УЛТРАЗВУКОВА ЛЕВИТАЦИЯ Машина, използваща ARDUINO: 8 стъпки (със снимки)

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2025-01-23 12:57

Много е интересно да видите нещо, плаващо във въздуха или свободно пространство като извънземни космически кораби. точно за това става въпрос в един антигравитационен проект. Обектът (основно малък лист хартия или термокол) е поставен между два ултразвукови преобразувателя, които генерират акустични звукови вълни. Обектът се носи във въздуха поради тези вълни, които изглежда са антигравитационни.

в този урок, нека обсъдим ултразвуковата левитация и нека изградим машина за левитация, използвайки Arduino

Стъпка 1: Как е възможно това

За да разберете как действа акустичната левитация, първо трябва да знаете малко за гравитацията, въздуха и звука. Първо, гравитацията е сила, която кара обектите да се привличат един друг. Огромен обект, подобно на Земята, лесно привлича обекти, които са близо до него, като ябълки, висящи на дървета. Учените не са решили точно какво причинява това привличане, но смятат, че то съществува навсякъде във Вселената.

Второ, въздухът е течност, която се държи по същество по същия начин като течностите. Подобно на течностите, въздухът е изграден от микроскопични частици, които се движат една спрямо друга. Въздухът също се движи като водата - всъщност някои аеродинамични тестове се провеждат под водата, вместо във въздуха. Частиците в газовете, като тези, които образуват въздух, са просто по -отдалечени и се движат по -бързо от частиците в течности.

Трето, звукът е вибрация, която преминава през среда като газ, течност или твърд предмет. ако ударите камбана, камбаната вибрира във въздуха. Когато едната страна на камбаната се изнесе, тя изтласква молекулите на въздуха до себе си, увеличавайки налягането в тази област на въздуха. Тази област на по -високо налягане е компресия. Докато страната на камбаната се движи обратно, тя раздробява молекулите, създавайки област с по-ниско налягане, наречена разредяване. Без това движение на молекули звукът не би могъл да пътува, поради което няма звук във вакуум.

акустичен левитатор

Основният акустичен левитатор има две основни части - преобразувател, който представлява вибрираща повърхност, която издава звука, и отражател. Често преобразувателят и отражателят имат вдлъбнати повърхности, които спомагат за фокусирането на звука. Звукова вълна се отдалечава от преобразувателя и отскача от отражателя. Три основни свойства на тази пътуваща, отразяваща вълна й помагат да окачва обекти във въздуха.

когато звукова вълна се отразява от повърхността, взаимодействието между нейните компресии и разреждания причинява смущения. Компресиите, които отговарят на други компресии, се усилват взаимно, а компресиите, които отговарят на разрежданията, се балансират взаимно. Понякога отражението и намесата могат да се комбинират, за да създадат стояща вълна. Изглежда, че стоящите вълни се изместват напред -назад или вибрират в сегменти, вместо да пътуват от място на място. Тази илюзия за неподвижност е това, което дава името на стоящите вълни. Стойните звукови вълни имат определени възли, или области с минимално налягане, и антиноди, или области с максимално налягане. Възлите на стояща вълна са причина за акустична левитация.

Поставяйки рефлектор на точното разстояние от преобразувателя, акустичният левитатор създава стояща вълна. Когато ориентацията на вълната е успоредна на притеглянето, части от стоящата вълна имат постоянно налягане надолу, а други имат постоянно налягане нагоре. Възлите имат много малък натиск.

така че можем да поставим малки предмети там и да левитираме

Стъпка 2: Необходими компоненти

• Arduino Uno / Arduino Nano ATMEGA328P
• Ултразвуков модул HC-SR04
• L239d H-Bridge модул L298
• Обикновена печатна платка
• 7.4v батерия или захранване
• Свързващ проводник.

Стъпка 3: Електрическа схема

принципът на работа на веригата е много прост. Основният компонент на този проект е IC задвижващ двигател на Arduino, L298 и ултразвуков преобразувател, събрани от ултразвуковия сензорен модул HCSR04. По принцип ултразвуковият сензор предава акустична вълна от честотен сигнал между 25khz до 50 kHz и в този проект ние използваме HCSR04 ултразвуков преобразувател. Тези ултразвукови вълни правят стоящите вълни с възли и антиноди.

работната честота на този ултразвуков преобразувател е 40 kHz. И така, целта на използването на Arduino и тази малка част от кода е да генерира 40KHz високочестотен осцилационен сигнал за моя ултразвуков сензор или преобразувател и този импулс се прилага към входа на драйвера на двубойния двигател IC L293D (от щифтове Arduino A0 & A1) за задвижване на ултразвуковия преобразувател. И накрая, прилагаме този високочестотен 40KHz осцилационен сигнал заедно с управляващото напрежение чрез управляващата IC (обикновено 7.4v) върху ултразвуковия преобразувател. В резултат на което ултразвуковият преобразувател произвежда акустични звукови вълни. Поставихме два датчика лице в лице в обратна посока по такъв начин, че да остане малко пространство между тях. Акустичните звукови вълни се движат между два преобразувателя и позволяват на обекта да се носи. Моля гледайте видео за. Повече информация всичко, обяснено в това видео

Стъпка 4: Създаване на преобразувателя

Първо трябва да извадим предавателя и приемника от ултразвуков модул. Извадете защитния капак и след това свържете към него дълги проводници. След това поставете предавателя и приемника един върху друг, запомнете, позицията на ултразвуковите преобразуватели е много важна. Те трябва да се изправят един срещу друг в обратната посока, което е много важно и трябва да са в една и съща линия, така че ултразвуковите звукови вълни да могат да се движат и да се пресичат една в друга в противоположни посоки. За това използвах пяна, ядки и ботове

Моля, гледайте видеоклипа за създаване за по -добро разбиране

Стъпка 5: Програмиране

Кодирането е много просто, само на няколко реда. Използвайки този малък код с помощта на таймер и функции за прекъсване, ние правим високи или ниски (0 /1) и генерираме осцилиращ сигнал от 40Khz към изходните щифтове на Arduino A0 и A1.

изтеглете кода на Arduino от тук

Стъпка 6: Връзки

свържете всичко според електрическата схема

не забравяйте да свържете двете основи заедно

Стъпка 7: Важни неща и подобрения

Разположението на преобразувателя е много важно, затова се опитайте да го поставите в правилното положение

Можем да вдигаме само малки парчета леки предмети като термокол и хартия

Трябва да осигури поне 2 ампера ток

След това се опитах да левитирам големи обекти за това, първо увеличих не. От предаватели и приемници, които не работеха. Така че след това опитах с високо напрежение, което също се провали.

Подобрения

По -късно разбрах, че се провалих поради. Подреждане на преобразуватели, ако използваме множество предаватели, тогава трябва да се откъснем в крива структура.

Стъпка 8: Благодаря

Всички съмнения Коментирайте го по -долу