ULTRASONIC LEVITATION Machine Using ARDUINO: 8 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:32

Είναι πολύ ενδιαφέρον να βλέπεις κάτι να αιωρείται στον αέρα ή σε ελεύθερο χώρο όπως εξωγήινα διαστημόπλοια. αυτό ακριβώς είναι ένα έργο αντιβαρύτητας. Το αντικείμενο (βασικά ένα μικρό κομμάτι χαρτί ή θερμόκολλο) τοποθετείται ανάμεσα σε δύο μορφοτροπείς υπερήχων που παράγουν ακουστικά ηχητικά κύματα. Το αντικείμενο επιπλέει στον αέρα λόγω αυτών των κυμάτων που φαίνεται να είναι αντιβαρύτητας.

σε αυτό το σεμινάριο, ας συζητήσουμε την υπερηχητική διέγερση και ας φτιάξουμε μια μηχανή αιώρησης χρησιμοποιώντας το Arduino

Βήμα 1: Πώς είναι δυνατόν

Για να καταλάβετε πώς λειτουργεί η ακουστική αιώρηση, πρέπει πρώτα να γνωρίζετε λίγα λόγια για τη βαρύτητα, τον αέρα και τον ήχο. Πρώτον, η βαρύτητα είναι μια δύναμη που προκαλεί τα αντικείμενα να έλκουν το ένα το άλλο. Ένα τεράστιο αντικείμενο, όπως η Γη, προσελκύει εύκολα αντικείμενα που βρίσκονται κοντά της, όπως τα μήλα που κρέμονται από δέντρα. Οι επιστήμονες δεν έχουν αποφασίσει τι ακριβώς προκαλεί αυτή την έλξη, αλλά πιστεύουν ότι υπάρχει παντού στο σύμπαν.

Δεύτερον, ο αέρας είναι ένα ρευστό που συμπεριφέρεται ουσιαστικά με τον ίδιο τρόπο που κάνουν τα υγρά. Όπως και τα υγρά, ο αέρας αποτελείται από μικροσκοπικά σωματίδια που κινούνται σε σχέση το ένα με το άλλο. Ο αέρας κινείται επίσης όπως το νερό - στην πραγματικότητα, ορισμένες αεροδυναμικές δοκιμές πραγματοποιούνται υποβρύχια αντί στον αέρα. Τα σωματίδια στα αέρια, όπως αυτά που αποτελούν τον αέρα, είναι πολύ πιο μακριά μεταξύ τους και κινούνται γρηγορότερα από τα σωματίδια στα υγρά.

Τρίτον, ο ήχος είναι μια δόνηση που ταξιδεύει μέσω ενός μέσου, όπως ένα αέριο, ένα υγρό ή ένα στερεό αντικείμενο. αν χτυπήσετε ένα κουδούνι, το κουδούνι δονείται στον αέρα. Καθώς η μία πλευρά του κουδουνιού κινείται προς τα έξω, ωθεί τα μόρια του αέρα δίπλα του, αυξάνοντας την πίεση σε αυτήν την περιοχή του αέρα. Αυτή η περιοχή υψηλότερης πίεσης είναι συμπίεση. Καθώς η πλευρά του κουδουνιού κινείται προς τα πίσω, απομακρύνει τα μόρια, δημιουργώντας μια περιοχή χαμηλότερης πίεσης που ονομάζεται σπανιότητα. Χωρίς αυτήν την κίνηση μορίων, ο ήχος δεν θα μπορούσε να ταξιδέψει, γι 'αυτό δεν υπάρχει ήχος στο κενό.

ακουστικος λεβιτας

Ένας βασικός ακουστικός βηματιστής έχει δύο κύρια μέρη - έναν μορφοτροπέα, ο οποίος είναι μια δονούμενη επιφάνεια που κάνει τον ήχο και έναν ανακλαστήρα. Συχνά, ο μορφοτροπέας και ο ανακλαστήρας έχουν κοίλες επιφάνειες που βοηθούν στην εστίαση του ήχου. Ένα ηχητικό κύμα απομακρύνεται από τον μορφοτροπέα και αναπηδά από τον ανακλαστήρα. Τρεις βασικές ιδιότητες αυτού του ταξιδιού, που αντανακλούν το κύμα, το βοηθούν να αναστείλει αντικείμενα στον αέρα.

