[qwer009]

Добрый день. И опять я заблудился в трех соснах . Кричу "АУ!".
Вот такой вопрос.
Представим маятник и в качестве груза магнит. Под ним закреплен металлический предмет.
Теоретически сила с которой магнит притягивается к предмету не должна повлият на скорость затухания колебаний, так как сила и направление равны как для ускорения так и торможения на практике. колебания затухают почти сразу... Не могу понять почему... то что увеличивается трение и завихрения в предмете я понимаю, но К трения в подшипнике 0.02 а предмет из порошкового железа...

[WiSked]

qwer009, у тебя изменяются все параметры системы. В системе без магнита сила тяжести и масса связаны ускорением свободного падения (отношение постоянно). В системе с магнитом к силе тяжести добавляется сила взаимодействия с магнитом, которая, во-первых, переменная, и, во вторых, соизмеримая с силой тяжести. А масса осталась прежней. По сути у тебя имеет место быть предмет с маленькой массой и большой силой тяжести. он и будет быстро затухать.
Для примера можно провести умозрительный эксперимент с пудовой гирей и магнитом, на неё воздействующим. Суммарная сила относительно массы изменится незначительно, и на колебания это почти не окажет влияния.

[ZAQ]

 qwer009 (14 мая 2017 - 10:09) писал:

Теоретически сила с которой магнит притягивается к предмету не должна повлият на скорость затухания колебаний, так как сила и направление равны как для ускорения так и торможения на практике.

Да? Ну тогда может объясните, почему в электромагнитном реле токи срабатывания и токи удержания разные? Чем ближе к центру металлического предмета - тем сильнее взаимодействие. Преобладающая над другими силами сила магнитного поля будет стремиться удержать предмет напротив центра металлического предмета, причём, движение к центру будет происходить быстрее, чем удаление от него. Подумайте, почему. Поэтому и останавливается магнит очень быстро напротив металлического предмета.

[qwer009]

WiSked, Всё равно ничего не понял... Видимо я куда то не туда смотрю... (мозги уже закипают) Токи у реле там совсем другая история это не в тему. Хорошо предположим вместо магнита поставим пружину. без учета трения колебания будут не затухающие, в чем разница? простите художник не очень, но думаю суть ясна. при движении вниз магнит притягиваясь добавляет ровно столько же энергии сколько затем вычитает при движении вверх. в принципе получается типа масса груза просто увеличилась.. ( я не спорю, просто реально не вижу в чем закавырка...)

Кстати буду очень признателен если кто подключится к моим мучениям. (в инете инфы по часам минимум ...)

В целом схему я уже придумал и собрал .. работает, но очень хочется по высить КПД увеличив время работы. У мен я в данный момент маятник - магнит, а внизу катушка дающая импульс компенсируя потери на трение в механизме часов. Ну очень хочется всунуть в катушку сердечник...

[hamaha]

Это просто потери энергии на токи Фуко в металле. Недооцененные.
Можно погуглить на тему "магнит в медной трубе", чтобы понять, какой это серьезнейший фактор.

[WiSked]

qwer009, "масса груза просто увеличилась". Масса осталась прежней, а вес увеличивается. Масса характеристика инертности тела, вес - силовая характеристика. Когда в системе появляется магнит, её характеристика значительно изменяется, а именно из-за воздействия внешней силы уменьшается амплитуда и увеличивается частота. Приблизительно это можно представить как колебание маятника на планете с большей гравитацией, на которой масса (инерционная характеристика) будет прежней, а сила тяжести (силовая характеристика) вырастет.

[qwer009]

Это верно, (не точность формулировки) но сути это ведь не меняет... В отсутствии трения маятник будет качаться как на Земле так и на Юпитере. Разумеется амплитуда и частота будут разными.Токи Фуко.. не думаю, что из за них по крайней мере визуальной разницы между куском железа и порошкового сердечника нет.

И еще вопрос. Так как катушка без сердечник захотелось повысить КПД путем использования и второй стороны катушки. но результат оказался еще хуже...

Увы видимо причина все же в токах Фуко которые образуются в самом неодимовом магните. Феритовый магнит качается визуально без изменений, но он слабенький и особо не выиграешь...

[ZAQ]

 qwer009 (14 мая 2017 - 16:15) писал:

Токи у реле там совсем другая история это не в тему.

Да то же самое. Воздушный зазор - это расстояние. При меньшем расстоянии магнитное взаимодействие сильнее. Вы себе представляете постоянное магнитное поле равномерным, но при движении магнитного маятника расстояние до металлического предмета в верхней точке и нижней точке будет существенно разным, а значит, магнитное взаимодействие (в вашей системе) имеет градиент с максимумом в нижней точке.

