Schwebender Globus

Technik Elektronik & Elektrotechnik
#1

Hallo!

Ich habe vor einiger zeit einen schwebenden Globus gesehen.
Auf der Pachung stand in etwa:
Eine neu entwickelte Elektronik, die das Magnetfeld berechnet…hält den Globus im schweben…

Ich habe mir gedacht, dass das eigentlich nichts anderes ist, als ein
H-Sensor(Hall-Sensor) ein E-Magnet und eine (warscheinlich) eifache Auswert-Elektronik. Im Globus war aller Warscheinlichkit ein Magnet.

Weiss jemand, ob man so ein Ding selber bauen kann?
Hat jemand einen Schaltplan oder Bauanleitung?

Bin für alle Tipps Dankbar

GREETZ
Eric

P.S. So sah der Globus aus http://www.klangspiel.ch/schwebeglobus_blue/thumbs/2…

#2

Hallo,
die „eifache Auswert-Elektronik“ macht ungefähr 16.ooo - 30.ooo Steuervorgänge pro Sekunde um den Globus ruhig im Magnetfeld zu halten.
Ich glaube kaum, dass man das so leicht selber bauen kann.

Gruß
Stanly

[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]

#3

Hi,
da stellt sich die Frage, ob sich _überhaupt_ Elektronik da drin befindet, oder ob man Permanent- oder E-Magnete geschickt so angeordnet hat, dass in der Mitte der Anordnung das Feld schwächer als an den Rändern ist (z.b. 1 Magnet im Globus und entgegengesetzte Magnete als Dreieck oder Kreis im Ständer). Dann zentriert sich der Globus ohne jede Regelung von selbst.

A.

#4

Hi,
da befindet sich definitiv Elektronik drin, siehe folgenden Auszug:

"Als weltweit erster Magnet-Schwebe-Globus sind diese Modelle mit einer einmalig intelligenten Computersteuerung ausgestattet. Zum ersten Mal kommt eine neuartige Computersteuerung (CCL, Computer Controlled Levitation) zum Einsatz, die die aktuelle Schwebehöhe berechnet und durch Beeinflussung der Elektromagneten ständig an Veränder-ungen anpasst.

Im Magnetkopf befindet sich ein Elektromagnet und ein Magnetfeldsensor, im Fuß des Gestelles befindet sich der Mikroprozessor und die Steuerelektronik.

Der Magnetfeldsensor registriert das Magnetfeld des Permanentmagneten in der Globuskugel und kann somit Daten an den Computer senden, wie weit die Globus-kugel vom Magnetkopf entfernt ist. Der Computer wertet diese Daten aus und steuert den Elektromagneten entsprechend, um die Globuskugel genau gesteuert nach oben oder unten zu bewegen.

Durch ca 16.000 Steuervorgänge pro Sekunde wird der Globus immer in der richtigen Position gehalten. Darüber hinaus registriert der Computer auch Schwingbe-wegungen der Globuskugel und steuert aktiv entgegen, um den Globus sicher ruhig schweben zu lassen. Außerdem berechnet der Computer aus den Eigenschaften von Elektromagnet, Permanentmagnet, Gewicht der Globuskugel etc. die optimale Schwebehöhe und passt diese automatisch an, falls sich die Eigenschaften im Laufe der Zeit ändern sollten. Ein zusätzlicher Permanentmagnet im Fuß hält die Globuskugel sicher am Gestell, wenn der Schwebemechanismus abgeschaltet wird." http://www.echt-wahnsinn.de/direktindex.html?http://…

Gruß
Stanly

#5

Hallo Andreas,

da stellt sich die Frage, ob sich _überhaupt_ Elektronik da
drin befindet, oder ob man Permanent- oder E-Magnete geschickt
so angeordnet hat, dass in der Mitte der Anordnung das Feld
schwächer als an den Rändern ist (z.b. 1 Magnet im Globus und
entgegengesetzte Magnete als Dreieck oder Kreis im Ständer).
Dann zentriert sich der Globus ohne jede Regelung von selbst.

die Frage stellt sich nicht. Das Theorem von Earnshaw besagt, daß keine statische Anordnung von magnetischen Gegenständen stabil sein kann. Die Konsequenz daraus: Egal, wie „geschickt“ auch immer man 500 Permanentmagnete in einem Sockel und in einem zum Schweben vorgesehenen Körper anordnen würde, die Konstruktion würde immer (!) sofort irgendwohin wegkippen und/oder kollabieren. Allerdings: Dieser Grundsatz hat eine Ausnahme. Wenn der Schwebekörper nämlich schnell rotiert (Kreisel), dann stabilisiert dies seine Achse und erschwert dem Körper das Wegkippen. Dann gibt es bemerkenswerterweise einen kleinen, aber endlich großen Bereich, der einen stabilen Schwebezustand möglich macht. Darauf beruht das Levitron, das ja ohne Elektronik funktioniert.

Ansonsten ist ein dauerhaftes Schweben nur mit Hilfe eines Regelungssystems zu realisieren, d. h. indem man den Abstand zwischen dem Sockel und dem Schwebekörper erfaßt und die Stärke des/der Magneten fortlaufend daran anpaßt (das ist dann keine statische Anordnung mehr).

Mit freundlichem Gruß
Martin

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#6

Hi!

