Aktyw Forum
Zarejestruj się na forum.ep.com.pl i zgłoś swój akces do Aktywu Forum. Jeśli jesteś już zarejestrowany wystarczy, że się zalogujesz.
Sprawdź punkty Zarejestruj sięElektromagnes - pytanie o zasięg działania
Moderatorzy: Jacek Bogusz, Moderatorzy
Elektromagnes - pytanie o zasięg działania
Witam
Mam następujące wyzwanie: planuję rozbudować zwykłą drewnianą szachownicę tak, aby:
- system wbudowany(matryca FPGA) rozpoznawał położenie bierek na szachownicy przy wykorzystaniu technologii RFID
- aktualna pozycja bierek była wyświetlana na monitorze/rzutniku poprzez złącze VGA
- jest możliwość gry z wirtualnym przeciwnikiem, za którego ruchy odpowiadać będzie algorytm zaimplementowany w matrycy FPGA. Co więcej, wirtualny przeciwnik będzie sam przesuwał swoje bierki.
I tutaj mam problem. Obmyśliłem sobie, żeby pod szachownicą zamontować napęd w osiach XY pozycjonujący elektromagnes, przy pomocy którego ma się odbywać ów przemieszczanie bierek. Tyle, że nie wiem jak można obliczyć zasięg działania takiego elektromagnesu, tak aby mógł on ciągną co najwyżej 1 bierkę jednocześnie.
Czy ktoś wie może w jaki sposób można obliczyć/oszacować zasięg działania elektromagnesu?
Mam następujące wyzwanie: planuję rozbudować zwykłą drewnianą szachownicę tak, aby:
- system wbudowany(matryca FPGA) rozpoznawał położenie bierek na szachownicy przy wykorzystaniu technologii RFID
- aktualna pozycja bierek była wyświetlana na monitorze/rzutniku poprzez złącze VGA
- jest możliwość gry z wirtualnym przeciwnikiem, za którego ruchy odpowiadać będzie algorytm zaimplementowany w matrycy FPGA. Co więcej, wirtualny przeciwnik będzie sam przesuwał swoje bierki.
I tutaj mam problem. Obmyśliłem sobie, żeby pod szachownicą zamontować napęd w osiach XY pozycjonujący elektromagnes, przy pomocy którego ma się odbywać ów przemieszczanie bierek. Tyle, że nie wiem jak można obliczyć zasięg działania takiego elektromagnesu, tak aby mógł on ciągną co najwyżej 1 bierkę jednocześnie.
Czy ktoś wie może w jaki sposób można obliczyć/oszacować zasięg działania elektromagnesu?
Re: Elektromagnes - pytanie o zasięg działania
Z elektromagnesem to nie wiem, ale w szachach nie da sie tylko przesuwac, czasem trzeba przeniesc...
Re: Elektromagnes - pytanie o zasięg działania
Wiem, dlatego osobno będą kupione bierki i osobno większa szachownica, tak żeby np skoczek, który normalnie "przeskakuje" nad innymi bierkami, mógł się pomiędzy nimi przecisnąć, tak jak na rysunku, gdzie czerwona strzałka przedstawia jak w rzeczywistości miałaby się przesunąć figura, a zielona jak przesuwać by się miała przy pomocy elektromagnesu:
Właśnie dlatego potrzebuję tak dobrać elektromagnes, żeby oddziaływał tylko na 1 bierkę.
Właśnie dlatego potrzebuję tak dobrać elektromagnes, żeby oddziaływał tylko na 1 bierkę.
Re: Elektromagnes - pytanie o zasięg działania
Nadal jezeli ktos np. zechce rozpoczac partie skoczkiem, to zgodnie z jego nazwa bedzie on musial przeskoczyc piona, nie przejdzie bokiem
Re: Elektromagnes - pytanie o zasięg działania
Słuszna uwaga, zbyt mało dokładnie opisałem przemieszczanie bierek po planszy.
Na chwile obecną, bierki mają pochodzić z zestawu Staunton nr. 5, a szachownica też firmy Staunton, tylko że rozmiar nr. 6.(być może zdecyduję się na mniejsze rozmiary lub tańszą firmę, ale to sie jeszcze zobaczy, jak już będę zamawiał).
