Construyendo electroimanes y punteros generales

1

Estoy en el proceso de esbozar y recopilar conocimientos sobre electroimanes para un proyecto en el que estoy trabajando. Básicamente va a ser un instrumento electroacústico con sonido de órgano. Es una serie de púas de metal, tomadas de un piano de juguete antiguo, donde cada púa tiene su propio electroimán dedicado, que lo impulsa y lo frena. Es más o menos el mismo principio que este órgano de Matt Steinke: ( enlace ). He tratado de ponerme en contacto con él, pero no tengo respuesta.

He construido varios instrumentos electroacústicos basados en electroimanes con módulos pwm hechos en casa, pero necesito que estos sean más fuertes y precisos, por lo que necesito tener una comprensión adecuada de cómo construir el mío. Eventualmente, todo se controlará a través de un Arduino y debería aceptar la entrada MIDI, etc., pero a partir de ahora, necesito bajar los electroimanes antes de continuar.

Recientemente he creado un electroimán, que funciona y hará que la melodía cante al alcanzar su frecuencia fundamental, pero no es lo suficientemente potente y parece que se calienta con bastante rapidez.

Recientemente he hecho uno menos que ideal usando lo siguiente: Un perno de hierro como núcleo (tamaño M8), arandelas de plástico, tuerca, una sola capa de cinta aislante alrededor del núcleo, alambre esmaltado (calibre desconocido, extraído de un pequeño transformador), envuelto en una o dos capas de cinta aislante. Se enrolla con un taladro manual, probablemente no idealmente, ya que el cable tuvo algunos giros y vueltas aquí y allá saliendo del armazón del transformador, pero siempre intenté enrollar la bobina en la misma dirección. No puedo estar seguro de la cantidad de turnos que utiliza el método.

1: Núcleo de tornillo y arandelas, sin cable. 2: Shell del transformador del que tomé el cable. 3: Electroimán herido y aislado.

Primero que nada, no puedo decir por qué agregué cinta aislante al núcleo antes de enrollar el cable. ¿Es esto algo que debería seguir o evitar? He pensado en comprar algunas bobinas pequeñas para máquinas de coser industriales, pero realmente no sabría si eso es preferible a solo usar un perno de hierro para este proyecto. El tamaño es algo así como un factor, ya que el campo magnético de cada electroamgnet tiene que, preferiblemente, afectar solo una cuerda cada uno.

Quiero pedir un cable de alambre para el proyecto, pero me cuesta elegir un calibre, ya que no estoy seguro de cuál es el tamaño que mejor se adapta a mis núcleos, cuánta corriente consumirá realmente en comparación con cuánta corriente puede hacer el cable En realidad manejar antes de calentar demasiado. Lo más probable es que se ejecute a través de un mosfet que está siendo cambiado por un Arduino, así que solo puedo asumir que tendré que suministrar los electroimanes con una fuente de alimentación externa, ya que 5v (o por mucho que Arduino pueda suministrar) no es suficiente para obtén el poder que necesito - pensaría. En el proyecto al que me vinculé anteriormente, él dice que usó una matriz de transistores Darlington, ULN2803, para alimentarlo y aumentarlo para enviar pulsos de 30v. Supongo que ese es el camino a seguir, ¿correcto?

¿Es absolutamente crucial que sepa la cantidad de vueltas en la bobina para averiguar cuánta corriente puede manejar o es posible determinar un margen seguro a través de prueba y error y cálculos aproximados?

¿Cuánto calor se espera? ¿Qué constituye el sobrecalentamiento? Cuando las cosas empiezan a oler y realmente arder? ¿Un ligero sobrecalentamiento tendrá algún efecto significativo en el campo magnético?

¿Qué material es mejor para envolver la bobina después de enrollar? Como se mencionó, acabo de agregar cinta aislante, pero he visto otro tipo de cintas utilizadas. ¿Es para enfriamiento? ¿Para pegarlo y mantenerlo en su lugar?

    
pregunta Rosaria

4 respuestas

2

Consiga unos cuantos relés de 5 voltios, retire los contactos y utilice la armadura móvil para golpear el diente. Si compras uno de repuesto, puedes desmontarlo y contar el número de vueltas. Esto le demostrará que se pueden requerir miles de vueltas y que la resistencia de CC es crucial para evitar el sobrecalentamiento.

    
respondido por el Andy aka
1
  

¿Es absolutamente crucial que sepa la cantidad de vueltas en la bobina?   para averiguar cuánta corriente puede manejar o es posible   determinar un margen seguro a través de prueba y error y en bruto   cálculos?

No sería el número de vueltas, sino la longitud y el calibre del cable.
Sí, hay calculadoras para el calibre del cable, la temperatura y el amperaje.

  

¿Cuánto calor se espera? ¿Qué constituye el sobrecalentamiento? Cuando las cosas   ¿Empiezas a oler y arder? ¿Tendrá un ligero sobrecalentamiento?   ¿Efecto significativo sobre el campo magnético?

Establece la temperatura máxima (25-50 ° C) y luego ajusta el calibre a la longitud (giros).

Use una calculadora para hacer eso: calculadora de resistencia del calibre del cable

  

¿Qué material es mejor para envolver la bobina después de enrollar?

Una cinta de tela de vidrio como esta: 3M ™ Cinta eléctrica de tela de vidrio

  

pero realmente no sabría si eso es preferible a solo usar una plancha   Perno para este proyecto. El tamaño es algo de un factor, como el magnético   El campo de cada electroimán debe, de preferencia, afectar solo una púa.   cada uno.

