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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.

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.