Jak zasilić / podłączyć coś, co ciągle się obraca BEZ dodatkowych baterii?

27

Chcę więc zrobić Leniwą Susan, która ciągle się obraca w jednym kierunku. Chcę też mieć na wierzchu kilka innych rzeczy, takich jak neony, ruchome rzeczy itp. Problem polega na tym, że chcę, żeby to wszystko uciekało z jednego źródła prądu stałego. Problem w tym, że nie potrafię rozgryźć, jak to zrobić, żeby nic się nie zaplątało, ponieważ cała rzecz jest w ciągłym ruchu.

Sie
źródło
27
Google dla „pierścienia poślizgowego”
Eugene Sh.
2
@HotLicks małe ogniwo fotowoltaiczne i bardzo duży laser? To też dobrze by wyglądało.
Chris H,
3
Może zdobędziesz kilka zużytych lub tanich szczoteczek elektrycznych i przejmiesz kontrolę nad bezprzewodowymi częściami ładującymi?
rackandboneman,
2
Możesz również zignorować elektronikę na obracającej się części. Możesz świecić jasnym światłem (być może laserowym) przez szczelinę powietrzną w światłowód pośrodku leniwego Susana i tworzyć efekty „neonowe”, jeśli włókno trochę przecieka. Mechaniczne „poruszające się rzeczy” mogą być napędzane mechanicznym obrotem leniwego Susana z biegami. Nie wszystko musi być elektroniczne.
Mark Lakata
2
Widziałeś jeden z nich ?
Boris the Spider

Odpowiedzi:

49

Szukasz pierścienia ślizgowego . Jest to urządzenie zaprojektowane do robienia dokładnie tego, co opisujesz - przesyłania mocy i / lub sygnałów do obracającego się obiektu. Zasadniczo działają one z obrotowym okrągłym stykiem z jednej strony i sprężynowym kołkiem, który dociska go do drugiej.

Nie są super niezawodne w długim okresie lub w trudnych warunkach, ale powinny być w porządku dla twojego projektu. Droższe są na ogół lepsze i trwają dłużej. Inną alternatywą jest indukcyjne przesyłanie / sygnalizacja mocy, ale trudniej będzie to zrobić za pierwszym razem, więc może nie być idealne dla projektu hobbystycznego.

Jack B.
źródło
Są one stosowane w kamerach CCTV i całkiem nieźle radzą sobie w długotrwałych warunkach zewnętrznych, latach ciągłego ruchu itp. Z zasilaniem i wideo (analogowym i IP). Nie mogę poręczyć za te tanie w serwisie eBay, ale dobre są trwałe. Unikałbym ładowania ich zbyt blisko maksymalnej oceny, ale możesz uzyskać taką, która ma więcej kontaktów niż potrzebujesz i podwajanie dla niezawodności.
John U
Pracowałem nad projektem, w którym pierścień ślizgowy przesyła ~ 30A przy 12VDC wraz z sygnałami komunikacyjnymi do płyty obracającej się z prędkością 3000 RPM. Wiarygodność nie była wielka, ale akceptowalna. Jeśli chodzi o coś, co obraca się powoli, wyobrażam sobie, że miałbyś czas życia 5 lat lub więcej.
Jules
Pierścienie ślizgowe mogą być niezawodne. Możesz nawet dostać pierścienie ślizgowe dla sieci Ethernet. Po prostu stają się absurdalnie drogie. Jeszcze więcej przy dużej prędkości.
Jeroen3
47

Alternatywą dla pierścieni ślizgowych jest transformator obrotowy. Składa się z dwóch zwróconych do siebie rdzeni w kształcie miseczek, z uzwojeniami wewnątrz miseczek. Jeśli napędzasz pierwotną z wysoką częstotliwością (użyliśmy 25 kHz), kubki mogą być ferrytowe, a całość może być dość zwarta (zrobiliśmy około 100 W w jednostce o grubości około 1 "i średnicy około 3" ).

Przekrój

Dave Tweed
źródło
14
Na wypadek, gdyby ktoś zastanawiał się nad niezawodnością i jakością transferu danych i tym podobne: przeciętna głowica obrotowa VHS działała w ten sposób.
PlasmaHH
Jeszcze jeden problem mechaniczny, który to nieco komplikuje: jak mały musisz zrobić szczelinę powietrzną, aby uczynić ją stosunkowo wydajną?
Jason R,
1
@JasonR: Im mniejszy, tym lepiej, oczywiście. W naszym prototypowym zespole nie mieliśmy dużej precyzji i osiągaliśmy dobre wyniki z odstępem rzędu 1 mm. To jeden z powodów, dla których zastosowaliśmy stosunkowo płaski rdzeń - maksymalizuje powierzchnię ferrytu zwróconą w stronę szczeliny.
Dave Tweed
1
Jeszcze inną możliwością byłoby posiadanie ruchomej cewki w stałym polu magnetycznym - znanym również jako generator.
supercat
1
@ supercat: Niezbyt skuteczny w aplikacji „leniwy Susan”, w której można oczekiwać, że rotacja będzie powolna i / lub przerywana.
Dave Tweed
8

Co powiesz na użycie dwóch pierścieni łożysk kulkowych i wykorzystanie każdego pierścienia jako styku. Nie trzeba dodawać pinów i kontaktów ...