Debería usar una plancha blanda recocida como: Varilla de hierro suave. Núcleo ideal para hacer electroimanes.

    
respondido por el Misunderstood
1

El flujo magnético debe fluir a través de un conductor magnético. Cualquier espacio de aire en la trayectoria de flujo debe minimizarse. La fuerza es el campo magnético que intenta cerrar la brecha. La fuerza aumentará a medida que el espacio de aire se haga más pequeño. Los pernos en el diseño tienen un gran espacio de aire porque el campo tiene que recorrer el camino más largo hacia la parte inferior del perno.

Además, este tipo de tornillo no es un buen conductor magnético. Para encontrar mejores pernos, lleve un imán a la ferretería y vea qué pernos son atraídos más fuertemente por el campo magnético. En mi caso, los tornillos negros eran mejores. Creo que son de hierro, no de acero.

Un tornillo en forma de U sería mejor, ya que podría tener un espacio de aire más pequeño.

En las altas frecuencias, tendrá pérdidas por corrientes de Foucault que harán que todo se caliente. Las temperaturas más altas son un problema. El aislamiento de la bobina fallará profundamente dentro del imán y, luego, las pérdidas aumentarán aún más, habrá más calor y el imán fallará en un momento crítico.

Para reducir las pérdidas por corrientes de Foucault, cambie de los pernos de hierro al material de ferrita. Consigue la ferrita en la forma correcta. La ferrita es muy difícil de mecanizar o retrabajar. Casi el único proceso que funciona es moler. La ferrita es dura y quebradiza.

Hay diferentes materiales y formas de ferrita. Puede utilizar la mitad de un núcleo de EE sin tapón, con un pequeño espacio desde la E hasta los dientes. Llame a esto una configuración de IE, donde la E es el núcleo y la I es el diente. Para cada diente. Necesitas una bobina para la mitad de un núcleo de EE. Una pieza impresa en 3D sería una buena manera de hacer una bobina. Si no puede hacer esto, obtenga un núcleo de IE y sustituya los dientes por los de I. Los núcleos de IE son menos comunes que los de EE.

En este diseño, el flujo fluye a través del poste central del núcleo E, a través del diente, y luego regresa a través de la parte superior e inferior de la E.

Puede comprar núcleos de ferrita a los distribuidores, o tal vez tener suerte y rescatarlos de una pila de fuentes de alimentación en un depósito de chatarra.

En lugar de colocar cinta en la parte inferior de la bobina, aplíquela sobre los devanados. Esto evita que los cables salten cuando se aplica corriente. También hay una fuerza en el electroimán que repele los cables cuando fluye la corriente. Esto dobla un poco los cables, y eventualmente se desgastan y rompen.

Otro enfoque es hacer que el diseño sea similar a una pastilla de guitarra que corre hacia atrás. Las pastillas de guitarra funcionan al magnetizar la cuerda de acero con un imán permanente y al detectar cambios en el espacio magnético utilizando una bobina con un cable muy fino. No use una pastilla real para esto, porque el cable no puede manejar mucha corriente. Hay un producto que está diseñado para que las guitarras puedan manejar la corriente. Se llama un Sustainiac. Supongo que esto no es lo suficientemente poderoso como para lo que quieres hacer, y necesitas bobinas más grandes, a menos que toques muy lentamente y esperes a que se acumulen las notas. Lo que hay que aprender de esto es que un imán permanente también puede ayudar a aumentar la fuerza en su sistema.

    
respondido por el Tom Anderson
0

El sobrecalentamiento siempre es potencialmente un problema.

La cantidad de calor producido depende de

a) la fuerza del campo H que necesitas
b) el volumen de los devanados
c) nada más

Expandiendo (b), no importa si tiene miles de giros de alambre fino impulsado por alto voltaje, o algunos giros de alambre grueso a bajo voltaje, el calor producido para cualquier campo magnético dado será el mismo. Use más cobre, aumente el volumen del devanado y reducirá la entrada de energía requerida para cualquier campo magnético. Una vez que tenga suficiente cobre, elija el diámetro y la longitud convenientemente para que coincida con su voltaje.

Puedes aumentar la fuerza del campo B magnético (lo que realmente atrae) que obtienes para cualquier campo H dado al reducir la cantidad de aire por el que tiene que viajar. Reemplace la mayor cantidad de aire en el camino magnético que pueda con hierro o ferrita. Mira de cerca cómo se construye un relé comercial. No solo tiene un núcleo de hierro, sino que también tiene una trayectoria de retorno de hierro, y el mínimo espacio de aire posible para que la armadura se desplace. En términos generales, si dobla el espacio de aire, reducirá a la mitad el campo B para cualquier campo H dado, lo que significa que la fuerza disminuye a 1/4. Un pequeño espacio de aire es muy importante.

Para volver a la pregunta de sobrecalentamiento, no es la entrada de energía, sino el aumento de temperatura lo que daña sus bobinas. La temperatura no aumenta instantáneamente, por lo que puede establecer un límite superior de tiempo o un ciclo de trabajo para la operación, para reducir el tamaño de sus bobinas. Es posible que pueda mejorar el enfriamiento de los devanados para mantener el aumento de temperatura.

Como el campo B es inversamente proporcional al espacio de aire, una vez que el diente ha sido atraído, y si ha acortado significativamente la trayectoria del aire (para lo cual se requiere una trayectoria magnética de retorno), se necesita menos potencia para mantenerla allí. . Puede modificar el circuito del variador para que se conecten con una corriente alta, pero se mantengan tirados con una corriente mucho menor y, por lo tanto, con potencia.

    
respondido por el Neil_UK

Lea otras preguntas en las etiquetas