¿Cómo enciendo/cableo algo que está girando constantemente SIN baterías adicionales?

Así que quiero hacer una Lazy Susan que gire constantemente en una dirección. También quiero tener algunas otras cosas en la parte superior, como letreros de neón, cosas en movimiento, etc. El problema es que quiero que todo esto funcione con una fuente de CC. El problema es que no puedo entender cómo lo conecto para que las cosas no se enreden, ya que todo está en constante movimiento.

Google para "Anillo deslizante"
En eBay, todos aparecerán al buscar: cápsula de anillo deslizante. Además, Adafruit tiene uno por veinte dólares.
En términos generales, puede elegir entre algún tipo de conmutador/anillo rozante, un transformador rotativo o células fotovoltaicas.
@HotLicks ¿una celda fotovoltaica pequeña y un láser muy grande? Eso también se vería bien.
¿Quizás obtener algunos cepillos de dientes eléctricos desgastados o baratos y apoderarse de las partes de carga inalámbrica?
También es posible tener un generador en la plataforma con un eje bloqueado en la base y hacer que la base sea impulsada por un motor sobrediseñado que puede impulsar el generador y la plataforma. Necesitarás engranajes de algún tipo. Buscar "Reloj de hélice"
@ChrisH Hace 35 años, una empresa en Sudáfrica estaba desarrollando detonadores de minería que se encendían mediante pulsos láser a través de fibras ópticas, por lo que la cantidad de luz puede ser bastante alta. La idea era evitar que los voltajes inducidos por rayos, etc. causaran una detonación prematura en el trabajo de superficie.
@KalleMP He oído hablar de varios dispositivos alimentados por fibras ligeras en atmósferas explosivas, pero nunca un detonador hasta ahora.
También podría ignorar la electrónica en la parte giratoria. Puede hacer brillar una luz brillante (tal vez un láser) a través del espacio de aire en una fibra óptica en el centro de la perezosa susan y crear efectos de "neón" si la fibra se filtra un poco. Las "cosas en movimiento" mecánicas pueden ser impulsadas por la rotación mecánica de la perezosa susan con engranajes. No todo tiene que ser electrónico.
¿Has visto uno de estos ?
@BoristheSpider vio bien que hemos usado algo similar durante años y nunca pensamos en la función de rotación, 3 contactos clasificados para muchos amperios y autoalineación si se colocan en un soporte algo flexible. Iría con esto si tuviera que hacer solo uno o dos. Compre un par de teteras usadas en anuncios clasificados locales o en el mercado de pulgas y saque las tripas.
Los alternadores de automóviles estándar tienen dos anillos colectores buenos para muchos amperios para impulsar el devanado del rotor. Quitarlos y hacer que funcionen requerirá mucho esfuerzo, pero destripar una unidad del depósito de chatarra podría darle ideas. Estas son unidades MUY duraderas. Guau, muchas opciones: google.fi/search?q=car+alternator+slipring&tbm=isch
¿Rotación continua o start-stop? ¿Rotación a velocidad variable o constante? ¿Monodireccional o bidireccional? ¿Qué rango de velocidad de rotación? ¿Qué transferencia de energía quería - pico, media?

Respuestas (10)

Está buscando un anillo colector . Este es un dispositivo diseñado para hacer exactamente lo que usted describe: transmitir energía y/o señales a un objeto giratorio. Por lo general, funcionan al tener un contacto circular giratorio en un lado y un pasador con resorte que lo empuja en el otro.

No son súper confiables a largo plazo o en condiciones difíciles, pero deberían estar bien para su proyecto. Los más caros son generalmente mejores y duran más. La otra alternativa es la transferencia/señalización de energía inductiva, pero será más difícil hacerlo bien la primera vez, por lo que podría no ser ideal para un proyecto de pasatiempo.

Se utilizan en cámaras de circuito cerrado de televisión y resisten bastante bien las condiciones exteriores a largo plazo, años de movimiento constante, etc. con energía y video (analógico e IP) atravesándolos. No puedo responder por los baratos de eBay, pero los buenos duran. Evitaría cargarlos demasiado cerca de su calificación máxima, pero puede obtener uno con más contactos de los que necesita y duplicar la confiabilidad.
Trabajé en un proyecto que tiene un anillo deslizante que transmite ~30 A a 12 V CC junto con señales de comunicación a una placa que gira a 3000 RPM. La fiabilidad no era muy buena , pero era aceptable. Para algo que solo gira lentamente, me imagino que tendría una vida útil de 5 años o más.
Los anillos deslizantes pueden ser confiables. Incluso puede obtener anillos deslizantes para ethernet. Simplemente se vuelven ridículamente caros. Aún más en alta velocidad.