Hi,
da befindet sich definitiv Elektronik drin, siehe folgenden
Auszug:

Bei uns in der HTL Linz (jetzt „Litec“) hat ein Werkstättenlehrer so einen Globus gebaut. Er hieß „Ing. Johann Stieglmayr“. Ein Foto von diesem Globus hab ich mal auf http://stud3.tuwien.ac.at/~e9825761/Stieglmayr.jpg online gestellt. Das war ein Foto für die Maturazeitung (24.10.1997 erstellt), damals gabs den Globus schon einige Jahre, ich glaub sogar schon vor 1992. Im Bild ist er nicht in Betrieb.

Die Höhe zum Globus wird mit einer Lampe und einer Photodiode gemessen. Die Lampe leuchtet über den Globus hinweg und je nach Höhe wird ein Teil des Lichts durch den Globus abgedeckt. Am (sehr leichten) Globus ist oben eine Eisenmünze, die vom Magneten angezogen wird. Die Regelung ist nichtlinear, daher nicht trivial, hat er uns erklärt. Sie ist bestimmt nicht digital implementiert, dazu ist das Gerät viel zu alt. Sie ist auch nicht groß, weil sie irgendwo im Rahmen verborgen ist. Die zwei am Sockel stehenden Gebilde (1x Holz, 1x große Röhre) sind nur zur Schau und nicht in Funktion.

Bye
Hansi

#7

Hi,

für mich klingt das für einen am magnet „hängenden“ Globus logisch. entweder wird der Globus abfallen oder angezogen werden, bis er am Magnet anschlägt.

Wenn man aber das System so aufbaut, das ein Kreis von Magneten im Fuß den Globus abstößt, habe ich als zusätzliche Kraft die Gravitation, die der nach oben gerichteten Abstoßungskraft der Magnete entgegenwirkt.
dh. es gibt einen Punkt, wo die Summe aus Gravitationskraft und Magnetkraft aller Magnete Null ist. Wenn dieser Punkt in der Mitte der Anordnung liegt, steigt das Magnetfeld ringsum an.
Diesen stabilen Zustand wird das System einnehmen.
In nehme deshalb an, das das von dir angesprochene Gesetz nur für rein magnetische Kräfte unter Ausschluss externer Kräfte (hier Gravitation) gilt.

Gruss A.

#8

Hallo Eric,

Ich habe vor einiger zeit einen schwebenden Globus gesehen.
Auf der Pachung stand in etwa:
Eine neu entwickelte Elektronik, die das Magnetfeld
berechnet…hält den Globus im schweben…

Das ist ein alter Hut. 1977 wurde in Elektor sogar eine Bauanleitung dazu veröffentlicht.

Ich habe mir gedacht, dass das eigentlich nichts anderes ist,
als ein
H-Sensor(Hall-Sensor) ein E-Magnet und eine (warscheinlich)
eifache Auswert-Elektronik. Im Globus war aller
Warscheinlichkit ein Magnet.

In der Standardversion befindet sich der Globus einige cm unter dem Elektromagnet. Die Position des Globus wird mit einer Lichtschranke erfasst. Natürlich kann man auch weniger auffällige Positionssensoren verwenden. Ein sog. PID-Regler regelt den Magneten so aus, daß der Globus stabil in seiner Position bleibt.
Ein beliebtes Paradebeispiel für die Anwendung eines PID-Regler.

Weiss jemand, ob man so ein Ding selber bauen kann?
Hat jemand einen Schaltplan oder Bauanleitung?

Vielleicht gibt es bei Elektor ein Archiv, aus dem man sich sowas heraussuchen kann. Der Artikel hieß „Schwerkraft-Absorber“

Jörg

#9

Hi A.

Wenn man aber das System so aufbaut, das ein Kreis von
Magneten im Fuß den Globus abstößt, habe ich als zusätzliche
Kraft die Gravitation, die der nach oben gerichteten
Abstoßungskraft der Magnete entgegenwirkt.

Dann muss aber jemand dafür sorgen, dass der Globus sich nicht einfach umdreht, um dann mit entgegengesetztem magnetischen Pol vom Fuß angezogen zu werden. Dass kann kaum durch geschickte Verteilung Magnet / Kugelschwerpunkt gelößt werden.

Gruß
achim

#10

Hallo Stanly,

"Als weltweit erster Magnet-Schwebe-Globus sind diese Modelle
mit einer einmalig intelligenten Computersteuerung
ausgestattet. Zum ersten Mal kommt eine neuartige
Computersteuerung (CCL, Computer Controlled Levitation) zum
Einsatz, die die aktuelle Schwebehöhe berechnet und durch
Beeinflussung der Elektromagneten ständig an Veränder-ungen
anpasst.

Werbung ist toll und Papier geduldig.
Ich kenne das Ganze aus der UNI Basel, das war in den 60er und damals war dieser Versuch auch schon nicht mehr neu (Wenn du mein Alter siehst: Ich bin dort aufgewachsen).

Wie schon beschrieben, Elektro-Magnet, Stahlkugel, Lichtschranke oder induktiver Sensor und etwas analoge (Regel-) Elektronik.

MfG Peter(TOO)

#11

Hallo Eric,

Weiss jemand, ob man so ein Ding selber bauen kann?
Hat jemand einen Schaltplan oder Bauanleitung?

Suche bei Google nach „schwebende Kugel“.
Der erste Eintrag:
http://www.physiktreff.de/material/menzel/skugel.htm
war schon eine Bauanleitung.

MfG Peter(TOO)