Die "schwebende Kugel"

Eine Blechkugel soll mit Elektromagneten in der Schwebe gehalten werden.

Bruno Kamm und Peter Märki

Diplomarbeit
Interkantonales Technikum Rapperswil
20. Dezember 1996

Überblick zur Arbeit "schwebende Kugel"

Einleitung

Im Rahmen unserer beiden Semesterarbeiten, sowie der Diplomarbeit wollen wir eine Blechkugel im Magnetfeld schweben lassen. Die Kugel soll 3-dimensional positioniert werden können. Nach Möglichkeit soll sie sich drehen.

Der Anstoss dazu kommt von Herrn G. Brügger. Er möchte für das Technorama in Winterthur ein Modell der Weltkugel haben, welche die Erdbahn beschreibt und wie die Erde rotiert.

Den Aufbau haben wir folgendermassen realisiert:

Bild .1: Anordnung und Aufbau unserer Magnete

Mit unseren Magneten können wir die Kugel im unten dargestellten Bereich halten.

Bild .2: Möglicher Haltebereich

Gruppe

Die Arbeit wird von Bruno Kamm und Peter Märki aus der Klasse E93c ausgeführt.

Betreut werden sie dabei durch den Lehrbeauftragten Georg Brügger.

Peter Märki

Bruno Kamm

Aufteilung der Arbeit

Die Arbeiten gliedern sich wie folgt:

Erste Semesterarbeit: Vertiefungsfach Elektronik

Erarbeiten eines möglichen Konzeptes
Berechnung der Magnetfelder
Optimieren der Magnetgeometrie
Planung und Fertigung der ersten Spule
Planung und Fertigstellung des mechanischen Aufbaus
Entwickeln der Positionserfassung
Evaluation einer Spulenansteuerung
Planung und Fertigung des Starkstromaufbaus

Zweite Semesterarbeit: Vertiefungsfach Digitale Signalverarbeitung

Evaluation einer geeigneten Reglerumgebung
Inbetriebnahme der Spulenansteuerung für eine Spule
Fertigung einiger Teile für die Positionserfassung
Austesten und Messen der einzelnen Systeme
Fertigung und Optimierung der restlichen Spulen
Vervollständigen des mechanischen Aufbaus und der Elektrik

Diplomarbeit: Vertiefungsfach Digitale Signalverarbeitung

Fertigstellen der Spulenansteuerung
Positionsbestimmung
Schnittstelle zu RealITR
Ausmessen der Regelstrecke
Reglerkonzept entwerfen

Konventionen

Verweise auf den Anhang, das Literaturverzeichnis oder andere Kapitel sind in eckigen Klammern gehalten. Zur Verdeutlichung benützen wir Kursivschrift. Die magnetische Flussdichte bezeichnen wir mit "B-Feld". Mathematica, Matlab und Simulink Files sind im Anhang nur stückweise enthalten. Bei Interesse können die Files mit dem entsprechenden Programm vollständig angeschaut werden. Alle Dateien sind auf einer CD verfügbar.