Una alternativa a los anillos colectores es el transformador rotativo. Este consta de dos núcleos en forma de copa que se enfrentan entre sí, con los devanados dentro de las copas. Si maneja el primario a una frecuencia alta (usamos 25 kHz), las copas pueden ser de ferrita y todo puede ser bastante compacto (hicimos alrededor de 100 W en una unidad que tenía aproximadamente 1 "de espesor en general y alrededor de 3" de diámetro ).

sección transversal

En caso de que alguien se pregunte sobre la confiabilidad y la calidad de la transferencia de datos y todo eso para estos: su cabeza giratoria promedio de VHS funcionó de esa manera.
Otro problema mecánico que complica un poco esto: ¿qué tan pequeño debe ser el espacio de aire para que sea relativamente eficiente?
@JasonR: Cuanto más pequeño, mejor, por supuesto. No teníamos mucha precisión en el ensamblaje de nuestro prototipo y estábamos obteniendo buenos resultados con un espacio del orden de 1 mm. Esa es una de las razones por las que usamos un diseño de núcleo relativamente plano: maximiza el área de superficie de la ferrita que mira hacia el espacio.
Es posible que tenga que considerar esto porque estaba buscando anillos deslizantes en eBay y funcionarán para Lazy Susan, pero también necesito anillos deslizantes (o algo más que funcione como él) para usos de altas RPM. Las RPM altas superan las 3000 RPM.
Otra posibilidad más sería tener una bobina móvil dentro de un campo magnético fijo, también conocido como generador.
@Sie: como se mencionó en un comentario anterior, trabajé con anillos deslizantes en un proyecto que giraba a 3000 RPM y funcionó, aunque la vida útil de los anillos fue bastante corta.
@supercat: no es realmente efectivo en una aplicación "lazy susan", donde se puede esperar que la rotación sea lenta y/o intermitente.
@DaveTweed: Según OP, se esperaba que el dispositivo girara constantemente. El engranaje puede ser necesario para que un generador sea útil, pero eso no sería necesariamente un problema.
La transferencia de energía de @supercat sería proporcional a la velocidad de rotación, que probablemente no sería lo suficientemente alta como para que esto sea útil. Luego hay otras consideraciones como la carga adicional en el motor por el peso y la fricción del mecanismo de accionamiento y el engranaje del generador, y la carga del generador mismo.
@MBraedley: Sí, no estoy seguro de qué tipo de supergato "engranaje" tiene en mente. Obviamente, no puede hacer girar la bobina, porque entonces volvería a estar en una situación de anillos deslizantes/escobillas, por lo que debe estar pensando en hacer girar el imán (?). O bien, utilizando un arreglo con un número de polos muy alto, como un motor paso a paso. A 200 pasos/rev. motor girando a 4 segundos/rev. le daría una forma de onda de 50 Hz en las bobinas, pero sospecho que la eficiencia general sería realmente horrible.
@Dave Tweet: quisquilloso aquí, verifique la dirección de bobinado de sus bobinas. Debe ser igual para la bobina superior e inferior, igual que para una bobina larga.
@Janka: ¡Estás eligiendo una liendre inexistente! La polaridad relativa de las bobinas no importa ni un poco. Si se refiere a las marcas en la imagen, consulte Wikipedia; proviene directamente del artículo vinculado. Pero creo que es correcto, suponiendo que las marcas se refieran a la dirección de la corriente, no a la polaridad del voltaje.
@Dave Tweed: por ejemplo, el flujo izquierdo rodea los cables en el sentido de las agujas del reloj. Esto no se puede conectar con la corriente que entra y sale del avión. Simplemente no es posible. Si tiene dos cables adyacentes que conducen la misma corriente en direcciones opuestas, el flujo envolvente es nulo.
@Janka: ¡Sí, exactamente! El flujo de la corriente secundaria cancela el flujo producido por la corriente primaria; así es como funciona un transformador. El flujo que se muestra en el diagrama es el flujo de "magnetización" sobrante, que en realidad se debe solo a la corriente primaria.
@Dave Tweed: ¡Tienes razón! Pero la imagen sigue siendo engañosa. Hablo con el autor.

¿Qué tal usar dos anillos de rodamientos de bolas y usar cada anillo como contacto? No es necesario agregar pines y contactos...

Solo para agregar, después de tomar nota de los comentarios, que estaba pensando en un suministro de bajo voltaje aquí 5v o 12v solo para LED o algo así; no tenía la intención de sugerir una solución de 110VAC o 230VAC.

