[help] levitator

[Soul__assasin]

Hey Tweakers..

sinds gisteren ben ik me al suf aan het zoeken in het onderwerp levitators.
je weet wel deze dingen


deze werken dus volgens een electro machnetisch principe, dankzij growlithe weet ik al dat er zo een denkbeeldige as gecrëeerd word waarop de globes draaien..

maar nu is mijn ontwerp voor een levitator niet verticaal maar horizontaal, hoe kan zo een probleem opgelost worden. Growlithe beweerde dat het pricipe gelijk is en dat het op te lossen is door 4 magneten


Gaat dat even makkelijk of moet je het totaal anders aanpakken?

Mijn ontwerp


de rode bol zou dus moeten zweven in de U vorm en mag onder geen beding de U vorm verlaten

de rode bol zou in diameter ongeveer een 25cm meten
de u-vorm zou niet breder worden daan 35cm

de bol zal gemaakt worden uit rode plexyglas en zal binnenin verlicht worden met rode leds die op een oplaadbare batterij zullen werken..

hoe pak ik dit probleem nu het beste aan?

ik zat al in de richting te denken van een paar neodinium magneten of electro magnetisme..


op dit ontwerp steund mijn volgende casemod die nu voorlopig vast zit in de proof of concept stage door het levitator probleem

[j-a-s-p-e-r]

uh, hoe wil je lexaan afstoten met een electromagnetisch veld? Je zal toch altijd twee polen (een metaal dus) nodig hebben om zoiets in de lucht te houden.
Je kan electromagneten in het anker gebruiken, de buitenkant dus. En dan metaal of vaste magneten in de bol ofzo. Hoe moet hij rond kunnen draaien? Drie vrijheidsgraden of alleen maar rond zijn as? Daar wordt het al een stuk makkelijker van lijkt mij.

Wel een heel vet plan trouwens

[Soul__assasin]

als hij simpel rond zijn as zou kunnen draaien heb ik iets uniek maar zo ver wil ik zelf niet gaan als hij als simpel zweeft is het genoeg

in de laxaan zal ik idd een magneet of een ring van magneten gaan maken

ik zat te denken aan het volgende

in de base een ring van magneten, in de bol ook een ring van magneten met op het diepste punt van de bol de baterijen voor de leds en wat tegen gewicht maar zal het zo gaan werken???

[Sprite_tm]

Hmmm, ik heb een vermoeden dat dat te onstabiel word: je moet je bol dan wel heel stil houden, anders draait 'ie wat en doordat de magneten elkaar dan aantrekken ipv afstoten klapt je hele bol om.

@beneden: Verbeterd

[ Voor 12% gewijzigd door Sprite_tm op 15-02-2006 12:54 ]

[Soul__assasin]

ik kan het misverstaan maar moeten de magneten niet afstoten? anders is toch het hele zweef idee weg???


mss nog iets meer info ik schat dat de bol rond de 500gram zal wegen

[frickY]

Dergelijke apparaten hebben volgens mij altijd een UC aanboort welke de magneetsterkte aanpast aan de positie van de bol. Zijn eigenlijk nog best technische hoogstandjes, die je niet zonder meer na kunt maken.

[onkl]

Wat misschien werkt is om in de vlakke circel op telkens 90 graden vier exact even sterke sets afstotende magneten te zetten. Vervolgens zet je in het laagste punt ook een afstotende set icm een gewicht.
De onderkant zal dan altijd onder blijven, maar "landen".
De vier magneten moeten afstotende stes zijn omdat dat een negatieve feedback geeft, als íe uit balans is zal de set magneten waartussen de afstand is verkort sterker afstoten, dus de zooi weer in balans brengen.
Wat dan nog kan gebeuren is dat de bol over de verticale as wil gaan draaien. Dat is een labiel evenwicht.
Om dat te voorkomen kan je ervoor zorgen dat bij iedere set je de magneet in de buitenring in tweeen splits met een hoek van bijv. 10 graden ertussen. Als je de bol dan zo zet dat iedere randmagneet in de bol precies "tussen" de twee bijpassende "halve" magneten hangt, heb je ook over die dimensie een stabiel evenwicht.
(en nee, ik geef geen garantie op een gokje uit de losse pols)