Wystarczy dodać, po zanotowaniu uwag, że myślałem o zasilaniu niskim napięciem tutaj 5v lub 12v tylko dla diod LED lub coś w tym rodzaju - nie zamierzałem sugerować rozwiązania 110VAC lub 230VAC.

Solar Mike
źródło
22
Łuk na łożyskach powinien dodać jeszcze więcej emocji, których brakuje neonom na górze! +1 za koncepcję.
Tranzystor
28
Przekazywanie elektryczności przez łożyska kulkowe powoduje, że kulki powodują przedwczesne uszkodzenie łożysk
Tinkerer
5
... lub wczesny początek wyładowań łukowych. Whee!
Tranzystor
2
Ta strona SKF (wydaje mi się, że powinni wiedzieć coś o łożyskach) zawiera kilka dobrych przykładów, dlaczego byłby to ... ciekawy pomysł: skf.com/cn/en/products/bearings-units- obudowy / łożyska wałeczkowe /…
Mels,
3
W praktyce trudno będzie wyrównać wiele łożysk na tyle dokładnie, aby przenosiły one równe obciążenia (tj. Równy nacisk na oba zestawy kulek) przez cały czas. Jest bardzo prawdopodobne, że przynajmniej przez pewien czas jedno lub drugie łożysko poradzi sobie z większością ładunku, z bardzo sporadycznym kontaktem z drugim.
Dave Tweed
3

Inną opcją, której mogłeś nie wziąć pod uwagę, jest umieszczenie wszystkich zużywających energię przedmiotów, w tym silnika, akumulatorów lub innego źródła zasilania na leniwej Susan. Wówczas nie są wymagane żadne złącza elektryczne do świata zewnętrznego.

Steve Barnes
źródło
2
Zdarzyło mi się to również, zależy to od tego, jak długo system musi działać bez nadzoru. Użyj małej mocy Bluetooth, aby komunikować się ze stacjonarną przestrzenią inercyjną przy minimalnym marnowaniu energii.
KalleMP,
1
@KalleMP lub jeśli szybkość rotacji jest stosunkowo niska, proste połączenia IR, jeśli wyższe dookólne przetworniki IR.
Steve Barnes
2

Przyszło mi do głowy, że jeśli jeździsz leniwą Susan w rozsądnym tempie, znajdujesz się również w sytuacji, w której możesz generować na niej moc.

Jeśli albo na środkowym wrzecionie, albo wokół krawędzi, możesz zamontować stałe magnesy, możesz użyć odpowiednio umieszczonych cewek, aby wygenerować energię na ruchomej platformie.

Jeśli szukasz naprawdę niskiej technologii, możesz nawet użyć starego dynama roweru pchanego na obrotowej platformie, biegnącej po jakimś stacjonarnym dźwięku przestrzennym.

Steve Barnes
źródło
1

Automaty do gry czerpią moc z plecionki biegnącej na torach przewodzących. Być może będziesz w stanie przykleić spłaszczony ekran kabla koncentrycznego (warkocz) w dwóch koncentrycznych okręgach na płycie bazowej, a następnie użyć „szczotek” warkoczowych do podniesienia napięcia.
Lub użyj jednego koła i pędzla i podnieś drugą stronę napięcia za pomocą środkowego czopa.
Lub użyj centralnego czopa jako jednego kontaktu, przeciągnij warkocz wokół zewnętrznej powierzchni talerza i użyj poziomej szczotki.
Albo pomyśl o starych dobrych samochodach Dodgem, w których podłoga była jednym stykiem, a druciana siatka drugim. Przykryj całą płytę podstawową wytrzymałą folią aluminiową do użytku domowego (zostaw otwór w środku). Przymocuj pędzel do dowolnego miejsca na talerzu jako jeden kontakt i użyj środkowej osi jako drugiego kontaktu.

raysputin
źródło
1

Przyjrzałem się temu niedawno zbudowanemu zoetropowi z wyświetlaczami LCD i mikrokontrolerem na bączku. Skończyło się na zrobieniu DIY pierścienia ślizgowego z blachy miedzianej i niektórych szczotek węglowych przeznaczonych do silników wiertarskich. Zadziałało zaskakująco dobrze (nadal dobre po około 100 000 obrotów).

