ULTRAZONIKUS LEVITÁCIÓS GÉP ARDUINO -val: 8 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:39

Nagyon érdekes látni valamit lebegni a levegőben vagy a szabad térben, mint az idegen űrhajók. egy antigravitációs projekt pontosan erről szól. A tárgyat (alapvetően egy kis papírlapot vagy termokolt) két ultrahangos jelátalakító közé helyezzük, amelyek akusztikus hanghullámokat generálnak. A tárgy lebeg a levegőben ezeknek a gravitációellenesnek tűnő hullámoknak köszönhetően.

ebben az oktatóanyagban beszéljünk az ultrahangos levitációról, és építsünk egy levitációs gépet az Arduino segítségével

1. lépés: Hogyan lehetséges ez?

Az akusztikus levitáció működésének megértéséhez először tudnia kell egy kicsit a gravitációról, a levegőről és a hangról. Először is, a gravitáció olyan erő, amely a tárgyakat vonzza. Egy hatalmas tárgy, mint a Föld, könnyen vonzza a hozzá közel lévő tárgyakat, mint például a fákon lógó alma. A tudósok nem döntötték el pontosan, hogy mi okozza ezt a vonzalmat, de úgy vélik, hogy az univerzumban mindenhol létezik.

Másodszor, a levegő folyadék, amely lényegében ugyanúgy viselkedik, mint a folyadékok. A folyadékokhoz hasonlóan a levegő is mikroszkopikus részecskékből áll, amelyek egymáshoz képest mozognak. A levegő is úgy mozog, mint a víz - sőt, néhány aerodinamikai teszt a víz helyett a víz alatt zajlik. A gázokban lévő részecskék, akárcsak a levegőt alkotó részecskék, messzebb vannak egymástól és gyorsabban mozognak, mint a folyadékok.

Harmadszor, a hang egy rezgés, amely áthalad a közegen, például gázon, folyadékon vagy szilárd tárgyon. ha megharangoz, a csengő rezeg a levegőben. Amint a harang egyik oldala kimozdul, a légmolekulákat maga mellé tolja, növelve a nyomást a levegő adott régiójában. Ez a nagyobb nyomású terület tömörítés. Ahogy a harang oldala visszafelé mozog, széthúzza a molekulákat, és egy alacsonyabb nyomású régiót hoz létre, amelyet ritkaságnak neveznek. A molekulák ezen mozgása nélkül a hang nem tudott továbbhaladni, ezért nincs hang vákuumban.

akusztikus levitátor

Az alapvető akusztikus levitátornak két fő része van - egy jelátalakító, amely egy rezgő felület, amely hangot ad, és egy reflektor. Gyakran előfordul, hogy a jelátalakító és a reflektor homorú felülettel segíti a hang fókuszálását. Egy hanghullám eltávolodik a jeladótól és visszapattan a reflektorról. Ennek az utazó, visszaverő hullámnak három alapvető tulajdonsága segít felfüggeszteni a levegőben lévő tárgyakat.

amikor egy hanghullám visszaverődik a felületről, a tömörítések és a ritkaságok közötti kölcsönhatás interferenciát okoz. A más tömörítéseknek megfelelő tömörítések felerősítik egymást, és a ritkaságoknak megfelelő tömörítések kiegyenlítik egymást. Néha a tükröződés és az interferencia együttesen állóhullámot hozhat létre. Úgy tűnik, hogy az állóhullámok előre -hátra tolódnak, vagy szegmensekben rezegnek, nem pedig egyik helyről a másikra. Ez a nyugalom illúzió az, ami az állóhullámoknak a nevét adja. Az álló hanghullámoknak meghatározott csomópontjai vagy minimális nyomású területei, antinódái vagy maximális nyomású területei vannak. Az állóhullám csomópontjai az akusztikus levitáció okai.

Ha a reflektorot megfelelő távolságra helyezi el a jelátalakítótól, az akusztikus levitátor állóhullámot hoz létre. Ha a hullám orientációja párhuzamos a gravitáció vonzásával, akkor az állóhullám egyes részeinek állandó lefelé irányuló, míg másoknak állandó felfelé irányuló nyomása van. A csomópontoknak nagyon kis nyomása van.

