ULTRASONISK LEVITATION -maskine ved hjælp af ARDUINO: 8 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:25

Det er meget interessant at se noget svæve i luften eller frit rum som fremmede rumskibe. det er præcis, hvad et anti-tyngdekraftsprojekt handler om. Objektet (stort set et lille stykke papir eller termokol) placeres mellem to ultralydstransducere, der genererer akustiske lydbølger. Objektet flyder i luften på grund af disse bølger, der synes at have anti-tyngdekraft.

i denne vejledning, lad os diskutere ultralydsvævning og lad os bygge en levitationsmaskine ved hjælp af Arduino

Trin 1: Hvordan er dette muligt

For at forstå, hvordan akustisk levitation fungerer, skal du først vide lidt om tyngdekraft, luft og lyd. For det første er tyngdekraften en kraft, der får objekter til at tiltrække hinanden. Et enormt objekt, som Jorden, tiltrækker let genstande, der er tæt på det, som æbler, der hænger fra træer. Forskere har ikke besluttet præcis, hvad der forårsager denne tiltrækning, men de tror, at den findes overalt i universet.

For det andet er luften en væske, der opfører sig stort set på samme måde som væsker gør. Ligesom væsker er luft lavet af mikroskopiske partikler, der bevæger sig i forhold til hinanden. Luft bevæger sig også som vand gør - faktisk finder nogle aerodynamiske tests sted under vandet i stedet for i luften. Partiklerne i gasser, ligesom dem der danner luft, er simpelthen længere fra hinanden og bevæger sig hurtigere end partiklerne i væsker.

For det tredje er lyden en vibration, der bevæger sig gennem et medium, som en gas, en væske eller en fast genstand. hvis du slår en klokke, vibrerer klokken i luften. Når den ene side af klokken bevæger sig ud, skubber den luftmolekylerne ved siden af den og øger trykket i det område af luften. Dette område med højere tryk er en kompression. Når siden af klokken bevæger sig tilbage, trækker den molekylerne fra hinanden og skaber et område med lavere tryk kaldet en sjældenhed. Uden denne bevægelse af molekyler kunne lyden ikke rejse, hvorfor der ikke er nogen lyd i et vakuum.

akustisk levitator

En grundlæggende akustisk levitator har to hoveddele - en transducer, som er en vibrerende overflade, der laver lyden, og en reflektor. Transduceren og reflektoren har ofte konkave overflader, der hjælper med at fokusere lyden. En lydbølge bevæger sig væk fra transduceren og hopper af reflektoren. Tre grundlæggende egenskaber ved denne rejse, reflekterende bølge hjælper den med at suspendere objekter i luften.

Når en lydbølge reflekteres ud af en overflade, forårsager interaktionen mellem dens kompressioner og sjældne fraktioner interferens. Kompressioner, der møder andre kompressioner, forstærker hinanden, og kompressioner, der møder sjældenheder, balancerer hinanden. Nogle gange kan refleksion og interferens kombineres til at skabe en stående bølge. Stående bølger ser ud til at bevæge sig frem og tilbage eller vibrere i segmenter frem for at rejse fra sted til sted. Denne illusion af stilhed er det, der giver stående bølger deres navn. Stående lydbølger har definerede noder eller områder med minimumstryk og antinoder eller områder med maksimalt tryk. En stående bølge noder er årsagen til akustisk levitation.

Ved at placere en reflektor den rigtige afstand væk fra en transducer, skaber den akustiske levitator en stående bølge. Når orienteringen af bølgen er parallel med tyngdekraften, har dele af den stående bølge et konstant nedadgående tryk, og andre har konstant tryk opad. Knudepunkterne har meget lidt pres.

så vi kan placere små genstande der og svæve

Trin 2: Nødvendige komponenter

• Arduino Uno / Arduino Nano ATMEGA328P
• Ultralydsmodul HC-SR04
• L239d H-bromodul L298
• Fælles pcb
• 7,4v batteri eller strømforsyning
• Tilslutningskabel.

Trin 3: Kredsløbsdiagram

kredsløbets arbejdsprincip er meget enkelt. Hovedkomponenten i dette projekt er en Arduino, L298 motordrevet IC og ultralydstransducer indsamlet fra ultralydssensormodulet HCSR04. Generelt transmitterer ultralydssensoren en akustisk bølge af et frekvenssignal mellem 25 khz til 50 kHz, og i dette projekt bruger vi HCSR04 ultralydstransducer. Denne ultralydsbølger laver de stående bølger med noder og antinoder.

denne ultralydstransducers arbejdsfrekvens er 40 kHz. Så formålet med at bruge Arduino og dette lille stykke kode er at generere et 40KHz højfrekvent svingningssignal til min ultralydssensor eller transducer, og denne puls påføres indgangen til duelmotordriver IC L293D (fra Arduino A0 & A1-ben)) for at drive ultralydstransduceren. Endelig anvender vi dette højfrekvente 40KHz svingningssignal sammen med drivspænding gennem drivende IC (typisk 7,4v) på ultralydstransduceren. Som følge heraf producerer ultralydstransduceren akustiske lydbølger. Vi placerede to transducere ansigt til ansigt i den modsatte retning på en sådan måde, at der er lidt plads mellem dem. Akustiske lydbølger bevæger sig mellem to transducere og lader objektet flyde. Se video for. Flere oplysninger alt forklaret i den video

Trin 4: Fremstilling af transduceren

Først skal vi aflodde senderen og modtageren fra ultralydsmodul. Fjern også beskyttelsesdækslet, og slut derefter lange ledninger til det. Placer derefter senderen og modtageren over den anden. Husk, placeringen af ultralydstransducere er meget vigtig. De skal vende hinanden i den modsatte retning, hvilket er meget vigtigt, og de skal være i samme linje, så ultralydslydbølger kan rejse og krydse hinanden i modsatte retninger. Til dette brugte jeg skumplader, nødder og bots

Se venligst videoen for at få en bedre forståelse

Trin 5: Programmering

Kodningen er meget enkel, kun få linjer. Ved hjælp af denne lille kode ved hjælp af en timer og afbrydelsesfunktioner laver vi høje eller lave (0 /1) og genererer et oscillerende signal på 40Khz til Arduino A0 og A1 output pins.

download Arduino -kode herfra

Trin 6: Forbindelser

tilslut alt i henhold til kredsløbsdiagrammet

husk at forbinde begge grunde sammen

Trin 7: Vigtige ting og forbedringer

Placeringen af transduceren er meget vigtig, så prøv at placere den i korrekt position

Vi kan kun løfte små stykker letvægtsgenstande som termokol og papir

Skal levere mindst 2 amp strøm

Dernæst forsøgte jeg at svæve store genstande til det, først øgede jeg nej. Af sendere og modtagere, der ikke virkede. Så næste forsøgte jeg med højspænding, det mislykkedes også.

Impromenter

Senere forstod jeg, at jeg mislykkedes på grund af. Arrangement af transducere, hvis vi bruger flere sendere, skal vi alianere i en Curvy -struktur.

Trin 8: Tak

Enhver tvivl Kommenter det herunder