Come posso alimentare / cablare qualcosa che ruota costantemente SENZA batterie extra?


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Quindi voglio fare una Lazy Susan che ruota costantemente in una direzione. Voglio anche avere altre cose in cima come insegne al neon, cose in movimento, ecc. Il problema è che voglio che tutto questo scappi da una fonte DC. Il problema è che non riesco a capire come collegarlo in modo che le cose non si aggroviglino poiché l'intera cosa è costantemente in movimento.


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Google per "Anello di contatto"
Eugene Sh.

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@HotLick una piccola cella fotovoltaica e un laser molto grande? Anche quello sarebbe bello.
Chris H,

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Forse prendi qualche spazzolino elettrico consumato o economico e comanda le parti di ricarica wireless?
Rackandboneman,

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È inoltre possibile ignorare l'elettronica sulla parte rotante. Puoi far brillare una luce intensa (forse il laser) attraverso il traferro in una fibra ottica al centro della lazy susan e creare effetti "neon" se la fibra perde un po '. Le "cose ​​in movimento" meccaniche possono essere alimentate dalla rotazione meccanica della lazy susan con ingranaggi. Non tutto deve essere elettronico.
Mark Lakata,

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Hai visto uno di questi ?
Boris the Spider,

Risposte:


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Stai cercando un anello di contatto . Questo è un dispositivo progettato per fare esattamente ciò che descrivi: trasmettere potenza e / o segnali a un oggetto rotante. In generale, funzionano avendo un contatto circolare rotante su un lato e un perno caricato a molla che spinge contro di esso dall'altro.

Non sono super affidabili a lungo termine o in condizioni difficili, ma dovrebbero andare bene per il tuo progetto. Quelli più costosi sono generalmente migliori e durano più a lungo. L'altra alternativa è il trasferimento / segnalazione di potenza induttiva, ma sarà più difficile ottenere la prima volta, quindi potrebbe non essere l'ideale per un progetto di hobby.


Sono utilizzati su telecamere a circuito chiuso e resistono abbastanza bene a condizioni esterne a lungo termine, anni di costante movimento, ecc. Con alimentazione e video (analogici e IP) che li attraversano. Non posso garantire per quelli economici di eBay, ma quelli buoni durano. Eviterei di caricarli troppo vicino alla loro valutazione massima, ma è possibile ottenerne uno con più contatti del necessario e raddoppiare per affidabilità.
John U,

Ho lavorato su un progetto che ha un anello di contatto che trasmette ~ 30A a 12VDC insieme a segnali di comunicazione a una scheda che ruota a 3000 giri / min. L'affidabilità non era eccezionale ma era accettabile. Per qualcosa che ruota solo lentamente, immagino che avresti una durata di 5 anni o più.
Jules,

Gli anelli di contatto possono essere affidabili. Puoi persino ottenere anelli di contatto per Ethernet. Diventano ridicolmente costosi. Ancora di più ad alta velocità.
Jeroen3,

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Un'alternativa agli anelli di contatto è il trasformatore rotante. È costituito da due nuclei a forma di coppa che si fronteggiano, con gli avvolgimenti all'interno delle coppe. Se guidi il primario ad alta frequenza (abbiamo usato 25 kHz), le tazze possono essere in ferrite e il tutto può essere abbastanza compatto (abbiamo fatto circa 100 W in un'unità che era circa 1 "di spessore complessivo e circa 3" di diametro ).

sezione trasversale


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Nel caso qualcuno si chieda l'affidabilità e la qualità del trasferimento dei dati e tutto il resto per questi: la tua testa rotante VHS media ha funzionato in questo modo.
PlasmaHH,

Un altro problema meccanico che lo complica un po ': quanto piccolo deve essere realizzato il gap d'aria per renderlo relativamente efficiente?
Jason R,

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@JasonR: il più piccolo, il migliore, ovviamente. Non avevamo molta precisione nel nostro assemblaggio di prototipi e stavamo ottenendo buoni risultati con uno spazio nell'ordine di 1 mm. Questo è uno dei motivi per cui abbiamo utilizzato un design del nucleo relativamente piatto: massimizza la superficie della ferrite rivolta verso la fessura.
Dave Tweed

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Un'altra possibilità sarebbe quella di avere una bobina mobile all'interno di un campo magnetico fisso, altrimenti noto come generatore.
supercat,

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@supercat: Non molto efficace in un'applicazione "lazy susan", dove la rotazione può essere lenta e / o intermittente.
Dave Tweed

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Che ne dici di usare due anelli di cuscinetti a sfera e usare ogni anello come contatto. Non è necessario aggiungere pin e contatti ...

