ULTRAZONINIS LEVITACIJOS aparatas naudojant ARDUINO: 8 žingsniai (su paveikslėliais)

2025 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2025-01-23 14:54

Labai įdomu pamatyti kažką plaukiojančio ore ar laisvoje erdvėje, pavyzdžiui, ateivių erdvėlaivius. būtent tai yra antigravitacijos projektas. Objektas (iš esmės mažas popieriaus lapas ar termokolis) yra tarp dviejų ultragarsinių keitiklių, kurie sukuria akustines garso bangas. Objektas plaukioja ore dėl šių bangų, kurios, atrodo, yra antigravitacinės.

šioje pamokoje aptarkime ultragarso levitaciją ir sukurkime levitacijos mašiną naudodami „Arduino“

1 žingsnis: kaip tai įmanoma

Norėdami suprasti, kaip veikia akustinė levitacija, pirmiausia turite šiek tiek žinoti apie gravitaciją, orą ir garsą. Pirma, gravitacija yra jėga, dėl kurios objektai traukia vienas kitą. Didžiulis objektas, kaip ir Žemė, lengvai pritraukia artimus objektus, pavyzdžiui, obuolius, kabančius nuo medžių. Mokslininkai tiksliai nenusprendė, kas sukelia šią trauką, tačiau mano, kad ji egzistuoja visur visatoje.

Antra, oras yra skystis, kuris iš esmės elgiasi taip pat, kaip ir skysčiai. Kaip ir skysčiai, oras susideda iš mikroskopinių dalelių, kurios juda viena kitos atžvilgiu. Oras taip pat juda kaip vanduo - iš tikrųjų kai kurie aerodinaminiai bandymai vyksta po vandeniu, o ne ore. Dujų dalelės, kaip ir tos, kurios sudaro orą, yra viena nuo kitos toliau ir juda greičiau nei dalelės skysčiuose.

Trečia, garsas yra vibracija, sklindanti per terpę, kaip dujos, skystis ar kietas daiktas. jei paspausite varpą, varpas virpės ore. Kai viena varpo pusė pasislenka, ji stumia šalia esančias oro molekules, padidindama slėgį tame oro regione. Ši didesnio slėgio sritis yra suspaudimas. Kai varpo šonas grįžta atgal, jis atskiria molekules, sukurdamas mažesnio slėgio sritį, vadinamą retenybe. Be šio molekulių judėjimo garsas negalėjo keliauti, todėl vakuume nėra garso.

akustinis levitatorius

Pagrindinis akustinis levitatorius turi dvi pagrindines dalis - keitiklį, kuris yra vibruojantis paviršius, skleidžiantis garsą, ir atšvaitą. Dažnai keitiklis ir atšvaitas turi įgaubtus paviršius, padedančius sufokusuoti garsą. Garso banga nukeliauja nuo keitiklio ir atsimuša į atšvaitą. Trys pagrindinės šios kelionės savybės, atspindinčios bangą, padeda sustabdyti ore esančius objektus.

kai garso banga atsispindi nuo paviršiaus, jo suspaudimo ir retėjimo sąveika sukelia trikdžius. Suspaudimai, atitinkantys kitus suspaudimus, sustiprina vienas kitą, o suspaudimai, atitinkantys retesnius, subalansuoja vienas kitą. Kartais atspindys ir trukdžiai gali sujungti ir sukurti nuolatinę bangą. Atrodo, kad nuolatinės bangos pasislenka pirmyn ir atgal arba vibruoja segmentuose, o ne keliauja iš vienos vietos į kitą. Ši tylos iliuzija suteikia nuolatinėms bangoms pavadinimą. Stovinčios garso bangos turi apibrėžtus mazgus arba minimalaus slėgio sritis, antinodus arba didžiausio slėgio sritis. Stovinčios bangos mazgai yra akustinės levitacijos priežastis.

Pastatęs atšvaitą reikiamu atstumu nuo keitiklio, akustinis levitatorius sukuria stovinčią bangą. Kai bangos orientacija yra lygiagreti traukos jėgai, stovimosios bangos dalys turi pastovų slėgį žemyn, o kitos - pastovų aukštyn. Mazgai turi labai mažą spaudimą.

kad galėtume ten padėti nedidelius daiktus ir levituoti

2 žingsnis: reikalingi komponentai

• „Arduino Uno“/ „Arduino Nano“ATMEGA328P
• Ultragarsinis modulis HC-SR04
• L239d H-tilto modulis L298
• Paprasta PCB
• 7,4 V baterija arba maitinimo šaltinis
• Jungiamasis laidas.

