Przełączanie elektromagnesu z wysoką częstotliwością

Witam,

Potrzebuję zbudować układ który pozwoli mi na przełączanie elektromagnesu z dużą częstotliwością (nie musi być bardzo precyzyjna ale chodzi mi o ok. 20 kHz). Elektromagnes ma być docelowo zasilany napięciem 14.4V przy użyciu baterii Li-Ion. Moje pytanie brzmi czym można to osiągnąć.

Z góry dziękuję za pomoc.

Yalasari wrote:

Moje pytanie brzmi czym można to osiągnąć.

Zależy do czego chcesz to wykorzystać.
Jeśli chcesz to wykorzystać w przekaźniku, to nie będzie to działało.

Ten elektromagnes ma przyciągać i puszczać coś 20 000 000 razy na sekundę?

@kindlar Mój błąd, chodziło mi oczywiście o 20 kHz

@kacpo1 Ma być wykorzystany do wywołania wibracji

Do wibracji wystarczy 50Hz tak jak w brzęczykach czy dzwonkach.

Mi to wygląda na "XY problem".
Wyjaśnij dokładnie co chcesz osiągnąć.

Zapomnij o takiej częstotliwości przełączania przekaźnika(20 kHz?)

Potrzebuję elektromagnesu do wykonania wibrującego kawałka metalu, elektromagnes ma włączać się i wyłączać wykonując taki cykl X razy na sekundę, i tutaj potrzebuję czegoś co będzie uruchamiało elektromagnes z daną częstotliwością.

Tutaj załączam rysunek poglądowy (elektromagnes włączony i wyłączony)

Przecież magnes też nie poruszy się z taką częstotliwością!Nie ma szans(to przecież ma swoją wagę)

Nadal nie napisałeś co chcesz osiągnąć...
Bo nie sądzę, że wibrujący magnes to już "całość".
Membrana głośnika (o odpowiednim paśmie przenoszenia) może drgać z taką częstotliwością, tylko nie zdradziłeś co chcesz zrobić, więc nie wiem czy magnes mogłaby zastąpić membrana.

Może rzeczywiście pomińmy temat częstotliwości, szukam narazie sposobu aby przełączać magnes z częstotliwością X

Przecież magnes jest zbyt ciężki aby wibrować z taką częstotliwością(chyba że ma wagę membrany w głośniku wysoko tonowym czyli znikomą)

Yalasari wrote:

Może rzeczywiście pomińmy temat częstotliwości, szukam narazie sposobu aby przełączać magnes z częstotliwością X

Ale jaki jest tego cel? "Tak se" ma to wibrować?

"z częstotliwością X"... Od kilku do kilkuset Hertz'ów magnes będzie drgał, ale powyżej, okres kiedy cewka jest elektromagnesem jest tak krótki, że magnes nawet nie drgnie.

Yalasari wrote:

Może rzeczywiście pomińmy temat częstotliwości, szukam narazie sposobu aby przełączać magnes z częstotliwością X

Nie pomijamy. Tu wróżek ni mo. Trzeba znać szczegóły, jak choćby masę układu drgającego . Jak również skok tego twojego magnesu. To pozwoli oszacować moc potrzebną do pracy urządzenia. A to z kolei konstrukcje generatora.

Przyjmijmy, że ta częstotliwość będzie oscylowała w okolicach 100 Hz

Bezwładność magnesu nie pozwoli na takie drgania.
Porównaj głośnik niskotonowy i wyskotonowy.

Yalasari wrote:

Jeżeli chodzi o szczegóły to skok ten ma być minimalny (1-2mm), Chodzi o to aby wprawić w drgania małe ostrze (waga max. 10g) skalpela modelarskiego tym samym usprawnić cięcie różnych materiałów (testowo przymocowałem owe ostrze do sonicznej szczoteczki do zębów i mimo sporego tłumienia wibracji przez dalekie od ideału mocowanie efekt był obiecujący

. I w tym momencie szukam sposobu na wprawienie tego ostrza w drgania i wymyśliłem sposób z elektromagnesem, lecz jeżeli ktoś zna lepszy sposób / bardziej wydajny to byłbym bardzo wdzięczny za podzielenie się nim.

