Einfache Aktoren selber bauen mittels 3D-Drucker #1

Hallo Zusammen

Um das Verständnis über Funktionsweise und Aufbau von Aktoren Interessierten näher zu bringen, wollen Philipp und ich einen einfachen Aktor konstruieren.

Der Aktor soll mit einfachen Mitteln hergestellt werden: 3D gedruckte Teile, Spulendraht, Federn und einen Magneten.

Diese Aktoren, bzw. die Einzelteile, wollen wir auf zukünftigen MakerFairs mitnehmen, sodass dort interessierte Besucher sich selbst einen Aktor zusammenbauen und vor Ort testen können. Die Ansteuerung der Aktoren erfolgt dabei über einen Arduino und einen einfachen Audioverstärker.

 

Aufbau des Aktors

Der erste Schritt ist der Aufbau des Aktors. Hierfür verwenden wir einen Aktor mit Coilgun-Prinzip. Dabei handelt es sich um ein Linearaktorprinzip, bei dem ein Magnet durch zwei seitliche Spulen auf einer Achse hin und her beschleunigt wird.

Dieser Entwurf stammt von Philipp, der sich mit Aktoren aus dem 3D-Drucker beschäftigt.

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Oben am Gehäuse befindet sich ein Sehschlitz.

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Geöffnet erkennt man das Coilgun Prinzip. Der Manget wird durch die Spulen beim Anlegen einer Wechselspannung hin und her beschleunigt. Als Federelemente wurde hier erst einmal Schaumstoff verwendet.

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Demontiert erkennt man die Einzelteile: die beiden Spulen, die beiden Federn aus Schaumstoff, der Ringmagnet, eine rote Kunststoffführung und ein einfaches Gehäuse.

Die Wicklung der Spulen erfolgte durch einen einfachen Aufsatz für eine Bohrmaschine, die ebenfalls aus dem 3D-Drucker stammt. Dieser besteht aus einem sechseckigen Stab und Abstandhalter. Dazwischen werden die beiden Spulenhalter aufgesteckt.

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Damit lassen sich die Spulen einfach und schnell wickeln.

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Die hier verwendeten Teile sind:

  • Gehäuse aus dem 3D-Drucker
  • Spulendraht mit 0,4 mm Durchmesser
  • Spulenwicklungshilfe ebenfalls aus dem 3D-Drucker
  • Schaumstoff als Federelemente
  • Kunststoffstab Durchmesser 5,5 mm
  • Ringmagnet N42, Durchmesser 15 mm, Höhe 6 mm

 

Bau der Plattform

Zur Ansteuerung des Aktors verwenden wir einen Arduino Due, wie in diesem Beitrag. Um den Aktorstrom während des Betriebs messen zu können, schließen wir noch einen Stromsensor (ACS712) an. Das Ganze packen wir noch in ein Gehäuse.

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Der geänderte Schaltplan des Arduinofrequenzgenerators ist hier noch zu sehen. Für die Zeichnung wurde die Open Source Software Fritzing verwendet.

Aktorsteuerung Schaltplan

Als Verstärker verwenden wir den günstigen Audioverstärker Lepy LP2020 A. Natürlich könnt ihr zuhause auch als Frequenzgenerator den Computer, Smartphone oder Tablett nutzen. Ein paar Hilfreiche Apps für Smartphone und Tablett findet ihr hier.

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Trotz des einfachen Designs und Aufbau war der erste Test vielversprechend. Der Aktor funktioniert und liefert eine gut sicht- und spürbare Schwingung. Die Resonanzfrequenz liegt bei etwa 35 Hz.

 

Fazit

Der erste Entwurf des Selbstbauaktors funktioniert schon einmal sehr gut. Für die zweite Version des Aktors werden wir die Schaumstofffedern durch richtige Federn ersetzen. Außerdem passen wir das Gehäuse noch an und führen ein paar Messungen und Test des Aktors durch.

Die CAD Daten und den Arduinocode zur Ansteuung sind auf Github unter https://github.com/OpenAdaptronik/OpenAdaptronik/blob/master/DIY%20Actuator.zip zu finden. Auch werden wir eine detailliertere Anleitung zum Aufbau der Elektronik und des Aktors erstellen. Wir halten euch auf dem laufendem!

 


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