Z tego co policzyłem, to przy tak dobranym zestawie, na 2 polach szachowych, bez problemu zmieszczą się obok siebie trzej królowie, czyli największe bierki na planszy, w taki sposób, że nadal pozostaje pomiędzy nimi trochę wolnej przestrzeni. Dzięki temu bierki mogą sie poruszać jak na obrazku poniżej:
Tyle, że nadal nie wiem jak ugryźć temat tego elektromagnesu. Pewnie sie skończy na tym, ze kupie jakiś przeciętny i jak będzie za mocny to będę szukał słabszego, albo odwrotnie
Na chwile obecną, bierki mają pochodzić z zestawu Staunton nr. 5, a szachownica też firmy Staunton, tylko że rozmiar nr. 6.(być może zdecyduję się na mniejsze rozmiary lub tańszą firmę, ale to sie jeszcze zobaczy, jak już będę zamawiał).
Z tego co policzyłem, to przy tak dobranym zestawie, na 2 polach szachowych, bez problemu zmieszczą się obok siebie trzej królowie, czyli największe bierki na planszy, w taki sposób, że nadal pozostaje pomiędzy nimi trochę wolnej przestrzeni. Dzięki temu bierki mogą sie poruszać jak na obrazku poniżej:
Tyle, że nadal nie wiem jak ugryźć temat tego elektromagnesu. Pewnie sie skończy na tym, ze kupie jakiś przeciętny i jak będzie za mocny to będę szukał słabszego, albo odwrotnie
- Tomasz Gumny
- -
- Posty: 685
- Rejestracja: 4 lut 2004, o 23:31
- Lokalizacja: Trzcianka/Poznań
Re: Elektromagnes - pytanie o zasięg działania
Dla zbyt silnego wystarczy ustawić mniejszy prąd. W drugą stronę to nie zawsze będzie możliwe.[...]nadal nie wiem jak ugryźć temat tego elektromagnesu. [...] kupie jakiś przeciętny i jak będzie za mocny to będę szukał słabszego, albo odwrotnie
Re: Elektromagnes - pytanie o zasięg działania
Witam.
Ambitne zadanie (bo np. będzie też trzeba opracować system monitowania przeciwnika "ludzkiego" o to, aby zbite bierki odstawiał w określone miejsce, gdzie będą potrzebne na wypadek promocji, tak w ogóle przydałyby się też na tę okoliczność po 2 hetmany, itp...).
Co do elektromagnesów, też nie potrafię konkretnie pomóc, ale zwrócę Ci uwagę na jedną istotną sprawę.
Otóż selektywność (a także, co też jest bardzo ważne, siła) działania pola magnetycznego jest tym większa, im mniejsza jest grubość szczeliny między nabiegunnikami magnesu/elektromagnesu, a przyciąganą zworą. Można sobie wyobrazić elektromagnes z nabiegunnikami w postaci kubka z trzpieniem pośrodku (przykładowo brzeg kubka to biegun północny, a trzpień - południowy), i powiedzmy 1-milimetrową planszę, a po drugiej stronie planszy zwora w postaci krążka ze stali miękkiej o średnicy równej średnicy naszego kubka przyklejona do spodu bierki. Pole magnetyczne będzie się skupiało w tej 1-milimetrowej szczelinie, i już w odległości kilku mm będzie tak słabe, że innych bierek nie ruszy.
Tylko, że to jest ideał, do którego z 2-centymetrową planszą nr 6 jest bardzo daleko. Ale próby praktyczne mogą pokazać, że nie jest tak źle.
Pozdrawiam, i życzę powodzenia.
Ambitne zadanie (bo np. będzie też trzeba opracować system monitowania przeciwnika "ludzkiego" o to, aby zbite bierki odstawiał w określone miejsce, gdzie będą potrzebne na wypadek promocji, tak w ogóle przydałyby się też na tę okoliczność po 2 hetmany, itp...).
Co do elektromagnesów, też nie potrafię konkretnie pomóc, ale zwrócę Ci uwagę na jedną istotną sprawę.
Otóż selektywność (a także, co też jest bardzo ważne, siła) działania pola magnetycznego jest tym większa, im mniejsza jest grubość szczeliny między nabiegunnikami magnesu/elektromagnesu, a przyciąganą zworą. Można sobie wyobrazić elektromagnes z nabiegunnikami w postaci kubka z trzpieniem pośrodku (przykładowo brzeg kubka to biegun północny, a trzpień - południowy), i powiedzmy 1-milimetrową planszę, a po drugiej stronie planszy zwora w postaci krążka ze stali miękkiej o średnicy równej średnicy naszego kubka przyklejona do spodu bierki. Pole magnetyczne będzie się skupiało w tej 1-milimetrowej szczelinie, i już w odległości kilku mm będzie tak słabe, że innych bierek nie ruszy.
