ARDUINO қолданатын ультрадыбыстық левитация машинасы: 8 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:23

Бөгде ғарыш кемесі сияқты ауада немесе бос кеңістікте жүзіп жүрген нәрсені көру өте қызықты. бұл гравитацияға қарсы жоба. Объект (негізінен кішкене қағаз немесе термокол) акустикалық дыбыс толқындарын тудыратын екі ультрадыбыстық түрлендіргіштің арасына орналастырылады. Бұл зат толқындардың әсерінен ауада жүзеді, олар гравитацияға қарсы болып көрінеді.

Бұл оқулықта ультрадыбыстық левитацияны талқылап, Arduino көмегімен левитация машинасын жасайық

1 -қадам: Бұл қалай мүмкін

Акустикалық левитация қалай жұмыс істейтінін түсіну үшін алдымен гравитация, ауа мен дыбыс туралы аздап білу қажет. Біріншіден, тартылыс күші - объектілерді бір -біріне тартуға мәжбүрлейтін күш. Үлкен объект, Жер сияқты, ағаштарға ілінген алмалар сияқты өзіне жақын заттарды оңай тартады. Ғалымдар бұл тартымдылықтың нақты себебін шешкен жоқ, бірақ олар бұл ғаламның барлық жерінде бар деп санайды.

Екіншіден, ауа - бұл сұйықтық сияқты әрекет ететін сұйықтық. Сұйықтар сияқты ауа да бір -біріне қатысты қозғалатын микроскопиялық бөлшектерден тұрады. Ауа да су сияқты қозғалады - кейбір аэродинамикалық сынақтар ауада емес, су астында өтеді. Газдардағы бөлшектер, ауаны құрайтындар сияқты, бір -бірінен алшақ орналасқан және сұйықтықтағы бөлшектерге қарағанда жылдамырақ қозғалады.

Үшіншіден, дыбыс - бұл газ, сұйық немесе қатты зат сияқты орта арқылы өтетін діріл. егер сіз қоңырау соғсаңыз, қоңырау ауада дірілдейді. Қоңыраудың бір жағы сыртқа шыққан кезде, ол жанындағы ауа молекулаларын итеріп, ауаның сол аймағындағы қысымды арттырады. Бұл жоғары қысымды аймақ қысу болып табылады. Қоңыраудың бүйірі қайтадан қозғалса, ол молекулаларды бөліп шығарады, сирек фракция деп аталатын төменгі қысымды аймақ жасайды. Молекулалардың бұл қозғалысы болмаса, дыбыс қозғала алмайды, сондықтан вакуумда дыбыс болмайды.

акустикалық левитатор

Негізгі акустикалық левитатор екі негізгі бөліктен тұрады - түрлендіргіш, ол дыбыс шығаратын тербелмелі бет және рефлектор. Көбінесе түрлендіргіш пен рефлекторда дыбысты фокустауға көмектесетін ойыс беттері болады. Дыбыс толқыны түрлендіргіштен алыстап, рефлектордан секіреді. Бұл саяхаттың үш негізгі қасиеті толқынды шағылыстырады, ол ауа райындағы объектілерді тоқтатуға көмектеседі.

дыбыс толқыны бетінен шағылысқанда, оның қысылуы мен сирек фракцияларының өзара әрекеттесуі кедергілерді тудырады. Басқа компресстерге сәйкес келетін компрессорлар бір -бірін күшейтеді, ал сирек кездесетін компрессорлар бір -бірін теңестіреді. Кейде рефлексия мен интерференция тұрақты толқын жасау үшін біріктірілуі мүмкін. Тұрақты толқындар бір жерден екінші жерге ауысқаннан гөрі, алға -артқа ауысады немесе сегменттерде дірілдейді. Бұл тыныштық елесі тұрақты толқындарға өз атауын береді, тұрақты дыбыс толқындарында түйіндер немесе минималды қысым аймақтары, антинодтар немесе максималды қысым аймақтары бар. Тұрақты толқынның түйіндері акустикалық левитацияның себебі болып табылады.