[Soul__assasin]

onkl kan je je uitleg een beetje verduidelijken???

dan de bol zou roteren over zijn verticale as zou ik niet erg vinden het zou zelf zuper zijn moest hij dit doen

maar een afbeelding (paintje ofzo) zou wel helpen

maar ik ga nu werken ik kom deze avond het topic wel nog eens checken

[rooiekool]

ik herinner me dat Conrad ook wel eens zon ding had. Daar hing een spiegelbol in een soort raamwerk. De bol had een bepaalde positie in het raamwerk die gemeten werd door lichtsluizen onder en boven de bol. Door passieve magneten werd de bol omhoog getrokken, maar elektrisch weer weggeduwd. Als er dus wat mis ging (te hard trillen, wind, batterij leeg) vloog het bolletje gewoon tegen de bovenkant aan.

Actueren vanaf de bovenkant lijkt me noodzakelijk, dan blijft je bolletje namelijk altijd op je 'as' recht onder je magneten. Vergelijk het maar met een kogeltje aan een touwtje hangen of bovenop een sateprikker zetten.

[MeMoRy]

Het probleem met alle magneten is het volgende: naar mate de afstand groter wordt neemt de aantrekkings-/afstotingskracht kwadratisch af. Wil je iets 'hangen' tussen twee magneten, dan moet dat precies in het midden, wat dus niet te doen is... zou hij namelijk maar een klein stukje uit het midden zijn, zou hij doorschieten en zich tegen een magneet plakken.
Dit is in het verleden opgelost met bijv. laser-afstandsbepaling en elektromagneten.
Ik neem aan dat je dat geen goed idee vind, i.v.m. complexiteit en kosten.

Je kan het ook andersom doen: afstoting. Je duwt de bol in het midden stabiel... het enige probleem is dat er aan alle kanten evenveel kracht op moet staan, of hij schiet eruit...

Het is dus sowieso geen makkelijk op te lossen probleem...

[Verwijderd]

Sinds ik ook het Coilgun-topic volg:

http://www.oz.net/~coilgun/levitation/home.htm

Een beetje googlen maakte het cirkeltje rond:

Magnetic Levitation (de link onder "instructions to build..." leidt naar Barry's site.)

Het principe achter die zweef gadgets heet "Lenz's Law"
Schijnbaar trekken ze de bol omhoog aan een electromagneet aan de bovenkant, omkering van het apparaat zou niks mogen uitmaken lijkt me ( behalve dan stabiliteits problemen )
Je ontwerp heeft niet te maken met een horizontale as. Als je stabiliteits problemen zou tegen komen misschien dat het principe van de Levitron je kan helpen.
De rotatie van het te leviteren object zou moeten zorgen voor gyroscopische stabilisatie.

Instructies hoe te bouwen staan dus op die coilgun site, hij heeft ergens zelf over een bouw-kit die hij had besteld uit de UK, doe er je voordeel mee

[ Voor 3% gewijzigd door Verwijderd op 15-02-2006 15:24 . Reden: de link linkt :\ leidt staat mooier ]

[lemming_nl]

Verwijderd schreef op woensdag 15 februari 2006 @ 15:22:
Sinds ik ook het Coilgun-topic volg:

http://www.oz.net/~coilgun/levitation/home.htm

Een beetje googlen maakte het cirkeltje rond:

Magnetic Levitation (de link onder "instructions to build..." leidt naar Barry's site.)

Het principe achter die zweef gadgets heet "Lenz's Law"
Schijnbaar trekken ze de bol omhoog aan een electromagneet aan de bovenkant, omkering van het apparaat zou niks mogen uitmaken lijkt me ( behalve dan stabiliteits problemen )
Je ontwerp heeft niet te maken met een horizontale as. Als je stabiliteits problemen zou tegen komen misschien dat het principe van de Levitron je kan helpen.
De rotatie van het te leviteren object zou moeten zorgen voor gyroscopische stabilisatie.