Tylko, że to jest ideał, do którego z 2-centymetrową planszą nr 6 jest bardzo daleko. Ale próby praktyczne mogą pokazać, że nie jest tak źle.
Pozdrawiam, i życzę powodzenia.
- Jacek Bogusz
- -
- Posty: 470
- Rejestracja: 12 maja 2010, o 17:37
- Lokalizacja: Poznań
- Kontaktowanie:
Re: Elektromagnes - pytanie o zasięg działania
A może zamiast magnesu zrobisz coś w rodzaju ramienia robota? Siły raczej nie będą duże, więc mechanika niezbyt skomplikowana. Może być tylko kłopot z pozycjonowaniem, bo pewnie trzeba by było to robić za pomocą jakiegoś czujnika wizyjnego. Chociaż piszesz, że układ będzie znał pozycję figur na szachownicy - pozostaje tylko ich wysokość, ale to chyba dałoby się załatwić mechaniką. Wtedy miałbyś załatwiony również problem zbijania figur i roszady.
Nadmienię jeszcze, że takie ramiona "edukacyjne", nie dla przemysłu, można kupić gotowe i wtedy skoncentrować się na rozwiązaniu układowym i rzeczywistych problemów
Nadmienię jeszcze, że takie ramiona "edukacyjne", nie dla przemysłu, można kupić gotowe i wtedy skoncentrować się na rozwiązaniu układowym i rzeczywistych problemów
Re: Elektromagnes - pytanie o zasięg działania
Tak, tylko boję się że zakup gotowego ramienia, o wystarczającej dokładności, będzie zbyt dużym wydatkiem, a ja mam raczej ograniczony budżetNadmienię jeszcze, że takie ramiona "edukacyjne", nie dla przemysłu, można kupić gotowe i wtedy skoncentrować się na rozwiązaniu układowym i rzeczywistych problemów
- Jacek Bogusz
- -
- Posty: 470
- Rejestracja: 12 maja 2010, o 17:37
- Lokalizacja: Poznań
- Kontaktowanie:
Re: Elektromagnes - pytanie o zasięg działania
Myślisz, że z magnesami pójdzie taniej? A może pokombinujesz z takim chwytakiem, umieszczonym nad szachownicą, przemieszczającym się w osiach X-Y i opuszczanym w osi Z w momencie chwytania i przenoszenia figury? Oczywiście będziesz musiał rozwiązać problem jego "huśtania się", ale można to zrobić na wiele sposobów.
Napęd można zrobić na tanich silnikach krokowych, nie trzeba mechanizmu "ręki". Mam na myśli rozwiązanie takie jak w automatach, w których są losowane zabawki (chociaż nie wiem czy tam są silniki krokowe). Odpowiednie prowadnice (np. z szuflad do mebli) umieszczone nad szachownicą (jak w frezarce), napęd silnikami krokowymi za pomocą pasków lub śrub, chwytak opuszczany w dół. Można łatwo zrobić punkt początkowy (zerowy, jak np. w ploterze - dojeżdżając do któregoś rogu), umocować szachownicę na stałe, odmierzać pola za pomocą kroków silników itd.
Napęd można zrobić na tanich silnikach krokowych, nie trzeba mechanizmu "ręki". Mam na myśli rozwiązanie takie jak w automatach, w których są losowane zabawki (chociaż nie wiem czy tam są silniki krokowe). Odpowiednie prowadnice (np. z szuflad do mebli) umieszczone nad szachownicą (jak w frezarce), napęd silnikami krokowymi za pomocą pasków lub śrub, chwytak opuszczany w dół. Można łatwo zrobić punkt początkowy (zerowy, jak np. w ploterze - dojeżdżając do któregoś rogu), umocować szachownicę na stałe, odmierzać pola za pomocą kroków silników itd.
Re: Elektromagnes - pytanie o zasięg działania
To co pisze kolega wyżej wygląda ciekawie, a jak jeszcze dorzucisz do tego magnes stały w jednakowej wysokości nad każdą figurą to możesz ominąć chwytak i wykorzystać elektromagnes. Zero huśtania, mała odległość elektromagnesu od figurki. Warunkiem tu jest to że magnes stały musiałby być na jednakowej wysokości nad każdą figurką.
