ULTRASONISK LEVITASJEMaskin som bruker ARDUINO: 8 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:21

Det er veldig interessant å se noe som flyter i luften eller ledig plass som romvesener. det er akkurat det et anti-tyngdekraftprosjekt handler om. Objektet (i utgangspunktet et lite stykke papir eller termolod) plasseres mellom to ultralydtransdusere som genererer akustiske lydbølger. Objektet flyter i luften på grunn av disse bølgene som ser ut til å ha tyngdekraft.

i denne opplæringen, la oss diskutere ultralyd levitasjon og la oss bygge en levitasjonsmaskin ved hjelp av Arduino

Trinn 1: Hvordan er dette mulig

For å forstå hvordan akustisk levitasjon fungerer, må du først vite litt om tyngdekraft, luft og lyd. For det første er tyngdekraften en kraft som får objekter til å tiltrekke seg hverandre. Et enormt objekt, som Jorden, tiltrekker seg lett gjenstander som er i nærheten av det, som epler som henger fra trær. Forskere har ikke bestemt nøyaktig hva som forårsaker denne attraksjonen, men de tror at den eksisterer overalt i universet.

For det andre er luften en væske som oppfører seg i hovedsak på samme måte som væsker gjør. Som væsker er luft laget av mikroskopiske partikler som beveger seg i forhold til hverandre. Luft beveger seg også som vann gjør - faktisk foregår noen aerodynamiske tester under vann i stedet for i luften. Partiklene i gasser, som de som utgjør luft, er rett og slett lenger fra hverandre og beveger seg raskere enn partiklene i væsker.

For det tredje er lyden en vibrasjon som beveger seg gjennom et medium, som en gass, en væske eller en fast gjenstand. hvis du slår en bjelle, vibrerer klokken i luften. Når den ene siden av klokken beveger seg ut, skyver den luftmolekylene ved siden av den, og øker trykket i den delen av luften. Dette området med høyere trykk er en kompresjon. Når siden av klokken beveger seg tilbake, trekker den molekylene fra hverandre, og skaper et område med lavere trykk som kalles en sjeldenhet. Uten denne bevegelsen av molekyler kunne ikke lyden bevege seg, og det er derfor det ikke er lyd i et vakuum.

akustisk levitator

En grunnleggende akustisk levitator har to hoveddeler - en transduser, som er en vibrerende overflate som lager lyden, og en reflektor. Transduseren og reflektoren har ofte konkave overflater for å fokusere lyden. En lydbølge beveger seg bort fra transduseren og spretter av reflektoren. Tre grunnleggende egenskaper for denne reiser, reflekterende bølgen hjelper den med å henge gjenstander i luften.

Når en lydbølge reflekteres ut av en overflate, forårsaker interaksjonen mellom dens kompresjoner og sjeldne forstyrrelser interferens. Kompresjoner som møter andre kompresjoner forsterker hverandre, og kompresjoner som møter sjeldne forhold balanserer hverandre. Noen ganger kan refleksjon og interferens kombinere for å skape en stående bølge. Stående bølger ser ut til å bevege seg frem og tilbake eller vibrere i segmenter i stedet for å reise fra sted til sted. Denne illusjonen av stillhet er det som gir stående bølger sitt navn. Stående lydbølger har definerte noder, eller områder med minimumstrykk, og antinoder, eller områder med maksimalt trykk. Noden til en stående bølge er årsaken til akustisk levitasjon.

Ved å plassere en reflektor rett avstand fra en transduser, skaper den akustiske levitatoren en stående bølge. Når orienteringen av bølgen er parallell med tyngdekraften, har deler av den stående bølgen et konstant trykk nedover og andre har konstant trykk oppover. Nodene har veldig lite trykk.

slik at vi kan plassere små gjenstander der og sveve

Trinn 2: Komponenter som trengs

• Arduino Uno / Arduino Nano ATMEGA328P
• Ultralydsmodul HC-SR04
• L239d H-bromodul L298
• Felles PCB
• 7,4v batteri eller strømforsyning
• Tilkoblingskabel.

Trinn 3: Kretsdiagram

arbeidsprinsippet for kretsen er veldig enkelt. Hovedkomponenten i dette prosjektet er en Arduino, L298 motordrevet IC og ultralydtransduser hentet fra ultralydsensormodulen HCSR04. Vanligvis sender ultralydssensoren en akustisk bølge med et frekvenssignal mellom 25 khz og 50 kHz, og i dette prosjektet bruker vi HCSR04 ultralydtransduser. Denne ultralydbølgene lager de stående bølgene med noder og antinoder.

denne ultralydtransducerens arbeidsfrekvens er 40 kHz. Så formålet med å bruke Arduino og denne lille koden er å generere et 40KHz høyfrekvent svingningssignal for min ultralydsensor eller transduser, og denne pulsen tilføres inngangen til duellmotordriveren IC L293D (fra Arduino A0 & A1-pinner) for å drive ultralydtransduseren. Til slutt bruker vi dette høyfrekvente 40KHz svingningssignalet sammen med drivspenning gjennom drivende IC (vanligvis 7,4v) på ultralydtransduseren. Som et resultat av hvilket ultralydtransduser produserer akustiske lydbølger. Vi plasserte to transdusere ansikt til ansikt i motsatt retning på en slik måte at det er litt plass mellom dem. Akustiske lydbølger beveger seg mellom to transdusere og lar objektet flyte. Se video for. Mer informasjon alt forklart i den videoen

Trinn 4: Lag svingeren

Først må vi avlodde senderen og mottakeren fra ultralydsmodulen. Fjern også beskyttelsesdekselet, og koble deretter lange ledninger til det. Deretter plasserer du senderen og mottakeren over hverandre. Husk, posisjonen til ultralydtransdusere er veldig viktig. De skal vende mot hverandre i motsatt retning, noe som er veldig viktig, og de skal være i samme linje slik at ultralyds lydbølger kan bevege seg og skjære hverandre i motsatte retninger. Til dette brukte jeg skumark, nøtter og bots

Se videoen for å få bedre forståelse

Trinn 5: Programmering

Kodingen er veldig enkel, bare noen få linjer. Ved å bruke denne lille koden ved hjelp av en timer og avbruddsfunksjoner, lager vi høye eller lave (0 /1) og genererer et oscillerende signal på 40Khz til Arduino A0 og A1 utgangspinner.

last ned Arduino -koden herfra

Trinn 6: Tilkoblinger

koble alt i henhold til kretsdiagrammet

Husk å koble begge grunnene sammen

Trinn 7: Viktige ting og forbedringer

Plasseringen av transduseren er veldig viktig, så prøv å plassere den i riktig stilling

Vi kan bare løfte små biter av lette gjenstander som termokoll og papir

Bør gi minst 2 amp strøm

Deretter prøvde jeg å sveve store objekter for det første jeg økte nei. Av sendere og mottakere som ikke fungerte. Så neste jeg prøvde med høyspenning som også mislyktes.

Impromenter

Senere forsto jeg at jeg mislyktes på grunn av. Arrangering av transdusere hvis vi bruker flere sendere, så bør vi leve i en Curvy -struktur.

Trinn 8: Takk

Eventuell tvil Kommenter det nedenfor