Solo per aggiungere, dopo aver preso nota dei commenti, che stavo pensando a un alimentatore a bassa tensione qui 5v o 12v solo per led o simili - non intendevo suggerire una soluzione a 110 V CA o 230 V CA.


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L'arco sui cuscinetti dovrebbe aggiungere quel pizzico di eccitazione extra che manca alle insegne al neon! +1 per il concetto.
Transistor,

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Il passaggio dell'elettricità attraverso i cuscinetti a sfera penetra nelle sfere causando un guasto prematuro dei cuscinetti
Tinkerer,

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... o inizio precoce dell'arco. Whee!
Transistor,

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Questa pagina di SKF (credo che dovrebbero sapere una o due cose sui cuscinetti) elenca alcuni begli esempi del perché questa sarebbe un'idea ... interessante : skf.com/cn/en/products/bearings-units- sedi / cuscinetti a rulli /…
Mels

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In pratica, sarà difficile ottenere più cuscinetti allineati in modo sufficientemente preciso da trasportare carichi uguali (ovvero, uguale pressione di contatto su entrambi i gruppi di sfere) in ogni momento. È molto probabile che almeno una volta, un cuscinetto o l'altro gestiscano la maggior parte del carico, con un contatto molto intermittente sull'altro.
Dave Tweed

3

L'altra opzione che potresti non aver considerato è quella di mettere tutti i tuoi oggetti che consumano energia, incluso il motore, e le batterie o altra fonte di alimentazione sulla pigra Susan. Allora non sono richiesti connettori elettrici verso l'esterno.


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Ciò è accaduto anche a me, dipende da quanto tempo il sistema deve funzionare incustodito. Utilizzare la bassa potenza Bluetooth per comunicare con lo spazio inerziale stazionario con un dispendio energetico minimo.
KalleMP,

1
@KalleMP o se la velocità di rotazione è ragionevolmente bassa per semplici comunicazioni IR, se trasduttori IR omnidirezionali più elevati.
Steve Barnes,

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Mi è venuto in mente che se stai guidando la pigra Susan a un ritmo ragionevole, ti trovi anche in una situazione in cui puoi generare energia.

Se sul mandrino centrale o attorno ai bordi è possibile montare magneti fissi, è possibile utilizzare bobine posizionate in modo appropriato per generare energia sulla piattaforma mobile.

Se stavi cercando una tecnologia davvero low, potresti persino usare una vecchia dinamo per bici da spinta sulla piattaforma rotante che corre contro un surround stazionario di qualche tipo.


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Le slot machine ottengono il loro potere dalla treccia che corre su binari conduttivi. Potresti essere in grado di incollare lo schermo del cavo coassiale appiattito (treccia) in due cerchi concentrici sulla scheda di base e quindi utilizzare "spazzole" a treccia per raccogliere la tensione.
Oppure usa un cerchio e spazzola e raccogli l'altro lato della tensione tramite il perno centrale.
Oppure usa il perno centrale come un contatto, fai scorrere la treccia all'esterno del piatto e usa una spazzola orizzontale.
Oppure pensa alle vecchie auto Dodgem in cui il pavimento era un contatto e il soffitto in rete metallica l'altro. Coprire l'intera scheda di base con un foglio di alluminio domestico resistente (lasciare un foro al centro). Attacca un pennello in qualsiasi punto del piatto come un contatto e usa il perno centrale come altro contatto.


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Ho esaminato di recente la costruzione di uno zoetrope con LCD e un microcontrollore sulla trottola. Ho finito per realizzare un assemblaggio di anelli di scorrimento fai-da-te in lamiera di rame e alcune spazzole di carbone progettate per motori di perforazione. Ha funzionato sorprendentemente bene (ancora buono dopo circa 100.000 rivoluzioni).