Re: Elektromagnes - pytanie o zasięg działania
Z drugiej strony rozwiązanie z elektromagnesem pod planszą pozostawi nieporównanie więcej swobody grającemu człowiekowi, bo nie będą przeszkadzały prowadnice.
A teraz trochę teorii, którą można, wkładając trochę wysiłku w wykonanie obliczeń, przemienić w praktyczną symulację. Moje rozważania dotyczą wyłącznie przypadku cienkiej szczeliny (a więc i planszy!).
Podane poniżej wzory są bardzo przybliżone.
Obliczenie siły przesuwającej bierkę oparte jest o ogólną zależność:
F=dEm/dx,
gdzie Em - całkowita energia pola magnetycznego.
Dla rozważanego przypadku wzór na Em wygląda następująco:
Em = 0,5 * I^2 * z^2 * µo / (l/(µr*A)+h/(S1(x)+h/(S2(x)))
gdzie I - prąd
z - ilość zwojów
µo - przenikalność magnetyczna próżni 4 Π *10^(-7) H/m
l - efektywna długość obwodu magnetycznego w żelazie (2*wysokość rozważanego przeze mnie wyżej kubka + 2*promień kubka lub okrągłej zwory przyklejonej do bierki)
A - efektywny przekrój obwodu magnetycznego w żelazie (dla dostatecznie grubej blaszki można przyjąć przekrój środkowego trzpienia elektromagnesu lub przekrój zewnętrznego kubka - powinny być zbliżone, a jeśli nie są, to średnia zmniejszona w stronę mniejszego z nich). Jeśli blaszka nie jest bardzo gruba, to można przyjąć obwód trzpienia środkowego * grubość blaszki
µr - względna przenikalność magnetyczna materiału rdzenia (zazwyczaj rzędu 1000 lub kilku tysięcy)
h - grubość szczeliny (co najmniej równa grubości planszy + niezbędny luz między planszą a elektromagnesem, poza tym może dojść grubość podklejenia (ozdobnego lub zabezpieczającego), jeśli takie zostanie zastosowane. Zapewne tak jest dla oryginalnych bierek, o ile metal zastosowany w nich jako obciążenie stabilizujące to w ogóle stal
S1(x) - zależność wielkości przekroju kubka pokrytego przez zworę od przesunięcia środka zwory względem środka elektromagnesu (to przesunięcie oznaczam jako x)
S2(x) - jak wyżej, tylko odnośnie do wielkości przekroju trzpienia środkowego pokrytego przez zworę.
Nie przeprowadziłem żadnych obliczeń, ale najprawdopodobniej człon w mianowniku związany z wymiarami rdzenia, jako że podzielony przez dużą wartość µr jest mało znaczący, więc decydują dwa pozostałe. Przy czym S2(x) początkowo dla małych x pozostaje stała, a S1(x) szybko maleje, i już dla kilku grubości ścianki kubka elektromagnesu spada o połowę (to co napisałem obrazowo można przedstawić tak: talerzyk zworki przy przesuwaniu długo jeszcze pokrywa cały trzpień środkowy, ale już bardzo szybko odkrywa połowę brzegu kubka).
Silna zależność energii pola magnetycznego od x daje po zróżniczkowaniu dużą pochodną, czyli siłę. Siła ta będzie działała wzdłuż kierunku przesunięcia x, i będzie ściągała zworę z powrotem na środek.
Różniczkowanie można zastąpić ilorazem różnicowym, czyli dzielić przyrost energii Em przez przyrost x, i stwierdzić dla jakich x ten iloraz ma największą wartość bezwzględną. Obliczenia można wykonać w Excelu.
Wyprowadzenie wzoru na pokrycie przekroju kubka w zależności od x zostawiam brunowi. W każdym razie dla x mniejszych od grubości ścianki kubka ubytek pokrycia przekroju kubka jest praktycznie równy x*2R, gdzie R - promień kubka i zworki.
A teraz trochę teorii, którą można, wkładając trochę wysiłku w wykonanie obliczeń, przemienić w praktyczną symulację. Moje rozważania dotyczą wyłącznie przypadku cienkiej szczeliny (a więc i planszy!).
