Ultrazvukový levitační stroj využívající ARDUINO: 8 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:19

Je velmi zajímavé vidět něco, co se vznáší ve vzduchu nebo ve volném prostoru, jako mimozemské vesmírné lodě. přesně o tom je antigravitační projekt. Předmět (v podstatě malý kousek papíru nebo termočlánku) je umístěn mezi dva ultrazvukové snímače, které generují zvukové zvukové vlny. Předmět se vznáší ve vzduchu kvůli těmto vlnám, které se zdají být antigravitační.

v tomto tutoriálu pojďme diskutovat o ultrazvukové levitaci a postavme levitační stroj pomocí Arduina

Krok 1: Jak je to možné?

Abyste pochopili, jak funguje akustická levitace, musíte nejprve vědět něco o gravitaci, vzduchu a zvuku. Za prvé, gravitace je síla, která způsobuje, že se objekty navzájem přitahují. Obrovský předmět, jako je Země, snadno přitahuje předměty, které jsou mu blízké, jako jablka visící ze stromů. Vědci se nerozhodli přesně, co tuto přitažlivost způsobuje, ale věří, že existuje všude ve vesmíru.

Za druhé, vzduch je tekutina, která se chová v podstatě stejným způsobem jako kapaliny. Stejně jako kapaliny je vzduch tvořen mikroskopickými částicemi, které se pohybují ve vzájemném vztahu. Vzduch se také pohybuje jako voda - ve skutečnosti některé aerodynamické testy probíhají pod vodou místo ve vzduchu. Částice v plynech, jako ty, které tvoří vzduch, jsou od sebe jednoduše dále a pohybují se rychleji než částice v kapalinách.

Za třetí, zvuk je vibrace, která se šíří médiem, jako je plyn, kapalina nebo pevný předmět. udeříte -li na zvonek, zvonek vibruje ve vzduchu. Když se jedna strana zvonu pohybuje ven, tlačí molekuly vzduchu vedle sebe, čímž se zvyšuje tlak v této oblasti vzduchu. Tato oblast vyššího tlaku je komprese. Jak se strana zvonu pohybuje zpět dovnitř, roztahuje molekuly od sebe a vytváří oblast s nižším tlakem, která se nazývá řídnutí. Bez tohoto pohybu molekul by zvuk nemohl cestovat, a proto ve vakuu není žádný zvuk.

akustický levitátor

Základní akustický levitátor má dvě hlavní části - převodník, což je vibrující povrch, který vytváří zvuk, a reflektor. Převodník a reflektor mají často konkávní povrchy, které pomáhají soustředit zvuk. Zvuková vlna se vzdaluje od měniče a odráží se od reflektoru. Tři základní vlastnosti této cestující, odrážející se vlny, jí pomáhají pozastavit objekty ve vzduchu.

když se zvuková vlna odráží od povrchu, interakce mezi jejími stlačeními a vzácnými poruchami způsobuje rušení. Komprese, které splňují jiné komprese, se navzájem zesilují a komprese, které splňují vzácné funkce, se navzájem vyvažují. Někdy se může odraz a interference spojit a vytvořit stojatou vlnu. Stojaté vlny se spíše posouvají sem a tam nebo vibrují v segmentech, než aby cestovaly z místa na místo. Tato iluze ticha je to, co dává stojatým vlnám jméno. Stojaté zvukové vlny mají definované uzly nebo oblasti minimálního tlaku a antinody nebo oblasti maximálního tlaku. Uzly stojaté vlny jsou důvodem akustické levitace.

Umístěním reflektoru ve správné vzdálenosti od měniče vytváří akustický levitátor stojatou vlnu. Když je orientace vlny rovnoběžná s gravitačním tahem, části stojaté vlny mají konstantní tlak směrem dolů a ostatní mají konstantní tlak směrem nahoru. Uzly mají velmi malý tlak.

takže tam můžeme umístit malé předměty a levitovat

Krok 2: Potřebné součásti

• Arduino Uno / Arduino Nano ATMEGA328P
• Ultrazvukový modul HC-SR04
• L239d H-Bridge modul L298
• Společná deska plošných spojů
• 7,4 V baterie nebo napájecí zdroj
• Spojovací vodič.

Krok 3: Schéma zapojení

pracovní princip obvodu je velmi jednoduchý. Hlavní součástí tohoto projektu je IC pro řízení motoru Arduino, L298 a ultrazvukový měnič shromážděný z modulu ultrazvukového senzoru HCSR04. Ultrazvukový senzor obecně přenáší akustickou vlnu frekvenčního signálu mezi 25 kHz a 50 kHz a v tomto projektu používáme ultrazvukový snímač HCSR04. Tyto ultrazvukové vlny vytvářejí stojaté vlny s uzly a antinody.

pracovní frekvence tohoto ultrazvukového měniče je 40 kHz. Účelem použití Arduina a tohoto malého kousku kódu je vygenerovat 40KHz vysokofrekvenční oscilační signál pro můj ultrazvukový snímač nebo převodník a tento puls je aplikován na vstup ovladače IC motoru L293D duelu (z pinů Arduino A0 & A1) k ovládání ultrazvukového měniče. Nakonec aplikujeme tento vysokofrekvenční oscilační signál 40KHz spolu s budicím napětím přes budicí IC (typicky 7,4v) na ultrazvukový měnič. V důsledku toho ultrazvukový měnič produkuje akustické zvukové vlny. Umístili jsme dva snímače tváří v tvář v opačném směru takovým způsobem, že mezi nimi zůstal nějaký prostor. Akustické zvukové vlny se pohybují mezi dvěma měniči a umožňují objektu vznášet se. Podívejte se prosím na video. Více informací vše vysvětleno v tomto videu

Krok 4: Výroba převodníku

Nejprve musíme odpojit vysílač a přijímač z ultrazvukového modulu. Sejměte také ochranný kryt a poté k němu připojte dlouhé vodiče. Poté umístěte vysílač a přijímač jeden přes druhý, pamatujte, že poloha ultrazvukových měničů je velmi důležitá. Měly by proti sobě stát v opačném směru, což je velmi důležité, a měly by být ve stejné linii, aby se ultrazvukové zvukové vlny mohly pohybovat a protínat se navzájem v opačných směrech. K tomu jsem použil pěnový list, ořechy a boty

Pro lepší pochopení si prosím prohlédněte video o tvorbě

Krok 5: Programování

Kódování je velmi jednoduché, má jen několik řádků. Pomocí tohoto malého kódu pomocí funkcí časovače a přerušení děláme vysoké nebo nízké (0 /1) a generujeme oscilační signál 40Khz na výstupní piny Arduino A0 a A1.

odtud si stáhněte kód Arduino

Krok 6: Připojení

připojte vše podle schématu zapojení

nezapomeňte spojit oba důvody dohromady

Krok 7: Důležité věci a vylepšení

Umístění snímače je velmi důležité, proto se pokuste umístit jej na správné místo

Můžeme zvedat pouze malé kousky lehkých předmětů, jako je termocol a papír

Měl by poskytovat alespoň 2 ampérový proud

Dále jsem se pokusil levitovat velké objekty, nejprve jsem zvýšil ne. Vysílačů a přijímačů, které nefungovaly. Takže příště jsem to zkusil s vysokým napětím, které také selhalo.

Impromenty

Později jsem pochopil, že jsem selhal kvůli. Uspořádání měničů, pokud používáme více vysílačů, pak bychom měli alianovat ve struktuře Curvy.

Krok 8: Díky

Jakékoli pochybnosti Komentujte níže