Instructies hoe te bouwen staan dus op die coilgun site, hij heeft ergens zelf over een bouw-kit die hij had besteld uit de UK, doe er je voordeel mee

Dat werkt volgens mij niet zo makkelijk. Ophangen is makkelijk omdat de zwaarte kracht hem altijd recht naar beneden trekt. Beetje hetzelfde als je aan een stokje een voorwerp ophangt. Dan blijft hij keurig naar beneden hangen. Probeer je het andersom moet ie wel heeeeel erg goed in balans zijn anders valt het geheel om.

[joopv]

MeMoRy schreef op woensdag 15 februari 2006 @ 15:19:
Je kan het ook andersom doen: afstoting. Je duwt de bol in het midden stabiel... het enige probleem is dat er aan alle kanten evenveel kracht op moet staan, of hij schiet eruit...

Het is dus sowieso geen makkelijk op te lossen probleem...

Het schijnt bewezen te zijn dat je met gewone permanente magneten geen stabiele zweef-situatie kunt maken.

quote van http://en.wikipedia.org/wiki/Earnshaw_theorem :

This theorem states that there is no possible static configuration of ferromagnets which can stably levitate an object against gravity, even when the magnetic forces are stronger than the gravitational forces. There are, however, several exceptions to the rule's assumptions which allow magnetic levitation.

Vertaald: Deze theorie stelt dat er geen configuratie van magneten mogelijk is waarbij je stabiele levitatie kunt creeren.

Die uitzonderingen gaan dan bijvoorbeeld over diamagnetisme, of correctie dmv een meet- en regelsysteem met positieopnemers en electromagneten.

[ Voor 9% gewijzigd door joopv op 15-02-2006 16:24 ]

[MeMoRy]

herschreven:
Ik heb met mijn eigen ogen een magneet boven een supergeleidende permanente magneet zien zweven.

dit heb ik dus gezien


met een draaitje na:

hier

zie ook bijv hier

[ Voor 73% gewijzigd door MeMoRy op 15-02-2006 16:37 ]

[Verwijderd]

lemming_nl schreef op woensdag 15 februari 2006 @ 16:15:
[...]
Dat werkt volgens mij niet zo makkelijk. Ophangen is makkelijk omdat de zwaarte kracht hem altijd recht naar beneden trekt. Beetje hetzelfde als je aan een stokje een voorwerp ophangt. Dan blijft hij keurig naar beneden hangen. Probeer je het andersom moet ie wel heeeeel erg goed in balans zijn anders valt het geheel om.

Da's natuurkundig gezien absoluut niet waar. Praktisch gezien heb je een punt. Magneten die elkaar afstoten hebben de "neiging" naar de zijkant weg te glippen, of te kantelen om zo tot aantrekking te komen. Maar met een levitator heb je maar met 1 magneet te maken, dus ik kan weinig zinnigs zeggen over hoe sterk dat effect hier is.

Omdat de TS ook nog dingen in de bol wil stoppen ( LED's e.d.) zodat het zwaartepunt van de bol wel eens ongunstig uit kan pakken ( ideaal moet die denk ik, helemaal onder in de bol liggen, net zoals bij een barbapappa pop )

Is er iemand die zo'n speeltje (levitator) heeft en kan testen of deze ondersteboven ook werkt/beetje werkt/helemaal niet werkt?

@MeMoRy:
Wat je daar ziet is het meisner-effect, da's geen effect van magnetisme maar van diamagnetisme, zo'n uitzondering op het Earnshaw theorem.

[ Voor 8% gewijzigd door Verwijderd op 15-02-2006 16:49 ]

[Soul__assasin]

dat ik de led's naar alle waarschijnlijkheid zal moeten opgeven daar kan ik mee leven zo'n grote lichtgevende bol zou storend zijn denk ik...

maar ik denk dat ik een manier gevonden heb, op me werk verveel ik me altijd en zit ik dus vaak te schetsen en omdat dit mijn proof of concept haalbaar zou maken en ik dit dus echt zou kunnen gaan maken is dit mijn prioriteit. JA dit gaat zelf voor op me echte werk....

* Soul__assasin kan nu enkel mompelen over cirkels zonder passer, een regelmatige 16 hoek, 26 neodium magneten en een tegengewicht...... een een hele grote dosis geluk......

binnen een uurtje ben ik thuis en toon ik de resultaten van mijn "onderzoek"...
tot binnen een uurtje en dan kan de trhread verder met een mogelijke oplossing...