όταν ένα ηχητικό κύμα ανακλάται από μια επιφάνεια, η αλληλεπίδραση μεταξύ των συμπιέσεών της και των σπάνιων αντιδράσεων προκαλεί παρεμβολές. Οι συμπιέσεις που συναντούν άλλες συμπιέσεις ενισχύονται μεταξύ τους και οι συμπιέσεις που συναντούν σπάνιες αντιδράσεις εξισορροπούν η μία την άλλη. Μερικές φορές, η αντανάκλαση και η παρεμβολή μπορούν να συνδυαστούν για να δημιουργήσουν ένα στάσιμο κύμα. Τα στάσιμα κύματα φαίνεται να μετακινούνται μπρος -πίσω ή να δονούνται σε τμήματα αντί να ταξιδεύουν από τόπο σε τόπο. Αυτή η ψευδαίσθηση της ακινησίας είναι αυτό που δίνει στα στάσιμα κύματα το όνομά τους. Τα ηχητικά κύματα που στέκονται έχουν καθορίσει κόμβους, ή περιοχές ελάχιστης πίεσης, και αντι -κόμβους, ή περιοχές μέγιστης πίεσης. Οι κόμβοι ενός στάσιμου κύματος οφείλονται στην ακουστική μετεώρηση.

Τοποθετώντας έναν ανακλαστήρα στη σωστή απόσταση από έναν μορφοτροπέα, ο ακουστικός βηματιστής δημιουργεί ένα στάσιμο κύμα. Όταν ο προσανατολισμός του κύματος είναι παράλληλος με την έλξη της βαρύτητας, τμήματα του στάσιμου κύματος έχουν σταθερή πτωτική πίεση και άλλα έχουν σταθερή πίεση προς τα πάνω. Οι κόμβοι έχουν πολύ μικρή πίεση.

έτσι μπορούμε να τοποθετήσουμε μικρά αντικείμενα εκεί και να πετάξουμε

Βήμα 2: Απαιτούνται εξαρτήματα

• Arduino Uno / Arduino Nano ATMEGA328P
• Υπερηχητική μονάδα HC-SR04
• L239d H-Bridge Module L298
• Κοινό pcb
• Μπαταρία 7,4v ή τροφοδοτικό
• Σύρμα σύνδεσης.

Βήμα 3: Διάγραμμα κυκλώματος

η αρχή λειτουργίας του κυκλώματος είναι πολύ απλή. Το κύριο συστατικό αυτού του έργου είναι ένα Arduino, L298 κινητήρα IC και ένας υπερηχητικός μετατροπέας που συλλέγεται από τη μονάδα αισθητήρα υπερήχων HCSR04. Γενικά, ο αισθητήρας υπερήχων μεταδίδει ένα ακουστικό κύμα ενός σήματος συχνότητας μεταξύ 25khz έως 50 kHz και σε αυτό το έργο, χρησιμοποιούμε μετατροπέα υπερήχων HCSR04. Αυτό το υπερηχητικό κύμα κάνει τα όρθια κύματα με κόμβους και αντικόδους.

