Hallo zusammen,
fotoopa hat geschrieben:I think that your steel ball will stay on your magnet for a relatively long time after you have turned off the power. This makes your so-called total fall time very high. I think that the fall time is much lower.
Der Grund, weshalb die Kugel eine gewisse Zeit am Magneten haften bleibt, ist die Selbstinduktion im E-Magneten. Nach dem "Ausschalten" des Magneten baut sich das Magnetfeld expotentiell ab. Es wird eine Spannung induziert (wegen U=-N*(dA*dB/dt)) und es fließt ein Strom, der dem ursprünglichen Strom nach der Regel von Lenz entgegengerichtet ist. Aufgrund dieses Stromflusses bleibt das B-Feld (B=µ*N*I/l) und die Haltekraft (Lorentzkraft) erhalten, obschon beide expotentiell kleiner werden. Erst nach einer gewissen Zeit, wenn der Selbstinduktionsstrom einen gewissen Wert unterschreitet, ist die Haltekraft des Magneten geringer als die Gewichtskraft auf die Kugel, sodass die Kugel fällt.
Wie genau die Zeit-Stromkurve verläuft, ist nur schwer feststellbar, solange man die Induktivität und den Widerstand nicht kennt. Außerdem spielen die Freilaufdioden im Motortreiber des ftDuinos eine Rolle, da sie den Effekt der Selbstinduktion bei DC-/Schrittmotoren begrenzen sollten.
Ich habe vor längerer Zeit die Beschleunigung einer ft Kugel auf einer schiefen Ebene gemessen (siehe ft:pedia 2016/1)
- Versuchsaufbau: Beschleunigung einer Kugel auf der schiefen Ebene
Bei dem Versuch messe ich die Verdunklungszeit an der ersten Lichtschranke und die Zeit zwischen den beiden Lichtschranken. Aus der Verdunklungszeit kann man angenähert die Momentangeschwindigkeit berechnen. Für den zurückgelegten Weg gilt dann: s= 1/2 at² + v0 *t. In diesen Messungen resultieren die Abweichungen durch Reibung an den Schienen und die Tatsache, dass die Drehbewegung der Kugel (Rotationsenergie) nicht gemessen wird.
Du hast erwähnt, dass mit der Kombination Pi+ftDuino der kleinstmöglich messbare Zeitraum ca 10ms beträgt. Solange man nicht weiß, ob dieser Fehler beim Starten/Stoppen der Messung, oder während der kontinuierlichen Abfrage entsteht und wie man diesen Fehler dann herausrechnen kann, würde ich eher mit dem ftDuino im Solobetrieb messen, da dieser ähnlich wie Frans FPGAs sehr kleine und präzise Zeitmessungen erlaubt.
Gruß
David