így kis tárgyakat helyezhetünk oda és lebeghetünk

2. lépés: Szükséges összetevők

• Arduino Uno / Arduino Nano ATMEGA328P
• HC-SR04 ultrahangos modul
• L239d H-híd modul L298
• Közös PCB
• 7,4 V -os akkumulátor vagy tápegység
• Csatlakozó vezeték.

3. lépés: Áramköri diagram

az áramkör működési elve nagyon egyszerű. A projekt fő összetevője egy Arduino, L298 motorhajtó IC és egy ultrahangos jelátalakító, amelyet a HCSR04 ultrahangos érzékelőmodulból gyűjtöttek össze. Általában az ultrahangos érzékelő 25 kHz és 50 kHz közötti frekvenciájú jel akusztikus hullámát továbbítja, és ebben a projektben HCSR04 ultrahangos jeladót használunk. Ez az ultrahangos hullám teszi az állóhullámokat csomópontokkal és antinódákkal.

ennek az ultrahangos jelátalakítónak a működési frekvenciája 40 kHz. Tehát az Arduino és ennek a kis kódrészletnek az a célja, hogy 40KHz-es nagyfrekvenciás oszcillációs jelet állítson elő az ultrahangos érzékelőm vagy az átalakítóm számára, és ezt az impulzust alkalmazzák az IC L293D párbajmotor-meghajtó bemenetére (Arduino A0 és A1 csapokból)) az ultrahangos jelátalakító meghajtásához. Végül ezt a nagyfrekvenciás, 40 kHz-es oszcillációs jelet a meghajtó feszültséggel együtt alkalmazzuk a meghajtó IC-n (általában 7,4 V) keresztül az ultrahangos jelátalakítón. Ennek eredményeként az ultrahangos jelátalakító akusztikus hanghullámokat hoz létre. Két jelátalakítót egymással szemben helyeztünk az ellenkező irányba oly módon, hogy némi hely maradt közöttük. Az akusztikus hanghullámok két jelátalakító között haladnak, és lehetővé teszik az objektum lebegését. Kérjük, nézze meg a videót. További információ a videóban leírtakról

4. lépés: Az átalakító elkészítése

Először ki kell forrasztanunk az adót és a vevőt az ultrahangos modulból. Távolítsa el a védőburkolatot, majd csatlakoztassa hozzá a hosszú vezetékeket. Ezután helyezze az adót és a vevőt egymás fölé, ne feledje, az ultrahangos jelátalakítók helyzete nagyon fontos. Az ellenkező irányba kell nézniük egymással, ami nagyon fontos, és ugyanabban a vonalban kell lenniük, hogy az ultrahangos hanghullámok ellentétes irányban haladhassanak és metszhessék egymást. Ehhez hablapot, anyákat és botokat használtam

Kérjük, nézze meg a videót a jobb megértés érdekében

5. lépés: Programozás

A kódolás nagyon egyszerű, csak néhány sorból áll. Ezt a kis kódot időzítő és megszakítási funkciók segítségével magas vagy alacsony értékre állítjuk (0 /1), és 40Khz oszcilláló jelet generálunk az Arduino A0 és A1 kimeneti csapjaihoz.

innen töltse le az Arduino kódot

6. lépés: Csatlakozások

csatlakoztasson mindent a kapcsolási rajz szerint

ne felejtse el összekapcsolni a két területet

7. lépés: Fontos dolgok és fejlesztések

Az átalakító elhelyezése nagyon fontos, ezért próbálja meg megfelelő helyzetben elhelyezni

Csak kisméretű könnyű tárgyakat tudunk felemelni, például termokolt és papírt

Legalább 2 amperes áramot kell biztosítania

Ezután megpróbáltam nagy tárgyakat lebegni, hogy először növeljem a nem. Azok a vevők és adók, amelyek nem működtek. Tehát legközelebb nagyfeszültséggel próbáltam, ami szintén nem sikerült.

Improments

Később megértettem, hogy kudarcot vallottam a miatt. Az átalakítók elrendezése, ha több távadót használunk, akkor görbe szerkezetben kell alianizálnunk.

8. lépés: Köszönöm

Bármilyen kétségei Írja meg kommentben