Stroj za ultrazvučnu levitaciju pomoću ARDUINO -a: 8 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:32

Vrlo je zanimljivo vidjeti nešto kako lebdi u zraku ili slobodnom prostoru poput vanzemaljskih svemirskih brodova. upravo se o tome radi u projektu protiv gravitacije. Predmet (u osnovi mali komad papira ili termokola) smješten je između dva ultrazvučna pretvarača koji stvaraju zvučne valove. Objekt lebdi u zraku zbog ovih valova za koje se čini da su protiv gravitacije.

u ovom vodiču raspravimo ultrazvučnu levitaciju i napravimo stroj za levitaciju pomoću Arduina

Korak 1: Kako je to moguće

Da biste razumjeli kako akustična levitacija funkcionira, najprije morate znati nešto o gravitaciji, zraku i zvuku. Prvo, gravitacija je sila koja uzrokuje privlačenje objekata. Ogroman objekt, poput Zemlje, lako privlači objekte koji su mu blizu, poput jabuka koje vise s drveća. Znanstvenici nisu odlučili što točno uzrokuje ovu privlačnost, ali vjeruju da postoji svugdje u svemiru.

Drugo, zrak je tekućina koja se u osnovi ponaša isto kao i tekućine. Kao i tekućine, zrak je izgrađen od mikroskopskih čestica koje se kreću jedna u odnosu na drugu. Zrak se također kreće kao i voda - u stvari, neka se aerodinamička ispitivanja odvijaju pod vodom umjesto u zraku. Čestice u plinovima, poput onih koje čine zrak, jednostavno su udaljenije i kreću se brže od čestica u tekućinama.

Treće, zvuk je vibracija koja putuje kroz medij, poput plina, tekućine ili čvrstog predmeta. ako udarite u zvono, zvono vibrira u zraku. Kako se jedna strana zvona pomiče, gura molekule zraka pokraj sebe, povećavajući pritisak u tom području zraka. Ovo područje višeg tlaka je kompresija. Dok se strana zvona pomiče natrag, ona razdvaja molekule, stvarajući područje nižeg tlaka koje se naziva rijetkost. Bez ovog kretanja molekula zvuk ne bi mogao putovati, zbog čega nema zvuka u vakuumu.

akustični levitator

Osnovni akustični levitator ima dva glavna dijela - pretvarač koji je vibracijska površina koja proizvodi zvuk i reflektor. Pretvarač i reflektor često imaju udubljene površine koje pomažu u fokusiranju zvuka. Zvučni val odmiče se od sonde i odbija se od reflektora. Tri osnovna svojstva ovog putujućeg, reflektirajućeg vala pomažu mu objesiti objekte u zraku.

kada se zvučni val odbije od površine, interakcija između njegovih kompresija i razrjeđenja uzrokuje smetnje. Kompresije koje se susreću s drugim kompresijama međusobno se pojačavaju, a kompresije koje zadovoljavaju razrijeđenosti međusobno se uravnotežuju. Ponekad se refleksija i smetnje mogu kombinirati kako bi stvorili stojeći val. Čini se da se stojni valovi pomiču naprijed -natrag ili vibriraju u segmentima, a ne putuju s mjesta na mjesto. Ova iluzija mirovanja daje naziv stojećim valovima. Stajaći zvučni valovi imaju definirane čvorove, ili područja minimalnog pritiska, i antinode, ili područja maksimalnog pritiska. Čvorovi stojećeg vala uzrok su akustične levitacije.

Postavljanjem reflektora na odgovarajuću udaljenost od pretvarača, akustični levitator stvara stojeći val. Kad je orijentacija vala paralelna s gravitacijom, dijelovi stojećeg vala imaju stalan pritisak prema dolje, a drugi imaju stalni pritisak prema gore. Čvorovi imaju vrlo mali pritisak.

pa tamo možemo postavljati male predmete i levitirati

Korak 2: Potrebne komponente

• Arduino Uno / Arduino Nano ATMEGA328P
• Ultrazvučni modul HC-SR04
• L239d H-mostni modul L298
• Uobičajena PCB
• 7,4v baterija ili napajanje
• Spojna žica.

Korak 3: Dijagram kruga

princip rada sklopa je vrlo jednostavan. Glavna komponenta ovog projekta je Arduino, IC upravljački sklop motora L298 i ultrazvučni pretvarač prikupljen iz ultrazvučnog senzorskog modula HCSR04. Općenito, ultrazvučni senzor odašilje zvučni val frekvencijskog signala između 25 kHz do 50 kHz, au ovom projektu koristimo ultrazvučni pretvarač HCSR04. Ovi ultrazvučni valovi čine stojeće valove s čvorovima i antinode.

radna frekvencija ovog ultrazvučnog pretvarača je 40 kHz. Dakle, svrha korištenja Arduina i ovog malog dijela koda je generiranje visokofrekventnog oscilirajućeg signala od 40KHz za moj ultrazvučni senzor ili pretvarač, a ovaj se impuls primjenjuje na ulaz upravljačkog programa motora dvoboja IC L293D (iz Arduino A0 i A1 pinova) za pogon ultrazvučnog pretvarača. Na kraju, na ultrazvučni pretvarač primjenjujemo ovaj visokofrekventni signal oscilacije od 40 KHz zajedno s pogonskim naponom kroz upravljački IC (obično 7,4 V). Kao rezultat toga ultrazvučni pretvarač proizvodi akustične zvučne valove. Postavili smo dva pretvarača licem u lice u suprotnom smjeru na takav način da između njih ostane malo prostora. Akustični zvučni valovi putuju između dva pretvarača i dopuštaju objektu da lebdi. Molimo pogledajte video za. Više informacija sve objašnjeno u tom videu

Korak 4: Izrada pretvarača

Prvo moramo odspojiti odašiljač i prijamnik iz ultrazvučnog modula. Uklonite i zaštitni poklopac, a zatim na njega spojite dugačke žice. Zatim postavite odašiljač i prijamnik jedan preko drugog. Zapamtite, položaj ultrazvučnih pretvarača je vrlo važan. Oni bi trebali biti okrenuti jedan prema drugom u suprotnom smjeru, što je vrlo važno, i trebali bi biti u istoj liniji kako bi se ultrazvučni zvučni valovi mogli putovati i međusobno presijecati u suprotnim smjerovima. Za to sam koristio pjenasti lim, matice i botove

Za bolje razumijevanje pogledajte video o izradi

Korak 5: Programiranje

Kodiranje je vrlo jednostavno, samo nekoliko redaka. Koristeći ovaj mali kod uz pomoć mjerača vremena i funkcija prekida, stvaramo visoko ili nisko (0 /1) i generiramo oscilirajući signal od 40Khz na izlazne pinove Arduino A0 i A1.

preuzmite Arduino kod odavde

Korak 6: Veze

sve spojite prema shemi strujnog kruga

ne zaboravite spojiti oba temelja zajedno

Korak 7: Važne stvari i poboljšanja

Položaj pretvarača je vrlo važan pa ga pokušajte postaviti u pravilan položaj

Možemo podići samo male komade lakih predmeta poput termokola i papira

Treba osigurati struju od najmanje 2 ampera

Zatim sam pokušao levitirati velike predmete za to, prvo sam povećao br. Od odašiljača i prijemnika koji nisu radili. Pa sam sljedeći pokušao s visokim naponom koji također nije uspio.

Poboljšanja

Kasnije sam shvatio da nisam uspio zbog. Raspored pretvarača ako koristimo više odašiljača tada bismo se trebali ugraditi u Curvy strukturu.

Korak 8: Hvala

Sve nedoumice Komentirajte je u nastavku