Podane poniżej wzory są bardzo przybliżone.
Obliczenie siły przesuwającej bierkę oparte jest o ogólną zależność:
F=dEm/dx,
gdzie Em - całkowita energia pola magnetycznego.
Dla rozważanego przypadku wzór na Em wygląda następująco:
Em = 0,5 * I^2 * z^2 * µo / (l/(µr*A)+h/(S1(x)+h/(S2(x)))
gdzie I - prąd
z - ilość zwojów
µo - przenikalność magnetyczna próżni 4 Π *10^(-7) H/m
l - efektywna długość obwodu magnetycznego w żelazie (2*wysokość rozważanego przeze mnie wyżej kubka + 2*promień kubka lub okrągłej zwory przyklejonej do bierki)
A - efektywny przekrój obwodu magnetycznego w żelazie (dla dostatecznie grubej blaszki można przyjąć przekrój środkowego trzpienia elektromagnesu lub przekrój zewnętrznego kubka - powinny być zbliżone, a jeśli nie są, to średnia zmniejszona w stronę mniejszego z nich). Jeśli blaszka nie jest bardzo gruba, to można przyjąć obwód trzpienia środkowego * grubość blaszki
µr - względna przenikalność magnetyczna materiału rdzenia (zazwyczaj rzędu 1000 lub kilku tysięcy)
h - grubość szczeliny (co najmniej równa grubości planszy + niezbędny luz między planszą a elektromagnesem, poza tym może dojść grubość podklejenia (ozdobnego lub zabezpieczającego), jeśli takie zostanie zastosowane. Zapewne tak jest dla oryginalnych bierek, o ile metal zastosowany w nich jako obciążenie stabilizujące to w ogóle stal
S1(x) - zależność wielkości przekroju kubka pokrytego przez zworę od przesunięcia środka zwory względem środka elektromagnesu (to przesunięcie oznaczam jako x)
S2(x) - jak wyżej, tylko odnośnie do wielkości przekroju trzpienia środkowego pokrytego przez zworę.
Nie przeprowadziłem żadnych obliczeń, ale najprawdopodobniej człon w mianowniku związany z wymiarami rdzenia, jako że podzielony przez dużą wartość µr jest mało znaczący, więc decydują dwa pozostałe. Przy czym S2(x) początkowo dla małych x pozostaje stała, a S1(x) szybko maleje, i już dla kilku grubości ścianki kubka elektromagnesu spada o połowę (to co napisałem obrazowo można przedstawić tak: talerzyk zworki przy przesuwaniu długo jeszcze pokrywa cały trzpień środkowy, ale już bardzo szybko odkrywa połowę brzegu kubka).
Silna zależność energii pola magnetycznego od x daje po zróżniczkowaniu dużą pochodną, czyli siłę. Siła ta będzie działała wzdłuż kierunku przesunięcia x, i będzie ściągała zworę z powrotem na środek.
Różniczkowanie można zastąpić ilorazem różnicowym, czyli dzielić przyrost energii Em przez przyrost x, i stwierdzić dla jakich x ten iloraz ma największą wartość bezwzględną. Obliczenia można wykonać w Excelu.
Wyprowadzenie wzoru na pokrycie przekroju kubka w zależności od x zostawiam brunowi. W każdym razie dla x mniejszych od grubości ścianki kubka ubytek pokrycia przekroju kubka jest praktycznie równy x*2R, gdzie R - promień kubka i zworki.
Re: Elektromagnes - pytanie o zasięg działania
W takim razie będę musiał to wszystko jeszcze raz przemyśleć, przeanalizować i przeliczyć i być może faktycznie zrezygnuję z tego elektromagnesu od dołu
Dziękuje wszystkim za wsparcie
Dziękuje wszystkim za wsparcie
- Tomasz Gumny
- -
- Posty: 685
- Rejestracja: 4 lut 2004, o 23:31
- Lokalizacja: Trzcianka/Poznań
Re: Elektromagnes - pytanie o zasięg działania
Zostaw elektromagnes, ale odpychający a pole ukształtuj tak, żeby po bokach odpychał bardziej niż w środku. Szachy z takim lewitującymi figurami rzucą wszystkich na kolana...
Kto jest online
Użytkownicy przeglądający to forum: Obecnie na forum nie ma żadnego zarejestrowanego użytkownika i 87 gości