сил удара.
а если замутить программно возможность бить несколькими молоточками единовременно - вообще мильён :0)

На каждую обмотку каждой катушки повиснет по оптическому реле. Релюшками станут управлять пятивольтовые выходы микроконтроллера.

Если Вы видите - где здесь можно сделать более надёжно - посоветуйте пожалуйста.
Так же, если кто-то использовал оптические реле для управления током 40, 60, 80 Ампер и больше - расскажите пожалуйста об их надёжности.
И ещё: может кто-то знает - какой системы должен быть электромагнит, что бы иметь максимальную притягивающую силу при минимальных энергозатратах ?
Может там особый срдечник, стальная рубашка или нужный наклон витков.

Большое спасиБо.

[Guest_@Ark_*]

Я бы закрепил ударный молоток непосредственно на оси электродвигателя - за самый конец "ручки", вниз "головой". Только двигатели должны быть достаточно мощными, с хорошим запасом. В том числе и по механической прочности подшипников. Мне думается, что это самая простая механическая система из возможных. Сила удара, в этом случае, достаточно просто регулируется - по интервалу времени подачи напряжения на двигатель. Кстати, можно и раскачку применять, при необходимости.

[Microwatt]

Простейший электромагнит.
Ход молотка - хоть метр, рычаги еще никто не отменял
Силу тока можно регулировать, можно регулировать длительность импульса, можно регулировать энергию, заряжая до определенного напряжения буферный конденсатор
Короче, - большой простор для фантазии.
С пневматикой, множеством катушек, прочими фотодатчиками, гироскопами и акселерометрами - не стоит искусственно усложнять задачу.

[Брандмейстер]

Уважаемый @Ark, тогда у таких электродвигателей должен быть датчик положения вала, что бы программа точно знала в какой момент произойдёт удар...

представьте себе минимум 15 колоколов разных размеров, которые играют сложную музыку. Если будут хотя бы небольшие задержки - ничего сыграть не получится :0/

Все не кисло осложнено тем, что на этих колоколах придётся лобать в реальном времени из подвала.

[Tanya]

Уважаемый @Ark, тогда у таких электродвигателей должен быть датчик положения вала, что бы программа точно знала в какой момент произойдёт удар...

И в самом деле, дядьки-молоточки беспрестанно то по тому, то по другому колокольчику тук да тук, индо бедному Мише жалко стало. Он подошел к этим господам, очень вежливо поклонился им и с добродушием спросил, зачем они без всякого сожаления колотят бедных мальчиков. А молоточки ему в ответ: - Прочь ступай, не мешай! Там в палате и в халате надзиратель лежит и стучать нам велит. Все ворочается, прицепляется. Тук-тук-тук! Тук-тук-тук! - Какой это у вас надзиратель? - спросил Миша у колокольчиков. - А это господин Валик, - зазвенели они, - предобрый человек, день и ночь с дивана не сходит; на него мы не можем пожаловаться. Миша - к надзирателю. Смотрит: он в самом деле лежит на диване, в халате и с боку на бок переворачивается, только все лицом кверху. А по халату-то у него шпильки, крючочки видимо-невидимо; только что попадется ему молоток, он его крючком сперва зацепит, потом спустит, а молоточек-то и стукнет по колокольчику.
----------------------
Вот и я думаю про вращающийся массивный маховик, к которому временно прикрепляются молоточки.
А потом открепляются.

[Guest_@Ark_*]

Уважаемый @Ark, тогда у таких электродвигателей должен быть датчик положения вала, что бы программа точно знала в какой момент произойдёт удар...

Так это не проблема - энкодеров готовых предостаточно. А время удара все равно придется вычислять и программно корректировать при любом способе - инерцию в механических системах еще никто не отменял. Что касается сравнения электромагнита и электродвигателя - с механической точки зрения у последнего преимущество в подшипниках. Меньше трение, износ, меньше вероятность перекоса, заклинивания. В плане долговечности, хороший движок вне конкуренции, с моей точки зрения. Например асинхронные движки (которые без щеток) служат десятилетиями, непрерывно работая на свежем воздухе, в любую погоду. Пока не накроются подшипники. По моему, это то, что Вам нужно.

[SNGNL]

Вам правильно подсказывают, язык колокола должен работать в режиме резонанса. Привод – подобие линейного двигателя. Были созданы даже резонансные приводы роботов. Поищите информацию в этом направлении. Они очень экономичны, никаких сверхсильных электромагнитов.

Сообщение отредактировал SNGNL - Oct 30 2011, 10:22