¡El arco en los cojinetes debería agregar ese toque extra de emoción que faltan en los letreros de neón en la parte superior! +1 por concepto.
Cierto, tal vez los neones podrían reemplazarse por LED para reducir el voltaje y la potencia, debo admitir que me perdí la implicación del neón ...
Pasar electricidad a través de los cojinetes de bolas hace que las bolas se hundan, lo que provoca una falla prematura de los cojinetes.
... o el inicio temprano de la formación de arcos. ¡Vaya!
Esta página de SKF (supongo que se supone que saben un par de cosas sobre rodamientos) enumera algunos buenos ejemplos de por qué esto sería una... idea interesante : skf.com/cn/en/products/bearings-units- carcasas/rodamientos/…
@Mels ¿Realmente necesita rodamientos skf para una susie perezosa?
@Mels también la página a la que se refiere está hablando de soldadura por arco eléctrico, por lo que aproximadamente 80v y 40 a 160 amperios, no es lo que estaba sugiriendo con 5v o 12v y algunos leds, etc.
@SolarMike no, dicen que "En las superficies de contacto, el proceso es similar a la soldadura por arco eléctrico". Continúan diciendo: "Tanto las corrientes alternas como las continuas causan daños a los cojinetes. Incluso las corrientes de bajo amperaje son peligrosas". - aunque no cuantifican lo que ven como una "corriente de bajo amperaje", el mensaje que tomo de eso es que un buen diseño no debe depender de que la corriente pase a través de un rodamiento de bolas.
El buen diseño de @Mels es cierto, pero estamos hablando de una susie perezosa... Y después de haber visto gente soldando en tornos, no es algo que sugeriría.
Buena idea a pesar del uso subóptimo de los rodamientos. Espero que varias carreras de bolas cuesten más que un conjunto de anillos deslizantes. Si tiene cojinetes de empuje de gran número de bolas, puede haber una gran cantidad de cojinetes en contacto eléctrico y el problema puede ser menos grave que enviar corrientes de soldadura a través de un cojinete de rueda de automóvil.
@KalleMP subóptimo :) Estoy de acuerdo hasta cierto punto: la susie perezosa necesita tener algún soporte giratorio y una carrera de bolas interna y externa también puede ayudar con la estabilidad: la que tengo se tambalea un poco ya que el soporte del cojinete está cerca del centro.
En la práctica, será difícil alinear rodamientos múltiples con la precisión suficiente para que soporten cargas iguales (es decir, la misma presión de contacto en ambos juegos de bolas) en todo momento. Es muy probable que al menos una parte del tiempo, uno u otro rodamiento esté manejando la mayor parte de la carga, con un contacto muy intermitente con el otro.
@DaveTweed Buen punto, podría optar por un rodamiento de rodillos cónicos (o simplemente de rodillos en ángulo) para centrar y un rodamiento de agujas planas para empujar. Si la plataforma se deforma lo suficiente como para colocar ambas pistas de rodamiento bajo cierta precarga, entonces existe una pequeña posibilidad de enviar unos pocos vatios con cierto éxito.
@Mels con una corriente lo suficientemente alta, puede hacer que los rodamientos suministren la fuerza motriz :-) Sin embargo, este es el límite en el que uno puede tomar el suministro de corriente, pero he visto tales motores funcionando en una exhibición en la Feria de Hannover durante una semana (quizás en múltiples espectáculos) sin incidentes. youtube.com/watch?v=DjKhggNJGls
Si bien el escepticismo de los comentaristas está bien justificado, es posible que pueda arreglárselas con corrientes bajas y una cantidad generosa de lubricante conductor de electricidad en sus rodamientos. Los lubricantes no son muy buenos conductores, la mayoría de las veces se usan para mitigar la acumulación de estática, pero pueden comprarle suficiente conductividad para evitar arruinar los rodamientos.

La otra opción que quizás no haya considerado es colocar todos los elementos que consumen energía, incluido el motor y las baterías u otra fuente de energía, en el Lazy Susan. Entonces no se requieren conectores eléctricos al mundo exterior.

Esto también se me ocurrió, depende de cuánto tiempo deba funcionar el sistema sin supervisión. Use Bluetooth de baja potencia para comunicarse con el espacio inercial estacionario con un mínimo desperdicio de energía.
@KalleMP o si la tasa de rotación es razonablemente baja, comunicaciones IR simples, si hay transductores IR omnidireccionales más altos.

Se me ha ocurrido que si estás conduciendo el Lazy Susan a un ritmo razonable, también estás en una situación en la que puedes generar energía en él.

Si en el eje central o alrededor de los bordes pudiera montar imanes fijos, podría usar bobinas colocadas adecuadamente para generar energía en la plataforma móvil.

Si estaba buscando tecnología realmente sencilla, incluso podría usar una vieja dinamo de bicicleta de empuje en la plataforma giratoria que corre contra un entorno estacionario de algún tipo.

