ULTRASONIC LEVITATION -maskin som använder ARDUINO: 8 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:37

Det är mycket intressant att se något flyta i luften eller ledigt utrymme som främmande rymdskepp. det är precis vad ett anti-gravitation-projekt handlar om. Objektet (i princip ett litet papper eller termokoll) placeras mellan två ultraljudsomvandlare som alstrar akustiska ljudvågor. Objektet flyter i luften på grund av dessa vågor som verkar vara av tyngdkraft.

i den här handledningen, låt oss diskutera ultraljudsvävningen och låt oss bygga en levitationsmaskin med Arduino

Steg 1: Hur är detta möjligt

För att förstå hur akustisk levitation fungerar måste du först veta lite om gravitation, luft och ljud. För det första är tyngdkraften en kraft som får föremål att locka varandra. Ett enormt föremål, precis som jorden, lockar lätt till sig föremål som ligger nära det, som äpplen som hänger från träd. Forskare har inte bestämt exakt vad som orsakar denna attraktion, men de tror att det finns överallt i universum.

För det andra är luften en vätska som beter sig väsentligen på samma sätt som vätskor gör. Liksom vätskor är luft gjord av mikroskopiska partiklar som rör sig i förhållande till varandra. Luft rör sig också som vatten gör - i själva verket sker vissa aerodynamiska tester under vattnet istället för i luften. Partiklarna i gaser, liksom de som bildar luft, är helt enkelt längre ifrån varandra och rör sig snabbare än partiklarna i vätskor.

För det tredje är ljudet en vibration som rör sig genom ett medium, som en gas, en vätska eller ett fast föremål. slår du en klocka, vibrerar klockan i luften. När ena sidan av klockan rör sig ut, skjuter den luftmolekylerna bredvid den, vilket ökar trycket i den delen av luften. Detta område med högre tryck är en kompression. När klockans sida rör sig tillbaka drar den isär molekylerna och skapar en region med lägre tryck som kallas en rarefaction. Utan denna rörelse av molekyler kunde ljudet inte färdas, varför det inte finns något ljud i ett vakuum.

akustisk levitator

En grundläggande akustisk levitator har två huvuddelar - en givare, som är en vibrerande yta som gör ljudet, och en reflektor. Ofta har givaren och reflektorn konkava ytor för att fokusera ljudet. En ljudvåg rör sig bort från givaren och studsar av reflektorn. Tre grundläggande egenskaper hos denna resande, reflekterande våg hjälper den att hänga föremål i luften.

när en ljudvåg reflekteras bort från en yta, orsakar interaktionen mellan dess kompressioner och sällsynta störningar störningar. Kompressioner som möter andra kompressioner förstärker varandra, och kompressioner som möter sällsynta faktorer balanserar varandra. Ibland kan reflektion och störningar kombineras för att skapa en stående våg. Stående vågor verkar skifta fram och tillbaka eller vibrera i segment snarare än att resa från plats till plats. Denna illusion av stillhet är det som ger stående vågor sitt namn. Stående ljudvågor har definierade noder, eller områden med minimalt tryck, och antinoder, eller områden med maximalt tryck. En stående vågs noder är orsaken till akustisk svävning.

Genom att placera en reflektor rätt avstånd från en givare skapar den akustiska levitatorn en stående våg. När vågens orientering är parallell med tyngdkraften har delar av den stående vågen ett konstant tryck nedåt och andra har konstant uppåt tryck. Noderna har väldigt litet tryck.

så vi kan placera små föremål där och sväva

Steg 2: Komponenter som behövs

• Arduino Uno / Arduino Nano ATMEGA328P
• Ultraljudsmodul HC-SR04
• L239d H-bryggmodul L298
• Vanligt kretskort
• 7,4v batteri eller strömförsörjning
• Anslutningskabel.

Steg 3: Kretsdiagram

kretsens arbetsprincip är mycket enkel. Huvudkomponenten i detta projekt är en Arduino, L298 motordriven IC och ultraljudsgivare som samlats in från ultraljudssensormodulen HCSR04. Generellt sänder ultraljudssensorn en akustisk våg med en frekvenssignal mellan 25 khz och 50 kHz, och i detta projekt använder vi HCSR04 ultraljudsgivare. Denna ultraljudsvågor gör de stående vågorna med noder och antinoder.

denna ultraljudsgivares arbetsfrekvens är 40 kHz. Så syftet med att använda Arduino och denna lilla kodbit är att generera en 40KHz högfrekvent oscillationssignal för min ultraljudssensor eller givare och denna puls appliceras på ingången till duellmotordrivrutinen IC L293D (från Arduino A0 & A1-stift)) för att driva ultraljudsgivaren. Slutligen applicerar vi denna högfrekventa 40KHz oscillationssignal tillsammans med drivspänning genom drivande IC (vanligtvis 7,4v) på ultraljudsgivaren. Som ett resultat av vilket ultraljudsgivare producerar akustiska ljudvågor. Vi placerade två givare ansikte mot ansikte i motsatt riktning på ett sådant sätt att det finns lite utrymme mellan dem. Akustiska ljudvågor rör sig mellan två givare och låter objektet flyta. Titta på video för. Mer information allt förklaras i den videon

Steg 4: Gör omvandlaren

Först måste vi avlöda sändaren och mottagaren från ultraljudsmodulen. Ta också bort skyddshöljet och anslut sedan långa trådar till det. Placera sedan sändaren och mottagaren en över den andra kom ihåg, positionen för ultraljudsgivare är mycket viktig. De ska vända mot varandra i motsatt riktning vilket är mycket viktigt och de ska vara i samma linje så att ultraljuds ljudvågor kan färdas och skär varandra i motsatta riktningar. Till detta använde jag skumplåt, nötter och robotar

Se videon för att få bättre förståelse

Steg 5: Programmering

Kodningen är mycket enkel, bara några rader. Med hjälp av denna lilla kod med hjälp av en timer och avbrottsfunktioner gör vi höga eller låga (0 /1) och genererar en oscillerande signal på 40 KHz till Arduino A0 och A1 utgångsstiften.

ladda ner Arduino -kod härifrån

Steg 6: Anslutningar

anslut allt enligt kretsschemat

kom ihåg att koppla ihop båda grunderna

Steg 7: Viktiga saker och förbättringar

Placeringen av givaren är mycket viktig, så försök att placera den i rätt position

Vi kan bara lyfta små bitar av lätta föremål som termokoll och papper

Bör ge minst 2 amp ström

Därefter försökte jag sväva stora föremål för det först förstärker jag nej. Av sändare och mottagare som inte fungerade. Så nästa försökte jag med högspänning som också misslyckades.

Besvär

Senare förstod jag att jag misslyckades på grund av. Arrangemang av givare om vi använder flera sändare bör vi aliana i en kurvig struktur.

Steg 8: Tack

Eventuella tvivel Kommentera det nedan