3 žingsnis: grandinės schema

grandinės veikimo principas yra labai paprastas. Pagrindinis šio projekto komponentas yra „Arduino“, L298 variklio vairavimo IC ir ultragarsinis keitiklis, surinktas iš ultragarsinio jutiklio modulio HCSR04. Paprastai ultragarso jutiklis perduoda akustinę dažnio signalo bangą nuo 25 kHz iki 50 kHz, ir šiame projekte mes naudojame HCSR04 ultragarsinį keitiklį. Šios ultragarso bangos sukuria stovinčias bangas su mazgais ir antinodais.

šio ultragarsinio keitiklio darbinis dažnis yra 40 kHz. Taigi, naudojant „Arduino“ir šį nedidelį kodą, sukuriamas 40KHz aukšto dažnio virpesių signalas mano ultragarsiniam jutikliui ar keitikliui, ir šis impulsas taikomas dvikovos variklio vairuotojo IC L293D įėjimui (iš „Arduino A0 & A1“kaiščių)) vairuoti ultragarsinį keitiklį. Galiausiai, mes pritaikome šį aukšto dažnio 40KHz virpesių signalą kartu su važiavimo įtampa per ultragarso keitiklio važiavimo IC (paprastai 7,4 V). Dėl to ultragarsinis keitiklis skleidžia akustines garso bangas. Mes įdėjome du keitiklius vienas į kitą priešinga kryptimi taip, kad tarp jų liktų šiek tiek vietos. Akustinės garso bangos sklinda tarp dviejų keitiklių ir leidžia objektui plaukti. Žiūrėkite vaizdo įrašą. Daugiau informacijos, viskas paaiškinta šiame vaizdo įraše

4 žingsnis: keitiklio gamyba

Pirmiausia turime išardyti siųstuvą ir imtuvą iš ultragarso modulio. Taip pat nuimkite apsauginį dangtelį, tada prijunkite prie jo ilgus laidus. Tada uždėkite siųstuvą ir imtuvą vienas ant kito, atsiminkite, ultragarso keitiklių padėtis yra labai svarbi. Jie turi būti nukreipti vienas į kitą priešinga kryptimi, kuri yra labai svarbi, ir jie turi būti toje pačioje linijoje, kad ultragarso garso bangos galėtų keliauti ir kirsti viena kitą priešingomis kryptimis. Tam naudojau putplasčio lakštus, riešutus ir robotus

Žiūrėkite vaizdo įrašą, kad geriau suprastumėte

5 žingsnis: programavimas

Kodavimas yra labai paprastas, tik kelias eilutes. Naudodami šį mažą kodą, naudodamiesi laikmačiu ir pertraukimo funkcijomis, mes sukuriame aukštą arba žemą (0 /1) ir generuojame 40 Khz virpesių signalą į „Arduino A0“ir „A1“išvesties kaiščius.

atsisiųskite „Arduino“kodą iš čia

6 žingsnis: jungtys

prijunkite viską pagal schemą

nepamirškite sujungti abiejų pagrindų

7 žingsnis: svarbūs dalykai ir patobulinimai

Keitiklio išdėstymas yra labai svarbus, todėl pabandykite jį pastatyti tinkamoje padėtyje

Mes galime pakelti tik nedidelius lengvų daiktų gabalus, tokius kaip termokolis ir popierius

Turėtų tiekti bent 2 amperų srovę

Tada bandžiau levituoti didelius objektus, kad pirmiausia padidinčiau Nr. Neveikiantys siųstuvai ir imtuvai. Taigi toliau bandžiau su aukšta įtampa, kuri taip pat nepavyko.

Improments

Vėliau supratau, kad man nepavyko dėl. Keitiklių išdėstymas, jei naudojame kelis siųstuvus, turėtume laikytis kreivos struktūros.

8 žingsnis: ačiū

Bet kokios abejonės Komentuokite žemiau