η συχνότητα λειτουργίας αυτού του υπερηχητικού μετατροπέα είναι 40 kHz. Έτσι, ο σκοπός της χρήσης του Arduino και αυτού του μικρού κώδικα είναι η δημιουργία ενός σήματος ταλάντωσης υψηλής συχνότητας 40KHz για τον αισθητήρα ή τον μορφοτροπέα υπερήχων και αυτός ο παλμός εφαρμόζεται στην είσοδο του οδηγού μοτέρ IC L293D (από τις ακίδες Arduino A0 & A1) για να οδηγήσετε τον μορφοτροπέα υπερήχων. Τέλος, εφαρμόζουμε αυτό το σήμα ταλάντωσης υψηλής συχνότητας 40KHz μαζί με την τάση κίνησης μέσω του IC οδήγησης (συνήθως 7,4v) στον υπερηχητικό μορφοτροπέα. Ως αποτέλεσμα του οποίου ο μετατροπέας υπερήχων παράγει ακουστικά ηχητικά κύματα. Τοποθετήσαμε δύο μορφοτροπείς πρόσωπο με πρόσωπο προς την αντίθετη κατεύθυνση με τέτοιο τρόπο ώστε να αφήνεται λίγος χώρος μεταξύ τους. Ακουστικά ηχητικά κύματα ταξιδεύουν μεταξύ δύο μορφοτροπέων και επιτρέπουν στο αντικείμενο να επιπλέει. Παρακαλώ παρακολουθήστε βίντεο. Περισσότερες πληροφορίες όλα εξηγούνται σε αυτό το βίντεο

Βήμα 4: Δημιουργία του μετατροπέα

Πρώτα πρέπει να ξεκολλήσουμε τον πομπό και τον δέκτη από μονάδα υπερήχων. Αφαιρέστε επίσης το προστατευτικό κάλυμμα και στη συνέχεια συνδέστε μακριά καλώδια σε αυτό. Στη συνέχεια, τοποθετήστε τον πομπό και τον δέκτη ο ένας πάνω στον άλλον θυμηθείτε, η θέση των μετατροπέων υπερήχων είναι πολύ σημαντική. Θα πρέπει να αντιμετωπίζουν ο ένας τον άλλον προς την αντίθετη κατεύθυνση, η οποία είναι πολύ σημαντική και πρέπει να βρίσκονται στην ίδια γραμμή, έτσι ώστε τα υπερηχητικά ηχητικά κύματα να μπορούν να ταξιδεύουν και να τέμνονται μεταξύ τους σε αντίθετες κατευθύνσεις. Για αυτό χρησιμοποίησα φύλλο αφρού, παξιμάδια και bots

Παρακαλούμε δείτε το βίντεο για την καλύτερη κατανόηση

Βήμα 5: Προγραμματισμός

Η κωδικοποίηση είναι πολύ απλή, με λίγες γραμμές. Χρησιμοποιώντας αυτόν τον μικρό κώδικα με τη βοήθεια χρονοδιακόπτη και λειτουργιών διακοπής, κάνουμε υψηλό ή χαμηλό (0 /1) και δημιουργούμε ένα ταλαντευόμενο σήμα 40Khz στις ακίδες εξόδου Arduino A0 και A1.

κατεβάστε τον κώδικα Arduino από εδώ

Βήμα 6: Συνδέσεις

συνδέστε τα πάντα σύμφωνα με το διάγραμμα κυκλώματος

θυμηθείτε να συνδέσετε και τους δύο λόγους μαζί

Βήμα 7: Σημαντικά πράγματα και βελτιώσεις

Η τοποθέτηση του μορφοτροπέα είναι πολύ σημαντική, οπότε προσπαθήστε να το τοποθετήσετε στη σωστή θέση

Μπορούμε να σηκώσουμε μόνο μικρά κομμάτια ελαφρών αντικειμένων όπως θερμόκολλο και χαρτί

Θα πρέπει να παρέχει τουλάχιστον 2 amp ρεύμα

Στη συνέχεια προσπάθησα να απογειώσω μεγάλα αντικείμενα, για να αυξήσω πρώτα το όχι. Από πομπούς και δέκτες που δεν λειτουργούσαν. Στη συνέχεια, προσπάθησα με υψηλή τάση που επίσης απέτυχε.

Εμφανίσεις

Αργότερα κατάλαβα ότι απέτυχα λόγω του. Ρυθμίσεις μετατροπέων εάν χρησιμοποιούμε πολλαπλούς πομπούς, τότε θα πρέπει να τοποθετηθούμε σε δομή καμπύλης.

Βήμα 8: Ευχαριστώ

Οποιαδήποτε αμφιβολία Σχολιάστε το παρακάτω