ULTRASONIC LEVITATION Machine, ki uporablja ARDUINO: 8 korakov (s slikami)

2025 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2025-01-23 15:08

Zelo zanimivo je videti nekaj, kar lebdi v zraku ali prostem prostoru, kot so vesoljske ladje tujcev. ravno o tem gre pri projektu proti gravitaciji. Predmet (v bistvu majhen kos papirja ali termokola) je postavljen med dva ultrazvočna pretvornika, ki ustvarjata zvočne valove. Predmet lebdi v zraku zaradi teh valov, za katere se zdi, da so proti gravitaciji.

v tej vadnici se pogovorimo o ultrazvočni levitaciji in zgradimo stroj za levitacijo z uporabo Arduina

1. korak: Kako je to mogoče

Če želite razumeti, kako deluje akustična levitacija, morate najprej poznati nekaj o gravitaciji, zraku in zvoku. Prvič, gravitacija je sila, ki povzroči, da se predmeti med seboj privlačijo. Ogromen predmet, tako kot Zemlja, zlahka pritegne predmete, ki so mu blizu, na primer jabolka, ki visijo z dreves. Znanstveniki se niso natančno odločili, kaj povzroča to privlačnost, vendar menijo, da obstaja povsod v vesolju.

Drugič, zrak je tekočina, ki se v bistvu obnaša enako kot tekočine. Tako kot tekočine je zrak sestavljen iz mikroskopskih delcev, ki se premikajo drug proti drugemu. Tudi zrak se premika kot voda - pravzaprav nekateri aerodinamični preskusi potekajo pod vodo, namesto v zraku. Delci v plinih, tako kot tisti, ki tvorijo zrak, so preprosto bolj oddaljeni in se premikajo hitreje kot delci v tekočinah.

Tretjič, zvok je vibracija, ki potuje skozi medij, kot je plin, tekočina ali trden predmet. če pritisnete zvonec, zvonec vibrira v zraku. Ko se ena stran zvonca premakne, potisne zračne molekule zraven, kar poveča pritisk v tem območju zraka. To območje višjega tlaka je stiskanje. Ko se stran zvonca premakne nazaj, molekule potegne narazen in ustvari območje nižjega tlaka, imenovano redčenje. Brez tega gibanja molekul zvok ne bi mogel potovati, zato v vakuumu ni zvoka.

akustični levitator

Osnovni akustični levitator ima dva glavna dela - pretvornik, ki je vibrirajoča površina, ki oddaja zvok, in reflektor. Pretvornik in reflektor imata pogosto vbočene površine, ki pomagajo izostriti zvok. Zvočni val potuje stran od pretvornika in se odbija od reflektorja. Tri osnovne lastnosti tega potujočega odsevnega vala mu pomagajo obesiti predmete v zraku.

ko se zvočni val odbije od površine, interakcija med njegovimi kompresijami in redčenjemi povzroči motnje. Kompresije, ki se srečujejo z drugimi kompresijami, se medsebojno krepijo, kompresije, ki izpolnjujejo redkosti, pa se uravnotežijo. Včasih se lahko odsev in motnje združita, da ustvarita stoječi val. Zdi se, da stoječi valovi premikajo naprej in nazaj ali vibrirajo v segmentih, namesto da potujejo od kraja do kraja. Ta iluzija tišine daje stoječim valovom ime. Stojni zvočni valovi imajo opredeljena vozlišča ali območja minimalnega tlaka in antinode ali območja največjega pritiska. Vozlišča stoječega vala so vzrok za akustično levitacijo.

Če reflektor postavite na pravo razdaljo od pretvornika, akustični levitator ustvari stoječi val. Ko je usmeritev vala vzporedna s silo teže, imajo deli stoječega vala stalen pritisk navzdol, drugi pa stalen pritisk navzgor. Vozlišča imajo zelo majhen pritisk.

tako lahko tja postavimo majhne predmete in levitiramo

Korak: Potrebne komponente

• Arduino Uno / Arduino Nano ATMEGA328P
• Ultrazvočni modul HC-SR04
• L239d H-mostni modul L298
• Navaden pcb
• 7,4v baterija ali napajalnik
• Priključna žica.

3. korak: Shema vezja

načelo delovanja vezja je zelo preprosto. Glavni sestavni del tega projekta je Arduino, motorna krmilna enota L298 in ultrazvočni pretvornik, zbran iz ultrazvočnega senzorskega modula HCSR04. Na splošno ultrazvočni senzor oddaja zvočni val frekvenčnega signala med 25 kHz do 50 kHz, pri tem projektu pa uporabljamo ultrazvočni pretvornik HCSR04. Ta ultrazvočni valovi naredijo stoječe valove z vozlišči in antinodi.

delovna frekvenca tega ultrazvočnega pretvornika je 40 kHz. Torej, namen uporabe Arduina in tega majhnega koda je ustvariti 40KHz visokofrekvenčni nihajni signal za moj ultrazvočni senzor ali pretvornik, ta impulz pa se uporabi na vhodu gonilnika dvobojnega motorja IC L293D (iz nožic Arduino A0 in A1) za pogon ultrazvočnega pretvornika. Na koncu na ultrazvočni pretvornik uporabimo ta visokofrekvenčni 40KHz nihajni signal skupaj z pogonsko napetostjo skozi pogonski IC (običajno 7,4 V). Zaradi tega ultrazvočni pretvornik proizvaja akustične zvočne valove. Dva pretvornika smo postavili drug v drugega v nasprotni smeri tako, da med njima ostane nekaj prostora. Akustični zvočni valovi potujejo med dvema pretvornikoma in omogočajo, da predmet plava. Prosim, oglejte si video za. Več informacij, vse razloženo v tem videu

4. korak: Izdelava pretvornika

Najprej moramo odlepiti oddajnik in sprejemnik iz ultrazvočnega modula. Odstranite tudi zaščitni pokrov in nanj priključite dolge žice. Nato oddajnik in sprejemnik postavite drug na drugega. Ne pozabite, da je položaj ultrazvočnih pretvornikov zelo pomemben. Obračati se morajo v nasprotni smeri, kar je zelo pomembno, in biti morajo v isti črti, da se lahko ultrazvočni zvočni valovi potujejo in sekajo v nasprotnih smereh. Za to sem uporabil penasto folijo, matice in bote

Za boljše razumevanje si oglejte video posnetek

5. korak: Programiranje

Kodiranje je zelo preprosto, le nekaj vrstic. Z uporabo te male kode s pomočjo časovnika in prekinitvenih funkcij naredimo visoko ali nizko (0 /1) in generiramo nihajni signal 40Khz na izhodna zatiča Arduino A0 in A1.

kodo Arduino prenesite od tukaj

6. korak: Povezave

vse povežite v skladu s shemo vezja

ne pozabite povezati obeh razlogov skupaj

7. korak: Pomembne stvari in izboljšave

Postavitev pretvornika je zelo pomembna, zato ga poskusite postaviti v pravilen položaj

Dvignemo lahko le majhne koščke lahkih predmetov, kot sta termokol in papir

Zagotoviti mora vsaj 2 ampera

Nato sem poskušal levitirati velike predmete, zato sem najprej povečal št. Oddajnikov in sprejemnikov, ki niso delovali. Zato sem naslednjič poskusil z visoko napetostjo, ki tudi ni uspela.

Izboljšave

Kasneje sem razumel, da nisem uspel zaradi. Razporeditev pretvornikov, če uporabljamo več oddajnikov, bi morali poravnati strukturo Curvy.

8. korak: Hvala

Morebitni dvomi Komentirajte spodaj