Yalasari wrote:

Mój błąd, chodziło mi oczywiście o 20 kHz

Yalasari wrote:

ta częstotliwość będzie oscylowała w okolicach 100 Hz

Przy stu hertzach wystarczy dajmy na to( nie znam masy) 50W. Dla dwudziestu kilohertzów to już będą kilowaty falownika.
Jak na razie to mówisz że nie wiesz czego chcesz, nie powiesz do czego ci to, ale dajcie schemat.
Proponuję zapytać tutaj:
http://ezoterykatv.pl/czat?r=mm&gclid=EAIaIQobChMI3bidmNe_3AIVrLDtCh09xQRBEAAYASAAEgILIPD_BwE

Dodano po 2 [minuty]:

Yalasari wrote:

skok ten ma być minimalny (1-2mm), Chodzi o to aby wprawić w drgania małe ostrze (waga max. 10g) skalpela modelarskiego tym samym uwydatniając jego cięcie różnych materiałów

To już konkrety. Zainteresuj się maszynkami do tatuażu.

Takie coś istnieje od dawna i nazywa się myjka ultradzwiękowa ale tam stosuje się element piezoelektryczny.

Yalasari wrote:

Jeżeli chodzi o szczegóły to skok ten ma być minimalny (1-2mm),

Skok 2mm nawet dla częstotliwości 100Hz nie jest mały ale nie powinno być z tym problemu, natomiast dla 20 kHz (przy mniejszej amplitudzie drgań) możesz spróbować z przetwornikiem piezoelektrycznym, np.
https://diolut.pl/przetwornik-piezoelektryczn...w-do-wanienmyjek-ultradzwiekowych-p-5026.html

Yalasari wrote:

testowo przymocowałem owe ostrze do sonicznej szczoteczki do zębów

Szczoteczka soniczna wykonuje ok. 30 000 ruchów pulsacyjnych na minutę co odpowiada częstotliwości 500 Hz.

kortyleski wrote:

Przy stu hertzach wystarczy dajmy na to( nie znam masy) 50W mocy. Dla dwudziestu kilohertzów to już będą kilowaty mocy falownika.

Skąd takie szacowania pobieranej mocy? Z kosmosu czy od wróża?

Jak układ mechaniczny będzie miał dobrze dobrany rezonas własny, to moc nie musi być wielka i zależeć będzie od tłumienia. Czyli oporów ruchu i pracy którą musi wykonać.
Chodzi o to aby podtrzymywać drgania a nie te drgania gasić.

Yalasari wrote:

Chodzi o to aby wprawić w drgania małe ostrze (waga max. 10g) skalpela modelarskiego tym samym usprawnić cięcie różnych materiał

Tu więcej jak 50Hz się nie sprawdzi. Przy 1kHz ostrze się spali. Chcesz to sam robić czy kupić gotowe?

W sklepach z elektroniką -n.p.:ŁÓDŹ są małe magnesiki -do wyboru i do prób.
Aby sterować takim magnesikiem -przy użyciu pola magnetycznego zwojnicy -trzeba sobie narysować przykładowy wygląd obwodu magnetycznego zwojnicy i tego magnesika .Jeśli cewka będzie oddziaływać jednym końcem na magnesik to -obwód magnetyczny powinien być zamknięty -czymś -począwszy od magnesika drgającego do tyłu tej zwojnicy .Brak zamknięcia obwodu magnetycznego będzie wymagał dużych amperozwojów .

Trzeba chyba naszkicować inną podobną konstrukcję , z zastosowaniem siły powrotnej -przy użyciu sprężynki od długopisu .....

Najprościej byłoby wykorzystać odpowiednio umocowany silniczek wibracji od starszego telefonu. Trzęsie stugramowym telefonem to i małe ostrze ruszy. I regulacja częstotliwości drgań za pomocą prostej zmiany napięcia... nawet sam potencjometr wystarczy, TAki większy, dwuwatowy.

Zobacz jak zrobiony jest głośnik. Ma lekkie ruchome uzwojenie umieszczone w stałym polu magnetycznym. Taka konstrukcja pozwala uzyskać stosunkowo duże częstotliwości ruchu.
Testowo możesz przykleić ostrze do membrany głośnika.
Funkcjonalność którą nazywasz "przełączaniem" realizuje klasyczny wzmacniacz m.cz.