SOUL OUT....

[ Voor 4% gewijzigd door Soul__assasin op 15-02-2006 21:30 ]

[joopv]

frickY schreef op woensdag 15 februari 2006 @ 12:45:
Dergelijke apparaten hebben volgens mij altijd een UC aanboort welke de magneetsterkte aanpast aan de positie van de bol. Zijn eigenlijk nog best technische hoogstandjes, die je niet zonder meer na kunt maken.

Een positiesensor (hall effect), een PID regeling met 2 opampjes en een electromagneet. Voor een paar euro te maken. Ontwerpjes hebben regelmatig in de hobbybladen gestaan en zullen op het web ook wel te vinden zijn.
Een computer is niet nodig, zo complex is zo'n regelsysteem niet.

Even googlen op "diy electromagnetic levitation" levert op:

http://amasci.com/maglev/maglev.html

[Soul__assasin]

owkee ik ben nu dus thuis heb het plaatje gemaakt en het staat op het net


klikbaar


plaatje spreek voor zich imho

joopv schreef op woensdag 15 februari 2006 @ 21:58:
[...]

Een positiesensor (hall effect), een PID regeling met 2 opampjes en een electromagneet. Voor een paar euro te maken. Ontwerpjes hebben regelmatig in de hobbybladen gestaan en zullen op het web ook wel te vinden zijn.
Een computer is niet nodig, zo complex is zo'n regelsysteem niet.

Even googlen op "diy electromagnetic levitation" levert op:

http://amasci.com/maglev/maglev.html

maar werken deze dingen ook omgekeerd

[ Voor 55% gewijzigd door Soul__assasin op 15-02-2006 22:24 ]

[joopv]

Soul__assasin schreef op woensdag 15 februari 2006 @ 22:23:
owkee ik ben nu dus thuis heb het plaatje gemaakt en het staat op het net

plaatje spreek voor zich imho

Als dat gaat werken heb je Earnshaw's theorema omvergeworpen. We zijn benieuwd!

maar werken deze dingen ook omgekeerd

Klik eens op die link. Je ziet een magneet zweven boven een stuk electronica (magnetica?).
Het is geen al te geavanceerd ontwerp (geen PID regeling) en is daardoor onstabiel. Misschien zijn er betere ontwerpen te vinden op het net.

[MeMoRy]

Verwijderd schreef op woensdag 15 februari 2006 @ 16:43:
@MeMoRy:
Wat je daar ziet is het meisner-effect, da's geen effect van magnetisme maar van diamagnetisme, zo'n uitzondering op het Earnshaw theorem.

Say what??... Ik ben maar een simpele masterstudent Computer Engineering, vanuit een Bachelor Elektrotechniek, hoor....

[Soul__assasin]

joopv schreef op donderdag 16 februari 2006 @ 09:35:
[...]
Als dat gaat werken heb je Earnshaw's theorema omvergeworpen. We zijn benieuwd!

[...]

Klik eens op die link. Je ziet een magneet zweven boven een stuk electronica (magnetica?).
Het is geen al te geavanceerd ontwerp (geen PID regeling) en is daardoor onstabiel. Misschien zijn er betere ontwerpen te vinden op het net.

Hehe Theorema's zijn enkel theorie eh in de praktijk speel ik vals door de 2 sateliet ringen en het tegen gewicht we zullen zien..

even tussendoor moest ik dit nu gaan maken met levitator kitjes ipv de neodinium magneten heb ik dan een grotere slaagkans???

[Verwijderd]

Zoals al eerder genoemd in dit topic: Het Earnshaw theorema zegt dat een systeem bestaande uit electromagneten en/of gewone magneten NOOOOOOOOOIT stabiel kan zweven.