Zanim jednak zszedłem tą drogą, zbadałem bezprzewodowy transfer mocy i wyglądało to naprawdę obiecująco przy użyciu taniej pary modułów TX / RX takich jak to: bezprzewodowe moduły zasilania

Przełożenie wałka napędowego przez nadajnik i przymocowanie odbiornika do dolnej części leniwej Susan działało całkiem nieźle, jeśli można trzymać je blisko siebie. Nie zapewnił wystarczającej ilości prądu dla mojej aplikacji (potrzebowałem około wzmacniacza, a te dają około 500mA komfortowo).

Do mojej aplikacji musiałem również przekazywać jednokierunkowe dane bardzo niskiej prędkości od podstawy do góry, zamiast dodawać do mojego pierścienia ślizgowego, użyłem diod IR i odbiorników, które działały naprawdę dobrze.

Al Bennett
źródło
To, co masz, wygląda całkiem nieźle. Możesz zwiększyć sprzężenie poprzez zwiększenie średnicy cewek.
richard1941
Powyższy komentarz zakłada oczywiście, że nie masz metalowej powierzchni stołu poniżej.
richard1941
0

Nicola Tesla powiedziała, że ​​można mieć uzębione koło ferromagnetyczne na wirniku i stojanie. Transformator kombinowany i silnik zegara synchronicznego. Pozwala to uniknąć kosztów prawnych związanych z płynną rtęcią, zatruciem ozonem lub porażeniem prądem.

richard1941
źródło
1
(1) Ta odpowiedź jest dość niejasna i mało prawdopodobne, aby przydała się OP. (2) Czy możesz podać odniesienie do tego, co powiedział Tesla? Jak myślisz, ile obrotów na minutę wymagałby leniwy Susan, aby wygenerować wystarczającą moc, aby zapalić neony OP? (3) W zdaniu „ Transformator kombinowany i silnik zegara synchronicznego ” brakuje czasownika i tematu. Co zamierzałeś się komunikować? (4) Co to jest transformator kombinowany? (5) W jaki sposób pomógłby silnik zegara synchronicznego?
Tranzystor
Moje odniesienie do Tesli było tylko przypomnieniem, że jest on prekursorem większości naszych silników prądu przemiennego, generatorów i transformatorów. Prędkość wirnika jest odwrotnie proporcjonalna do liczby zębów, które sprzęgają się z topnikiem. Teraz wyobraź sobie małe uzwojenie wokół każdego zęba wirnika ... które miałoby indukowane napięcie z powodu zmieniającego się strumienia. Oczywiście, jeśli wykonasz budżet mocy, wynik tego będzie równoznaczny ze zwiększonym oporem i większym opóźnieniem fazowym w prądzie wejściowym. Mam nadzieję, że ten komentarz pomoże. Będę musiał wykopać tekst maszyn elektrycznych, jeśli potrzebujesz referencji.
richard1941
Musiałby się zbyt szybko obracać, więc dla tej aplikacji, ale może działać dla innych, którzy znajdą ten wątek za pośrednictwem Google.
CM
0

Transformator obrotowy Tweeda jest prawdopodobnie najlepszym rozwiązaniem, gdy można owinąć cewkę wokół osi i mieć rdzeń ferromagnetyczny dla osi. Ale możesz mieć zestaw kilku mniejszych cewek wokół krawędzi z podobnymi cewkami sprzęgającymi się z nimi na obrotowej platformie. Moc każdego z nich byłaby przerywana, ale gdyby były odpowiednio rozmieszczone, możesz zaspokoić swoje potrzeby. Spodziewaj się nieprzyjemnych wibracji 60 Hz, gdy cewki mijają się nawzajem ... chyba że napędzasz je przy 100 kHz i używasz lekkich rdzeni ferrytowych ... Jeśli chcesz przejść na wysoką częstotliwość, możesz wykonać sprzężenie pojemnościowe, zgodnie z sugestią tego wspaniałego szkockiego poety RFBurnsa.

richard1941
źródło
-1

Zastosuj dwa pierścienie, jak w przypadku łożysk kulkowych, ale wyeliminuj wszelkie zużycie i wyładowania łukowe za pomocą pierścieni z ciekłej rtęci lub innego przewodzącego płynu. Nie pij tego! Oczywiście powietrze jest płynem przewodzącym pod wysokim napięciem, a wyświetlacz zyskałby szacunek twoich gości i zniechęciłby skubanie marcepanu i aboutargo na obrotowej platformie.

richard1941
źródło
2
Takie ciekłe kąpiele rtęciowe były używane do latarni obrotowych.
Solar Mike