ULTRAZONISKĀ LEVITĀCIJAS iekārta, izmantojot ARDUINO: 8 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:51

Ir ļoti interesanti redzēt kaut ko, kas peld gaisā vai brīvā telpā, piemēram, citplanētiešu kosmosa kuģus. tieši tas ir antigravitācijas projekts. Objekts (būtībā mazs papīra gabals vai termokols) ir novietots starp diviem ultraskaņas devējiem, kas rada akustiskus skaņas viļņus. Objekts peld gaisā šo viļņu dēļ, kas, šķiet, ir pretgravitācijas spējas.

šajā apmācībā apspriedīsim ultraskaņas levitāciju un izveidosim levitācijas mašīnu, izmantojot Arduino

1. darbība. Kā tas ir iespējams

Lai saprastu, kā darbojas akustiskā levitācija, vispirms nedaudz jāzina par gravitāciju, gaisu un skaņu. Pirmkārt, gravitācija ir spēks, kas liek objektiem piesaistīt viens otru. Milzīgs objekts, piemēram, Zeme, viegli piesaista objektus, kas atrodas tuvu tam, piemēram, āboli, kas karājas kokos. Zinātnieki nav precīzi izlēmuši, kas izraisa šo pievilcību, bet viņi uzskata, ka tā pastāv visur Visumā.

Otrkārt, gaiss ir šķidrums, kas pēc būtības uzvedas tāpat kā šķidrumi. Tāpat kā šķidrumi, gaiss sastāv no mikroskopiskām daļiņām, kas pārvietojas viena pret otru. Arī gaiss pārvietojas tāpat kā ūdens - patiesībā daži aerodinamiskie testi notiek zem ūdens, nevis gaisā. Gāzēs esošās daļiņas, tāpat kā tās, kas veido gaisu, atrodas vienkārši tālāk viena no otras un pārvietojas ātrāk nekā daļiņas šķidrumos.

Treškārt, skaņa ir vibrācija, kas pārvietojas caur vidi, piemēram, gāzi, šķidrumu vai cietu priekšmetu. ja jūs nospiežat zvanu, zvans virmo gaisā. Kad viena zvana puse iziet, tas izspiež blakus esošās gaisa molekulas, palielinot spiedienu šajā gaisa reģionā. Šī augstākā spiediena zona ir saspiešana. Kad zvana puse virzās atpakaļ, tas atdala molekulas, izveidojot zemāka spiediena reģionu, ko sauc par retumu. Bez šīs molekulu kustības skaņa nevarētu ceļot, tāpēc vakuumā nav skaņas.

akustiskais levitators

Pamata akustiskajam levitatoram ir divas galvenās daļas - pārveidotājs, kas ir vibrējoša virsma, kas rada skaņu, un atstarotājs. Bieži vien devējam un atstarotājam ir ieliektas virsmas, kas palīdz fokusēt skaņu. Skaņas vilnis attālinās no devēja un atlec no atstarotāja. Trīs šī ceļojošā, atstarojošā viļņa pamatīpašības palīdz apturēt priekšmetus gaisā.

kad skaņas vilnis atstarojas no virsmas, mijiedarbība starp tās saspiešanu un retumiem izraisa traucējumus. Kompresijas, kas atbilst citām kompresijām, pastiprina viena otru, un saspiešanas, kas atbilst retumiem, līdzsvaro viena otru. Dažreiz pārdomas un iejaukšanās var apvienoties, lai radītu pastāvīgu vilni. Pastāvīgie viļņi, šķiet, pārvietojas uz priekšu un atpakaļ vai vibrē segmentos, nevis ceļo no vienas vietas uz otru. Šī klusuma ilūzija dod nosaukumu stāvošiem viļņiem. Pastāvīgajiem skaņas viļņiem ir noteikti mezgli vai minimālā spiediena apgabali, un antinodes vai maksimālā spiediena apgabali. Pastāvīgā viļņa mezgli ir akustiskās levitācijas iemesls.