[qwer009]

ZAQ, Не люблю спорить, но еще раз повторюсь. Замените магнит на пружину и колебания будут затухать только из за трения...
Усилие у пружины тоже не равномерно хотя и линейно, а у магнита можно сказать логарифмическое. Но имеет одинаковую графическую форму как при приближении получив добавочное ускорение, так и при удалении теряя полученную энергию. А вот токи Фуко я реально недооценил...

Вот нашел видио китайской игрушки. принцип тот же схема конечно для часов не пригодна. На видео видно что в катушке есть сердечник, но работает. а у меня нет...https://www.youtube.com/watch?v=ISn1FV1eZr4

[WiSked]

qwer009, фотки устройства в студию. так понятнее будет.

[Nazarett]

 qwer009 (14 мая 2017 - 10:09) писал:

Представим маятник и в качестве груза магнит. Под ним закреплен металлический предмет.
Теоретически сила с которой магнит притягивается к предмету не должна повлият на скорость затухания колебаний, так как сила и направление равны как для ускорения так и торможения на практике.

На практике вы находитесь в псевдо-стационарных колебаниях, и затухание говорит о том, что или недостаточно энергии для поддержания данного колебания (из множеств), или ваша система имеет разбаланс в виде плавающей опоры/источника енергии (энергия подводится недостаточно долго). Нужно или увеличивать длинну магнита, или сам маятник.

[qwer009]

фото вот. это как бы прототип.есть видео маленькое но почему то не могу его загрузить.

Nazarett,
О поддержании пока речь не идет. Рассуждая логически если ( без питания и схемы) маятник затухает с сердечником быстрей, значит и для поддержания потребуется больше энергии. По поводу люфтов я задумывался, но пока не знаю где копать, подшипники из фторопласта 2мм. Хотя тема с сердечником тоже еще под вопросом.. Хотя сердечник увеличивает силу магнита в разы, но за счет чего? Как я понимаю он просто способствует концентрации всего поле в объёме сердечника, а нужно это или нет пока не знаю.
продолжительность импульса в сигнальной катушке значительно уменьшается хотя увеличивается амплитуда и скорость нарастания. Форма катушки тоже под вопросом. Формулы индуктивности я знаю, но сила магнита и индуктивность не одно и тоже, причем не совсем еще понятно как лучше подпитывать маятник коротким и сильным импульсом или слабым но растянуть во времени за счет габаритов катушки. В инете инфы практически "0". вот и закипают уже мозги.

[Nazarett]

qwer009,

Цитата

маятник затухает с сердечником быстрей, значит и для поддержания потребуется больше энергии

Значит энергия присутствует не в тех фазах колебаний
Я не знаю как вы не нашли информации в интернете, но таки вот

[qwer009]

Nazarett, Я рассматриваю момент когда энергия пока не пополняется. "Маятник Дубошинского" для часов не годится постоянная работа генератора и магнита не позволителиное расточительство энергии. Я хочу добиться чтобы средний ток потребления был не более 0.001А. Правда я пока так и не придумал как точно померять.. в цепь с прибором повесил катушку и кондер на 10000МкФ, но частота импульсов очень низкая а ток значительно превышает средний и прибор все одно скачет.. вешать еще больше кондер там полезет ток утечки... частота маятника у меня 2.4Гц но импульсы подпитки походят не каждый раз , а только когда амплитуда а следовательно и скорость прохождения маятника над сигнальной катушкой становятся ниже выставляемого предела. таким образом у меня реализована стабильность колебаний не зависящая от питающего напряжения, что тоже очень важно в часах ибо на батарейке по мере разряда напряжение снижается.

[WiSked]

qwer009, а что если попробовать подтягивать маятник в одном из крайних положений при уменьшении амплитуды? Т.е. электромагнит будет находится возле крайнего положения маятника и когда амплитуда уменьшится просто включится, дотягивая маятник до штатного амплитудного значения.

[ZAQ]

WiSked, при подтягивании будет тратиться энергия на преодоление силы тяжести. Можно сделать, чтобы маятник не подтягивался, а подталкивался из верхнего положения. Датчиком уменьшения амплитуды может быть и сама катушка электромагнита.

Я бы поступил так: простейший счётчик на КМОП D-триггере. При затухающих колебаниях каждый четвёртый подлёт маятника будет на одинаковой высоте и через равный период. Через управляемый от счётчика ключ на катушку разряжается конденсатор, как в ускорителе Гаусса. Электромагнит отталкивает маятник при движении вниз из верхнего положения (расположение катушки определяется опытным путём). Необходимый импульс выбирается подбором ёмкости конденсатора. Ток заряда конденсатора за 4 периода будет очень небольшим.