Prima di percorrere quella strada, però, ho studiato il trasferimento di energia wireless e questo mi è sembrato davvero promettente utilizzando una coppia di moduli tx / rx economica come questa: moduli di potenza wireless

Passare l'albero di trasmissione attraverso il trasmettitore e attaccare il ricevitore alla parte inferiore della pigra Susan ha funzionato abbastanza bene se riesci a tenerli vicini. Non ha fornito abbastanza corrente per la mia applicazione (avevo bisogno di un amplificatore e questi danno circa 500mA comodamente).

Per la mia applicazione avevo anche bisogno di trasmettere dati unidirezionali a bassissima velocità dalla base alla cima, piuttosto che aggiungere al mio gruppo slip ring, ho usato LED e ricevitori IR, che hanno funzionato davvero bene.


Quello che hai sembra abbastanza buono. È possibile aumentare l'accoppiamento aumentando il diametro delle bobine.
richard1941,

Il commento sopra presuppone che tu non abbia una superficie del tavolo di metallo sotto, ovviamente.
richard1941,

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Nicola Tesla ha detto che potresti avere una ruota ferromagnetica dentata sul rotore e statore ciascuno con avvolgimenti. Un trasformatore combinato e un motore di clock sincrono. Ciò evita le spese legali che avrai con mercurio liquido, avvelenamento da ozono o elettrocuzione.


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(1) Questa risposta è piuttosto vaga e probabilmente non sarà di grande utilità per il PO. (2) Puoi fornire un riferimento a ciò che ha detto Tesla? Quanti RPM pensi che un susan pigro richiederebbe per generare energia sufficiente per illuminare le insegne al neon dell'OP? (3) La frase " Un trasformatore di combinazioni e un motore di clock sincrono " non contiene un verbo e un soggetto. Cosa intendevi comunicare? (4) Cos'è un trasformatore di combinazioni? (5) In che modo sarebbe utile un motore di clock sincrono?
Transistor,

Il mio riferimento a Tesla è stato solo un promemoria che è il capostipite della maggior parte della nostra tecnologia di motori, generatori e trasformatori CA. La velocità del rotore è inversamente proporzionale al numero di denti che coinvolgono il flusso. Ora immagina un piccolo avvolgimento attorno a ciascun dente del rotore ... che avrebbe una tensione indotta a causa del flusso variabile. Naturalmente, se si esegue il budget di potenza, il risultato sarebbe equivalente a un aumento della resistenza e ad un maggiore ritardo di fase nella corrente di ingresso. Spero che questo commento sia d'aiuto. Dovrò cercare il testo delle mie macchine elettriche se hai bisogno di un riferimento.
richard1941,

Dovrebbe ruotare troppo velocemente, quindi per questa applicazione, ma potrebbe funzionare per gli altri che trovano questa discussione tramite Google.
CM

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Il trasformatore rotativo di Tweed è probabilmente la soluzione migliore quando è possibile avvolgere una bobina attorno all'asse e avere un nucleo ferromagnetico per l'asse. Ma potresti avere una serie di più bobine più piccole attorno al bordo con bobine simili che si accoppiano a loro sulla piattaforma rotante. Il potere di ciascuno sarebbe intermittente, ma se fossero adeguatamente distanziati, potresti soddisfare le tue esigenze. Aspettatevi brutte vibrazioni a 60 Hz mentre le bobine si incrociano ... a meno che non le guidiate a 100 kHz e utilizziate nuclei di ferrite leggeri ... Se si desidera passare ad alta frequenza, è possibile eseguire un tipo di accoppiamento capacitivo, come suggerito di quel grande poeta scozzese, RFBurns.


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Utilizzare due anelli, come con i cuscinetti a sfera, ma eliminare l'usura e gli archi con anelli di mercurio liquido o altro fluido conduttivo. Non berlo! Naturalmente l'aria è un fluido conduttivo ad alta tensione, e il display guadagnerebbe rispetto per i vostri ospiti e scoraggerebbe roditura del marzapane e aboutargo sulla piattaforma rotante.


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Bagni di mercurio liquidi del genere venivano usati per i fari rotanti del faro.
Solar Mike,
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