Pomysł użycia elektromagnesu jest błędny: w tym "drgającym kawałku żelaza" będą się indukować prądy wirowe, które "pochłoną" całą dostarczoną energię drgającego strumienia magnetycznego i zamienią go na ciepło.
Bardziej sensowne by było użycie materiału magnetycznego nieprzewodzącego (aby nie było prądów wirowych). np ferrytu z rdzenia transformatora odchylania poziomego z telewizora CRT, lub pręta ferrytowego z anteny radiowej.
Inna możliwość: magnetostrykcja (poczytaj w Wikipedii), mogą być problemy ze zdobyciem odpowiedniego materiału.
Jeszcze inna możliwość: przetwornik piezo (np. z zapalniczki piezo), będzie wymagał sporych napięć, ale tu można dać transformator.

Yalasari wrote:

Jeżeli chodzi o szczegóły to skok ten ma być minimalny (1-2mm), Chodzi o to aby wprawić w drgania małe ostrze (waga max. 10g) skalpela modelarskiego tym samym usprawnić cięcie różnych materiałów (testowo przymocowałem owe ostrze do sonicznej szczoteczki do zębów i mimo sporego tłumienia wibracji przez dalekie od ideału mocowanie efekt był obiecujący).

Nie żartuję teraz. Możesz adaptować do tego celu wibrator z sex-shopu. Istnieją również stare, radzieckie jeszcze maszynki do golenia, oparte na technice cięcia drgającą głowicą. Bardzo skuteczne. Ale to wszystko nie ociera się w ogóle o kHz, o tym zapomnij. Najczęściej jest to zwykłe 50 Hz lub pobliże.

Zainteresuj sie stomatologicznym skalerem ultradzwiękowym (piezzo). Mają moc kilka - kilkanaście W, częstotliwość ok 30kHz. Być może to spełni Twoje oczekiwania.
Generalnie łatwiej będzie użyć mocnego piezzo niż elektromagnesu.

Elektromagnes przyciągający materiał ferromagnetyczny, element magnetostrykcyjny, czy piezoelektryczny mają wspólną cechę: siłę wywiera pole, które musi mieć pewną energię - co najmniej iloczyn siły i przesunięcia. Ładowanie w układ tej energii ze sporą częstotliwością oznacza sporą moc - przynajmniej bierną. Wypadałoby zacząć od obliczenia tej energii i tej mocy.

W przypadku elektromagnesu przyciągającego magnes metalowy (np. ze stopu zawierającego neodym) dodatkowym problemem będą prądy wirowe; podobnie z magnetostrykcją, jeśli użytym materiałem będzie metal. Można tego uniknąć: są magnesy ferrytowe, są "miękkie" ferryty (one mechanicznie są twarde i kruche jak szkło), które mogą być przyciągane przez elektromagnes, bądź pełnić rolę materiału magnetostrykcyjnego; można wykonać rdzeń w postaci izolowanych blaszek, żeby zmniejszyć wpływ prądów wirowych.

Konstrukcja głośnika z ruchomą cewką jest pozbawiona tych wad, może ma większe szanse powodzenia? Blaszka piezo może działać rezonansowo, wtedy magazynowana energia nie przekłada się na moc w układzie elektrycznym - robiono głośniki wysokotonowe piezo.

Ludzie wy czytacie co gość pisze? To jest ostrze narzędzia. Koledzy teoretycy, Rzuuf i jta, proszę założyć sobie do obliczeń skok 1mm i 20kHz drgań. Można będzie obliczyć prędkość ostrza i później zza biureczka znaleźć takie które tą prędkość wytrzyma. Mówimy o prędkościach rzędu kilkudziesięciu metrów na sekundę. I ostrzu:

Yalasari wrote:

Chodzi o to aby wprawić w drgania małe ostrze (waga max. 10g) skalpela modelarskiego

Przy cięciu wydzieli się ciepło, ostrze go nie odprowadzi. Dajmy na to że dostarczymy 10W do 10g stali. Przyrost temperatury można policzyć. Znam różne urządzenia z drgajacym ostrzem i tam częstotliwości zawierają się w zakresie 10-200Hz. I tych częstotliwości się trzymajmy co i autorowi zalecam.