[qwer009]

Огромное спасибо ребята, за то что подключились. Это помогает отвлечься от своей линии ( за частую не самой правильной или оптимальной) и найти хорошее решение.
Подобные идеи крутились и в моей голове, но я не нашел им практическую реализацию по двум основным причинам.
1. так как амплитуда маятника не постоянна то расстояние до катушки будут разными а следовательно и усилие с которым катушка действует на магнит. Причем чем меньше получилась амплитуда в данный момент тем больше будет расстояние и казалось бы в этом случае нужно и качнуть сильнее, а получается в точности на оборот.
2. затухания маятника все время разные так как он вращает весь механизм часов, и хотя я чертил шестерни не с эвольвентным а циклоидальным зацеплением, передача момента все же не постоянна тем более, что изготовлены они из фанеры, а сами понимаете высокую точность фанера обеспечить просто не в состоянии.

Думаю не лишним будет выложить схему которую я придумал (на авторство не претендую ибо она простенькая и наверняка кто то уже ее собирал), но так как мои познания в электронике весьма поверхностны наверняка ее можно улучшить. ( с компом я не очень потому рисую на листочке и фото).

[ZAQ]

 qwer009 (17 мая 2017 - 20:07) писал:

затухания маятника все время разные так как он вращает весь механизм часов

Маятник потяжелее, и будут стабильнее колебания и уменьшится разница в расстояниях имхо. Механические часы сделать очень сложно, и они малоактуальны, но идея мне нравится, очень красиво )))

[qwer009]

ZAQ, механические я уже сделал, но заводить их каждый день уже надоело )). Может потом на гирях настенные соберу.
Вот скрин с осциллографа.на нем заметно что расстояние между импульсами не одинаковое. это катушка находится не на оси маятника (проверяю стабильность хода при изменении горизонта) ( наверно нужно было бы сознать отдельную тему, но я не умею..)

В очередной раз анализируя всю систему пришел к выводу, что значительная часть энергии выделяемой катушкой расходуется в пустую или даже во вред всей системе. на 1 рисунке попытался изобразить это. И пришла в голову мысль 2 рисунок, но вот как реализовать датчик маятника не знаю. может есть какие идеи?

[ZAQ]

qwer009, да множество вариантов: геркон, оптика, индукционный...

[qwer009]

ZAQ, Оптика отпадает, высокое потребление а если использовать естественное освещение то часы должны тикать и ночью. Геркон я тоже думал, но как? Смысл то в том чтобы комутировать катушку меняя полярность в зависимости от направления движения маятника. Индукционный - да, вот только схема в голове пока не прорисовывается...

[ZAQ]

qwer009, а какая практически получилась у маятника амплитуда в единицах длины? И на сколько быстро затухают колебания? Индукционный сделать можно на микромощном ОУ, причём можно использовать ту же катушку по принципу приём-передача. Но схема получается непростая и потребление соответственно, сомневаюсь, что в mA можно будет уложиться. А вот с герконом потери могут быть небольшими и схема в разы проще... А принципиально положение катушки в нижней точке, и такая уж необходимость изменять полярность? Можно использовать 2 геркона для смены полярности и между ними катушку.
Можно ещё использовать электродатчики наклона на проводящих немагнитных шариках...
Даже самодельные можно сделать для переключения полярности...

Ещё можно с подвесным контактом переключающий датчик наклона сделать.

[qwer009]

ZAQ, мплитуда маятника примерно 20 градусов. К этому значению я пришел практически, хотя умные книги пишут что для точности хода не должна превышать 6г для настольных часов это очень мало ибо отклонение от горизонта даже на 1г полностью нарушают работу системы. Катушку (точнее перекидывающий механизм я нарисовал в нижней точке чтобы понятней было)
практичней разместить будет выше за маятником на корпусе, кстати удобно будет реализовать классический принцип регулировки периода колебаний. то есть механизм раскачки и маятник не имеют жесткой связки. В принципе можно подавать импульс 1 раз за полный цикл при движении маятника с лева на право а назад маятник вернет его сам, в этом случае полярность менять не нужно, но как определить это направление ... геркон очень хорош в этом смысле я просмотрел некоторые и ресурс переключений у них внушительный... если бы не требование по току...то можно наворотить что угодно вплоть до МК ... но настольные часы с питанием от сети как то не очень .

[ZAQ]

20 град - достаточно большой угол, чтобы разместить корпус геркона вне действия катушки. Геркон на входе ждущего одновибратора, входной ток можно сделать очень низким. Геркон замкнулся, и через необходимое время для изменения направления маятника, ЖМ подаст на катушку импульс, подталкивающий в нужный момент маятник.