Mașină de LEVITARE ULTRASONICĂ Utilizând ARDUINO: 8 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:41

Este foarte interesant să vezi ceva plutind în aer sau în spațiul liber, precum nave spațiale extraterestre. tocmai despre asta este vorba despre un proiect anti-gravitațional. Obiectul (practic o bucată mică de hârtie sau termocol) este plasat între doi traductori cu ultrasunete care generează unde sonore acustice. Obiectul plutește în aer din cauza acestor unde care par a fi anti-gravitaționale.

în acest tutorial, să discutăm despre levitația cu ultrasunete și să construim o mașină de levitație folosind Arduino

Pasul 1: Cum este posibil acest lucru

Pentru a înțelege cum funcționează levitația acustică, trebuie mai întâi să știți puțin despre gravitație, aer și sunet. În primul rând, gravitația este o forță care determină obiectele să se atragă reciproc. Un obiect enorm, precum Pământul, atrage cu ușurință obiecte care sunt aproape de el, precum merele atârnate de copaci. Oamenii de știință nu au decis exact ce cauzează această atracție, dar cred că există peste tot în univers.

În al doilea rând, aerul este un fluid care se comportă în esență la fel ca lichidele. La fel ca lichidele, aerul este format din particule microscopice care se mișcă unul în raport cu celălalt. De asemenea, aerul se mișcă așa cum o face apa - de fapt, unele teste aerodinamice au loc sub apă în loc de aer. Particulele din gaze, precum cele care formează aerul, sunt pur și simplu mai îndepărtate și se mișcă mai repede decât particulele din lichide.

În al treilea rând, sunetul este o vibrație care se deplasează printr-un mediu, cum ar fi un gaz, un lichid sau un obiect solid. dacă lovești un clopot, clopotul vibrează în aer. Pe măsură ce o parte a clopotului se deplasează, împinge moleculele de aer de lângă ea, crescând presiunea în acea regiune a aerului. Această zonă de presiune mai mare este o compresie. Pe măsură ce partea clopotului se mișcă înapoi, aceasta separă moleculele, creând o regiune de presiune mai mică numită rarefacție. Fără această mișcare a moleculelor, sunetul nu ar putea călători, motiv pentru care nu există sunet în vid.

levitator acustic

Un levitator acustic de bază are două părți principale - un traductor, care este o suprafață vibrantă care produce sunetul și un reflector. Adesea, traductorul și reflectorul au suprafețe concavă pentru a ajuta la concentrarea sunetului. O undă sonoră se îndepărtează de traductor și sări de pe reflector. Trei proprietăți de bază ale acestei unde circulante, reflectante, îl ajută să suspende obiectele în aer.

atunci când o undă sonoră se reflectă de pe o suprafață, interacțiunea dintre compresiile și rarefacțiile sale provoacă interferențe. Compresiile care întâlnesc alte compresiuni se amplifică reciproc, iar compresiile care îndeplinesc rarefacțiile se echilibrează reciproc. Uneori, reflexia și interferența se pot combina pentru a crea o undă staționară. Undele staționare par să se deplaseze înainte și înapoi sau să vibreze în segmente, mai degrabă decât să se deplaseze dintr-un loc în altul. Această iluzie de liniște dă numele undelor staționare. Undele sonore permanente au noduri definite sau zone de presiune minimă și antinode sau zone de presiune maximă. Nodurile unui val staționar sunt motivul levitației acustice.

Prin plasarea unui reflector la distanța corectă de un traductor, levitatorul acustic creează o undă staționară. Când orientarea undei este paralelă cu atracția gravitației, porțiuni ale undei staționare au o presiune constantă în jos, iar altele au o presiune constantă în sus. Nodurile au o presiune foarte mică.

astfel încât să putem așeza obiecte mici acolo și să levităm

Pasul 2: Componente necesare

• Arduino Uno / Arduino Nano ATMEGA328P
• Modul cu ultrasunete HC-SR04
• L239d H-Bridge Module L298
• PCB comun
• Baterie 7.4v sau sursă de alimentare
• Sârmă de conectare.

Pasul 3: Diagrama circuitului

principiul de funcționare al circuitului este foarte simplu. Componenta principală a acestui proiect este un Arduino, un motor L298 care conduce IC și un traductor cu ultrasunete colectat de la modulul senzor cu ultrasunete HCSR04. În general, senzorul cu ultrasunete transmite o undă acustică a unui semnal de frecvență între 25 kHz și 50 kHz și, în acest proiect, folosim traductorul cu ultrasunete HCSR04. Aceste unde ultrasonice fac valurile staționare cu noduri și antinozi.

frecvența de lucru a acestui traductor cu ultrasunete este de 40 kHz. Deci, scopul utilizării Arduino și a acestei mici bucăți de cod este de a genera un semnal de oscilație de înaltă frecvență de 40KHz pentru senzorul sau traductorul meu ultrasonic și acest impuls este aplicat la intrarea driverului motorului duel IC L293D (de la pinii Arduino A0 și A1) pentru a conduce traductorul cu ultrasunete. În cele din urmă, aplicăm acest semnal de oscilație de înaltă frecvență de 40KHz împreună cu tensiunea de conducere prin IC de acționare (de obicei 7.4v) pe traductorul cu ultrasunete. Drept urmare, traductorul cu ultrasunete produce unde sonore acustice. Am plasat doi traductori față în față în direcția opusă în așa fel încât să rămână un spațiu între ei. Undele sonore acustice se deplasează între doi traductori și permit obiectului să plutească. Mai multe informații totul explicat în acel videoclip

Pasul 4: Realizarea traductorului

Mai întâi trebuie să desoldăm emițătorul și receptorul din modulul cu ultrasunete. Scoateți, de asemenea, capacul de protecție, apoi conectați firele lungi la acesta. Apoi așezați transmițătorul și receptorul unul peste celălalt amintiți-vă, poziția traductoarelor cu ultrasunete este foarte importantă. Ar trebui să se confrunte în direcția opusă, ceea ce este foarte important și ar trebui să fie în aceeași linie, astfel încât undele sonore ultrasonice să poată călători și să se intersecteze reciproc în direcții opuse. Pentru aceasta am folosit foi de spumă, nuci și roboți

Vă rugăm să urmăriți videoclipul realizării pentru o mai bună înțelegere

Pasul 5: Programare

Codificarea este foarte simplă, doar cu câteva rânduri. Folosind acest mic cod cu ajutorul unui temporizator și funcții de întrerupere, realizăm un nivel ridicat sau scăzut (0/1) și generăm un semnal oscilant de 40 KHz la pinii de ieșire Arduino A0 și A1.

descărcați codul Arduino de aici

Pasul 6: Conexiuni

conectați totul conform schemei de circuit

nu uitați să conectați ambele motive împreună

Pasul 7: Lucruri importante și îmbunătățiri

Așezarea traductorului este foarte importantă, așa că încercați să o așezați în poziția corectă

Putem ridica doar bucăți mici de obiecte ușoare precum termocol și hârtie

Ar trebui să furnizeze cel puțin 2 amp curent

Apoi am încercat să levit obiecte mari pentru ca mai întâi să măresc nr. De emițătoare și receptoare care nu funcționau. Așa că am încercat apoi cu tensiune înaltă.

Impromentele

Mai târziu am înțeles că am eșuat din cauza. Aranjarea traductoarelor dacă folosim mai multe transmițătoare, atunci ar trebui să ne alăturăm într-o structură curbată.

Pasul 8: Mulțumesc

Orice dubii Comentează-l mai jos