Er zijn slechts 3 manieren om dit theorema te "omzeilen":
1. gebruik een actieve regeling om de sterkte van de magneten te regelen (als de bol omhoog beweegt maak je de afstotende kracht wat kleiner, als de bol omlaag beweegt maak je de afstotende kracht wat groter). En aangezien je zowel de positie (=x, y, z) als de orientatie (=alpha, beta, gamma) van de bol zult moeten regelen wil dat zeggen dat je ZES regelaars nodig hebt, die ook nog zwaar niet lineair en zwaar gekoppeld zijn. En geloof mij: dat is niet eenvoudig... (en ik kan het weten...)
2. zorg dat de totale permeabiliteit van de relevante ruimte kleiner is dan 1. Dat wil dus zeggen dat je materialen moetn gebruiken die (in tegenstelling tot ijzer) juist wordt AFGESTOTEN door een permanente magneet (maar niet een andere permanente magneet, want die wordt weer aangetrokken als je hem omdraait). Deze materialen bestaan, de bekenste is bismuth. Probleem is echter dat het effect heeeeeel klein is (permeabiliteit 0.997) en je dus heeeeeel sterke magneten nodig hebt.
De zwevende kikker van de onderzoekers van de universiteit van Nijmegen van een jaar of 10 geleden maakten gebruik van dit effect. (biologische materialen worden zeer lichtjes afgestoten door een magneet. Alleen heb je wel een magneet van tientallen Teslas' nodig om een kikkertje van minder dan 1 gram te laten zweven.
De zwevende magneet boven de supergeleider is hier ook een voorbeeld van. (Supergeleiders dulden geen magnetisme in zich: Dat wil dus zeggen dat ze worden afgestoten door een permanente magneet)
3. Gebruik Coriolis krachten door een snelle rotatie om een van de assen om de andere twee rotaties te stabiliseren. (Het principe van een tol). Probleem is dat dit heeeeeel precies komt en de rotatie precies de juiste snelheid moet hebben.
Er zijn speelgoedjes op internet te vinden die van dit principe gebruik maken.


Met andere woorden: Tenzij je een jaartje of 4 full-time op post-academisch niveau wilt investeren om genoeg te weten van magnetische ontwerpen en niet lineaire MIMO-regelaars: Vergeet het maar.

[ Voor 7% gewijzigd door Verwijderd op 16-02-2006 10:53 ]

[Soul__assasin]

en blijkbaar meldt zich nu de persoon met de juiste kennis

dus met permanente magneten is het onmogelijk....

en met die omgekeerde levitator, het maglev principe???

[WVL_KsZeN]

Soul__assasin schreef op donderdag 16 februari 2006 @ 11:00:
en blijkbaar meldt zich nu de persoon met de juiste kennis

dus met permanente magneten is het onmogelijk....

en met die omgekeerde levitator, het maglev principe???

vergeet het idee met de magneten aub

wat je wél zou kunnen proberen, en iets wat veel makkelijk is : LUCHT!

als je van onder naar boven hard genoeg blaast zodat de bol kan blijven zweven zou die ook op zijn plaats moeten blijven. Dit werkt echt heel simpel, zie bijvoorbeeld een simpel proefje bij NEMO of probeer het zelf met iets lichts en een rietje

http://www.stevespanglerscience.com/experiment/00000037

of kijk hier eens : http://www.hfml.ru.nl/fingertip.html

[ Voor 10% gewijzigd door WVL_KsZeN op 16-02-2006 14:23 ]

[joopv]

Verwijderd schreef op donderdag 16 februari 2006 @ 10:49:
2. zorg dat de totale permeabiliteit van de relevante ruimte kleiner is dan 1. Dat wil dus zeggen dat je materialen moetn gebruiken die (in tegenstelling tot ijzer) juist wordt AFGESTOTEN door een permanente magneet (maar niet een andere permanente magneet, want die wordt weer aangetrokken als je hem omdraait). Deze materialen bestaan, de bekenste is bismuth. Probleem is echter dat het effect heeeeeel klein is (permeabiliteit 0.997) en je dus heeeeeel sterke magneten nodig hebt.

Pyrolitisch grafiet is tamelijk sterk diamagnetisch, in combinatie met NIB magneten levert dat al snel levitatie op.

http://sci-toys.com/scito...s/pyrolytic_graphite.html

Het probleem is nu om een bol van dat grafiet te maken

[lemming_nl]

joopv schreef op donderdag 16 februari 2006 @ 19:09:
[...]