Novietojot atstarotāju pareizā attālumā no pārveidotāja, akustiskais levitators rada stāvošu vilni. Kad viļņa orientācija ir paralēla gravitācijas spēkam, daļām stāvošā viļņa ir nemainīgs spiediens uz leju, bet citiem - uz augšu. Mezgliem ir ļoti mazs spiediens.

lai mēs tur varētu ievietot mazus priekšmetus un levitēt

2. darbība. Nepieciešamās sastāvdaļas

• Arduino Uno / Arduino Nano ATMEGA328P
• Ultraskaņas modulis HC-SR04
• L239d H-tilta modulis L298
• Parasta PCB
• 7,4 V akumulators vai barošanas avots
• Savienojošais vads.

3. darbība: shēmas shēma

ķēdes darbības princips ir ļoti vienkāršs. Šī projekta galvenā sastāvdaļa ir Arduino, L298 motora braukšanas IC un ultraskaņas devējs, kas savākts no ultraskaņas sensora moduļa HCSR04. Parasti ultraskaņas sensors pārraida frekvences signāla akustisko viļņu diapazonu no 25 kHz līdz 50 kHz, un šajā projektā mēs izmantojam HCSR04 ultraskaņas devēju. Šie ultraskaņas viļņi veido stāvošos viļņus ar mezgliem un antinodēm.

šī ultraskaņas devēja darba frekvence ir 40 kHz. Tātad, Arduino un šī mazā koda gabala izmantošanas mērķis ir ģenerēt 40KHz augstfrekvences svārstību signālu manam ultraskaņas sensoram vai pārveidotājam, un šis impulss tiek piemērots dueļa motora vadītāja IC L293D ieejai (no Arduino A0 un A1 tapām)), lai vadītu ultraskaņas devēju. Visbeidzot, mēs izmantojam šo augstfrekvences 40KHz svārstību signālu kopā ar braukšanas spriegumu, izmantojot ultraskaņas devēja IC (parasti 7,4 V). Rezultātā ultraskaņas devējs rada akustiskus skaņas viļņus. Mēs ievietojām divus pārveidotājus aci pret aci pretējā virzienā tā, lai starp tiem būtu atstāta zināma atstarpe. Akustiskie skaņas viļņi pārvietojas starp diviem devējiem un ļauj objektam peldēt. Lūdzu, skatieties video. Plašāka informācija par visu, kas paskaidrots šajā video

4. solis: pārveidotāja izgatavošana

Vispirms mums ir jāatvieno raidītājs un uztvērējs no ultraskaņas moduļa. Noņemiet arī aizsargvāku un pēc tam pievienojiet garus vadus. Tad novietojiet raidītāju un uztvērēju vienu virs otra, atcerieties, ka ultraskaņas pārveidotāju novietojums ir ļoti svarīgs. Tiem jābūt vērstiem viens otram pretējā virzienā, kas ir ļoti svarīgi, un tiem jābūt vienā līnijā, lai ultraskaņas skaņas viļņi varētu pārvietoties un krustoties viens otram pretējos virzienos. Šim nolūkam es izmantoju putu loksni, riekstus un robotprogrammatūras

Lūdzu, noskatieties videoklipu, lai labāk izprastu

5. solis: programmēšana

Kodēšana ir ļoti vienkārša, tikai dažās rindās. Izmantojot šo mazo kodu, izmantojot taimeri un pārtraukšanas funkcijas, mēs padarām augstu vai zemu (0 /1) un ģenerējam svārstīgu signālu 40Khz uz Arduino A0 un A1 izejas tapām.

lejupielādējiet Arduino kodu no šejienes

6. darbība. Savienojumi

savienojiet visu saskaņā ar shēmu

atcerieties savienot abus pamatus kopā

7. solis: svarīgas lietas un uzlabojumi

Pārveidotāja izvietojums ir ļoti svarīgs, tāpēc mēģiniet to novietot pareizā stāvoklī

Mēs varam pacelt tikai nelielus vieglu priekšmetu gabalus, piemēram, termokolu un papīru

Jānodrošina vismaz 2 amp strāva

Tālāk es mēģināju levitēt lielus objektus, lai vispirms palielinātu nē. Par raidītājiem un uztvērējiem, kas nedarbojās. Tālāk es mēģināju ar augstspriegumu, kas arī neizdevās.

Improments

Vēlāk sapratu, ka izgāzos dēļ. Pārveidotāju izvietojums, ja mēs izmantojam vairākus raidītājus, mums vajadzētu izliekties struktūrā.

8. solis: Paldies

Jebkādas šaubas Komentējiet to zemāk