Los coches de tragamonedas obtienen su poder de la trenza que se ejecuta en pistas conductoras. Es posible que pueda pegar el blindaje del cable coaxial aplanado (trenzado) en dos círculos concéntricos en su placa base y luego usar "cepillos" trenzados para captar el voltaje.
O use un círculo y un cepillo y recoja el otro lado del voltaje a través del pivote central.
O use el pivote central como un contacto, pase la trenza alrededor del exterior del plato y use un cepillo horizontal.
O piense en los buenos viejos autos Dodgem donde el piso era un contacto y el techo de malla de alambre el otro. Cubrir todo el tablero base con papel de aluminio doméstico de alta resistencia (dejar un agujero en el centro). Coloque un cepillo en cualquier parte del plato como un contacto y use el pivote central como el otro contacto.

Investigué esto recientemente construyendo un zoótropo con pantallas LCD y un microcontrolador en la peonza. Terminé haciendo un ensamble de anillo deslizante de bricolaje con láminas de cobre y algunas escobillas de carbón diseñadas para motores de perforación. Funcionó sorprendentemente bien (todavía bien después de 100.000 o más revoluciones).

Sin embargo, antes de seguir ese camino, investigué la transferencia de energía inalámbrica y parecía realmente esperanzador usar un par de módulos tx/rx baratos como este:módulos de potencia inalámbricos

Pasar el eje de transmisión a través del transmisor y conectar el receptor a la parte inferior del Lazy Susan funcionó bastante bien si puede mantenerlos juntos. No proporcionó suficiente corriente para mi aplicación (necesitaba alrededor de un amplificador y estos dan alrededor de 500 mA cómodamente).

Para mi aplicación, también necesitaba pasar datos unidireccionales de muy baja velocidad desde la base hasta la parte superior, en lugar de agregarlos a mi conjunto de anillos colectores, usé LED y receptores IR, que funcionaron muy bien.

Lo que tienes se ve bastante bien. Puede aumentar el acoplamiento aumentando el diámetro de las bobinas.
El comentario anterior asume que no tiene una superficie de mesa de metal debajo, por supuesto.

Nicola Tesla dijo que podría tener una rueda ferromagnética dentada en el rotor y el estator, cada uno con bobinados. Una combinación de transformador y motor de reloj síncrono. Eso evita los gastos legales que tendrás con el mercurio líquido, el envenenamiento por ozono o la electrocución.

(1) Esta respuesta es bastante vaga y es poco probable que sea de mucha utilidad para el OP. (2) ¿Puede dar una referencia de lo que dijo Tesla? ¿Cuántas RPM crees que requeriría una susan perezosa para generar suficiente energía para encender los letreros de neón del OP? (3) A su oración " Una combinación de transformador y motor de reloj síncrono " le falta un verbo y un sujeto. ¿Qué pretendías comunicar? (4) ¿Qué es un transformador combinado? (5) ¿Cómo ayudaría un motor de reloj síncrono?
Mi referencia a Tesla fue solo un recordatorio de que él es el progenitor de la mayor parte de nuestra tecnología de motores, generadores y transformadores de CA. La velocidad del rotor es inversamente proporcional al número de dientes que engranan el flujo. Ahora imagine un pequeño devanado alrededor de cada diente del rotor... que tendría un voltaje inducido debido al cambio de flujo. Por supuesto, si hace el balance de potencia, el resultado de esto sería equivalente a una mayor resistencia y un mayor desfase en la corriente de entrada. Espero que este comentario ayude. Tendré que buscar el texto de mis máquinas eléctricas si necesita una referencia.
Tendría que girar demasiado rápido para esta aplicación, pero podría funcionar para otros que encuentren este hilo a través de Google.

El transformador rotativo de Tweed es probablemente la mejor solución cuando es posible enrollar una bobina alrededor del eje y tener un núcleo ferromagnético para el eje. Pero podría tener un conjunto de varias bobinas más pequeñas alrededor del borde con bobinas similares acopladas a ellas en la plataforma giratoria. La energía de cada uno sería intermitente, pero si estuvieran espaciados adecuadamente, podría satisfacer sus necesidades. Espere vibraciones desagradables de 60 Hz a medida que las bobinas se cruzan entre sí... a menos que las maneje a 100 kHz y use núcleos de ferrita livianos... Si desea ir a alta frecuencia, puede hacer algún tipo de acoplamiento capacitivo, como se sugiere por ese gran poeta escocés, RFBurns.

Use dos anillos, como con los cojinetes de bolas, pero elimine todo el desgaste y la formación de arcos con anillos de mercurio líquido u otro fluido conductor. ¡No lo bebas! Por supuesto, el aire es un fluido conductor a alto voltaje, y la exhibición ganaría el respeto de sus invitados y disuadiría a mordisquear el mazapán y el argo en la plataforma giratoria.

Los baños de mercurio líquido como ese se usaban para las balizas giratorias de los faros.