ULTRAASONILINE LEVITATSIOONI ARDUINO kasutav masin: 8 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:46

On väga huvitav näha midagi õhus hõljuvat või vaba ruumi nagu tulnukate kosmoselaevad. just see on gravitatsioonivastase projekti eesmärk. Objekt (põhimõtteliselt väike paberitükk või termokoll) asetatakse kahe ultrahelianduri vahele, mis tekitavad akustilisi helilaineid. Objekt hõljub õhus nende lainete tõttu, mis tunduvad olevat gravitatsioonivastased.

Selles õpetuses arutame ultraheli levitatsiooni ja ehitame Arduino abil levitatsioonimasina

Samm: kuidas see võimalik on?

Akustilise levitatsiooni toimimise mõistmiseks peate esmalt natuke teadma gravitatsiooni, õhu ja heli kohta. Esiteks on gravitatsioon jõud, mis meelitab objekte üksteist ligi. Tohutu objekt, nagu Maa, meelitab kergesti ligi selle lähedal asuvaid esemeid, nagu puudel rippuvad õunad. Teadlased ei ole täpselt otsustanud, mis selle atraktsiooni põhjustab, kuid usuvad, et see eksisteerib kõikjal universumis.

Teiseks, õhk on vedelik, mis käitub sisuliselt samamoodi nagu vedelikud. Nagu vedelikud, koosneb õhk mikroskoopilistest osakestest, mis liiguvad üksteise suhtes. Õhk liigub samuti nagu vesi - tegelikult toimuvad mõned aerodünaamilised testid õhu asemel vee all. Gaasides olevad osakesed, nagu ka õhku moodustavad osakesed, asuvad üksteisest lihtsalt kaugemal ja liiguvad kiiremini kui vedelike osakesed.

Kolmandaks, heli on vibratsioon, mis liigub läbi keskkonna, nagu gaas, vedelik või tahke objekt. kui lööte kella, siis vibreerib õhus kell. Kui kellukese üks külg liigub välja, surub see õhumolekulid enda kõrvale, suurendades rõhku selles õhu piirkonnas. See kõrgema rõhuga piirkond on kokkusurumine. Kui kella külg liigub tagasi, tõmbab see molekulid laiali, luues madalama rõhuga piirkonna, mida nimetatakse harulduseks. Ilma molekulide liikumiseta ei saaks heli liikuda, mistõttu pole heli vaakumis.

akustiline levitaator

Põhiakustilisel levitaatoril on kaks põhiosa - andur, mis on heli tekitav vibreeriv pind, ja helkur. Sageli on anduril ja helkuril nõgusad pinnad, mis aitavad heli fokuseerida. Helilaine liigub andurist eemale ja põrkab helkurilt tagasi. Selle rännaku kolm peamist omadust, peegeldav laine, aitavad sellel peatada esemeid õhus.

kui helilaine peegeldub pinnalt, põhjustab selle kokkusurumise ja harulduste vaheline interaktsioon häireid. Kompressioonid, mis vastavad teistele tihendustele, võimendavad üksteist ja haruldustele vastavad tihendused tasakaalustavad üksteist. Mõnikord võivad peegeldus ja häired kombineerida, et tekitada seisulaine. Tundub, et seisvad lained nihkuvad edasi -tagasi või vibreerivad segmentidena, mitte ei liigu ühest kohast teise. See vaikuse illusioon annab seisvatele lainetele oma nime. Seisvatel helilainetel on kindlaksmääratud sõlmed või minimaalse rõhu alad ja antinoodid või maksimaalse rõhu piirkonnad. Seisva laine sõlmed on akustilise levitatsiooni põhjuseks.

Asetades helkuri andurist õigele kaugusele, tekitab akustiline levitaator seisulaine. Kui laine orientatsioon on paralleelne gravitatsiooni tõmbega, on seisva laine osadel pidev allapoole ja teistel pidev ülespoole suunatud rõhk. Sõlmedel on väga väike surve.

et saaksime sinna paigutada väikseid esemeid ja leviteerida

2. samm: vajalikud komponendid

• Arduino Uno / Arduino Nano ATMEGA328P
• Ultraheli moodul HC-SR04
• L239d H-silla moodul L298
• Tavaline trükkplaat
• 7,4 V aku või toiteallikas
• Ühendustraat.

Samm: vooluahela skeem

ahela tööpõhimõte on väga lihtne. Selle projekti põhikomponent on Arduino, L298 mootori juhtimise IC ja ultraheli andur, mis on kogutud ultraheli andurimoodulist HCSR04. Üldiselt edastab ultraheliandur sagedussignaali akustilist lainet vahemikus 25 kHz kuni 50 kHz ja selles projektis kasutame ultraheliandurit HCSR04. See ultraheli lained tekitab sõlmede ja antinoodidega seisvaid laineid.

selle ultrahelianduri töösagedus on 40 kHz. Niisiis, Arduino ja selle väikese kooditüki kasutamise eesmärk on genereerida minu ultraheliandurile või muundurile 40 kHz kõrgsageduslik võnkesignaal ja see impulss rakendatakse kahevõistlusmootori juhi IC L293D sisendile (Arduino A0 ja A1 kontaktidest)) ultrahelianduri juhtimiseks. Lõpuks rakendame seda kõrgsageduslikku 40KHz võnkesignaali koos sõidupingega läbi ultrahelianduri (tavaliselt 7,4 V) juhtimissüsteemi. Selle tulemusena tekitab ultraheliandur akustilisi helilaineid. Asetasime kaks andurit vastamisi vastassuunas selliselt, et nende vahele jääks natuke ruumi. Akustilised helilained liiguvad kahe anduri vahel ja lasevad objektil hõljuda. Vaadake videot. Lisateavet selles videos selgitatud kohta

4. samm: anduri valmistamine

Esiteks peame saatja ja vastuvõtja ultraheli moodulist lahti tõmbama. Eemaldage ka kaitsekate ja ühendage sellega pikad juhtmed. Seejärel asetage saatja ja vastuvõtja üksteise peale, pidage meeles, ultraheliandurite asukoht on väga oluline. Nad peaksid vastamisi olema vastassuunas, mis on väga oluline, ja nad peaksid olema samal joonel, et ultrahelilained saaksid liikuda ja ristuda üksteisega vastassuundades. Selleks kasutasin vahtplaati, pähkleid ja roboteid

Parema mõistmise huvides vaadake videot

Samm: programmeerimine

Kodeerimine on väga lihtne, vaid paar rida. Kasutades seda väikest koodi taimeri ja katkestusfunktsioonide abil, teeme kõrge või madala (0 /1) ja genereerime 40Khz võnkesignaali Arduino A0 ja A1 väljundpistikutele.

laadige Arduino kood siit alla

6. samm: ühendused

ühendage kõik vastavalt skeemile

pidage meeles, et ühendate mõlemad alad omavahel

7. samm: olulised asjad ja parandused

Anduri paigutus on väga oluline, nii et proovige see paigutada õigesse asendisse

Saame tõsta ainult väikeseid kergeid esemeid, näiteks termokooli ja paberit

Peaks pakkuma vähemalt 2 amprit voolu

Järgmisena proovisin levitada suuri objekte, et kõigepealt suurendada ei. Saatjatest ja vastuvõtjatest, mis ei töötanud. Järgmisena proovisin kõrgepingega, mis samuti ebaõnnestus.

Improments

Hiljem sain aru, et ebaõnnestusin selle tõttu. Andurite paigutus, kui kasutame mitut saatjat, peaksime olema kõveras struktuuris.

8. samm: aitäh

Kõik kahtlused Kommenteerige seda allpool