Pyrolitisch grafiet is tamelijk sterk diamagnetisch, in combinatie met NIB magneten levert dat al snel levitatie op.

http://sci-toys.com/scito...s/pyrolytic_graphite.html

Het probleem is nu om een bol van dat grafiet te maken

In het verhaaltje erbij staat dat alleen de eerste halvmm ofzo meedoet met het magnetisme. Dat zorgt ervoor dat een bol veel te zwaar is om te laten zweven op deze manier.

edit

Because the density of pyrolytic graphite is lower than bismuth, (the specific gravity is 2.1), it is light enough to be levitated above a sufficiently powerful magnet. A thick piece will still be too heavy, since the material above about a half of a millimeter does not contribute much to the lift.

[ Voor 24% gewijzigd door lemming_nl op 16-02-2006 19:30 ]

[joopv]

Stel nu dat je een of andere ultralichte bol (zeepbel?) kun maken, en die op zo'n plaatje pyrolitisch grafiet zet wat boven een setje NIB magneten zweeft. Dan zweeft de bol. Opdracht voldaan!

Shit, de bol moest rood zijn. En er was iets met het maken van gekleurde zeepbellen. Dat was nog een onopgelost probleem.....

[Verwijderd]

Heeft die boel niet te maken met zelfinductie? Ik heb eens een koperen schaal zien zweven boven een tafel (eronder een sterke magneet). Het moet te doen zijn, op school waren we ook bezig met zoiets, ik zou ff goed moeten kijken hoe dat zat.

Maar ingewikkeld was het iig niet

[Soul__assasin]

ok het idee van de opstuwende levitator laat laat ik varen...

wel zal ik een hangende levitator gaan gebruiken in mijn project

een project image van hoe het er moet gaan uitzien is te zien om onderstaande link
http://samymodding.be/varia/groot%20nieuws.jpg

uit de onderste U vorm zal dus een boog moeten komen met dan de hangende levitator

nu vormt dit weer een probleem die boog moet op zijn plaats gebracht worden door een gelijkspanningas motortje en 2 eindeloop contactjes het schema kan ik tekenen geen probleem

maar hoe kan ik die boog in rechte banen leiden (of in dit geval halfronde)

en waar raak in godsnaam aan een hangende levitator set die in staat is om tot 1 Kilogram te tillen

[Verwijderd]

ok het idee van de opstuwende levitator laat laat ik varen...

wel zal ik een hangende levitator gaan gebruiken in mijn project

Magnetisch opstuwen of magnetisch hangen is precies het zelfde, en geeft ook precies dezelfde problemen. (Het klein beetje extra stabiliteit dat je bij 'hangen' zou krijgen doordat het zwaartepunt van de bol zich onder het ophangpunt bevindt, is maar van zeer kleine invloed op de totale instabiliteit van het systeem door al die sterke magneten.)

Op de vorige pagina werd wel een advies gegeven dat ik kan beamen: stuw de bol omhoog met lucht! (Of eventueel met water.) Dat is een systeem wat zich zelf stabiliseert! Gewoon een bolvormig kommetje maken waar de bal precies in past (luchtspleet 0.1 mm of zo), onder in de kom een heel klein gaatje (minder dan 1 mm) en dan met een klein luchtpompje (of waterpompje) de bal in de kom laten zweven.
Voor het visuele effect kun je bal + kom nog van plexiglas maken ook! (Wel voldoende glad afwerken, anders functioneert het niet)

De stabiliteit en belastbaarheid van het systeem heeft iets te maken met de luchtspleet tussen bal en kom, de diameter van het gaatje, de luchtdruk en de luchtflow, maar de precieze formules weet ik niet uit mijn hoofd.

[Soul__assasin]

hmmz maar de hangende levitators zijn gewoon te koop in winkel's all over the wolrd

dus moet er wel een verschil zijn eh

via de link van GreatLich vind ik wel een aantal levitation kits maar zouden die een plexi bol iclusief verlichting kunnen tillen ik schat dat de bol toch wel een 300 a 400 gram zal gaan wegen

dus een levitator met een hefkracht van 500Gram is een minimum

zijn er hier mensen met de nodige elctronica kennis die deze uitdaging aankunnen

en evt tegen betaling zo een 3tal levitators kunnen bouwen

[ Voor 64% gewijzigd door Soul__assasin op 17-02-2006 10:22 ]