Рефлекторды түрлендіргіштен дұрыс қашықтықта орналастыру арқылы акустикалық левитатор тұрақты толқын жасайды. Толқынның бағыты ауырлық күшіне параллель болғанда, тұрақты толқынның бөліктерінде тұрақты төмен түсу қысымы болады, ал басқаларында тұрақты жоғары қысым болады. Түйіндер өте аз қысымға ие.

сондықтан біз онда кішкентай заттарды орналастырып, левитация жасай аламыз

2 -қадам: Қажетті компоненттер

• Arduino Uno / Arduino Nano ATMEGA328P
• Ультрадыбыстық модуль HC-SR04
• L239d H-Bridge модулі L298
• Жалпы компьютерлік компьютер
• 7.4в батарея немесе қуат көзі
• Қосылатын сым.

3 -қадам: схема

схеманың жұмыс принципі өте қарапайым. Бұл жобаның негізгі компоненті - Arduino, L298 қозғалтқыш IC және ультрадыбыстық датчик HCSR04 модулінен жиналған ультрадыбыстық түрлендіргіш. Әдетте, ультрадыбыстық сенсор 25 кГц -тен 50 кГц аралығындағы жиілік сигналының акустикалық толқынын жібереді, және біз бұл жобада HCSR04 ультрадыбыстық түрлендіргішті қолданамыз. Бұл ультрадыбыстық толқындар тұрақты толқындарды түйіндер мен антинодтармен жасайды.

Бұл ультрадыбыстық түрлендіргіштің жұмыс жиілігі 40 кГц. Сонымен, Arduino мен осы кодтың кішкене бөлігін қолданудың мақсаты-ультрадыбыстық сенсорға немесе түрлендіргішке 40 кГц жоғары жиілікті тербеліс сигналын шығару және бұл импульс IC L293D дуэльді қозғалтқыш драйверінің кірісіне қолданылады (Arduino A0 және A1 түйреуіштерінен)) ультрадыбыстық түрлендіргішті басқару үшін. Ақырында, біз бұл жоғары жиілікті 40 кГц тербеліс сигналын ультрадыбыстық түрлендіргіште IC (әдетте 7.4в) қозғалыс кернеуі арқылы қозғалыс кернеуімен бірге қолданамыз. Нәтижесінде ультрадыбыстық түрлендіргіш акустикалық дыбыс толқындарын шығарады. Біз екі түрлендіргішті бір -біріне қарама -қарсы бағытта орналастырдық, осылайша олардың арасында бос орын қалады. Акустикалық дыбыс толқындары екі түрлендіргіш арасында өтеді және объектінің қалқып шығуына мүмкіндік береді. Толық ақпарат бәрі бейнеде түсіндірілген

4 -қадам: түрлендіргішті жасау

Алдымен таратқыш пен қабылдағышты ультрадыбыстық модульден сөндіру керек. Сонымен қатар қорғаныс қақпағын алыңыз, содан кейін оған ұзын сымдарды қосыңыз. Содан кейін таратқыш пен қабылдағышты бірінің үстіне бірін есте сақтаңыз, ультрадыбыстық түрлендіргіштердің орналасуы өте маңызды. Олар бір -біріне қарама -қарсы бағытта болуы керек, бұл өте маңызды және ультрадыбыстық дыбыс толқындары бір -біріне қарама -қарсы бағытта қозғалуы үшін бір сызықта орналасуы керек. Ол үшін мен көбік парағын, жаңғақтар мен боттарды қолдандым

Жақсырақ түсіну үшін бейнені қараңыз

5 -қадам: Бағдарламалау

Кодтау өте қарапайым, бірнеше жолдан тұрады. Бұл кішкене кодты таймер мен үзіліс функцияларының көмегімен біз жоғары немесе төмен (0 /1) жасаймыз және Arduino A0 және A1 шығыс түйреуіштеріне 40 Гц тербелмелі сигнал шығарамыз.

Arduino кодын мына жерден жүктеңіз

6 -қадам: Қосылымдар

барлығын схемаға сәйкес қосыңыз

екі негізді бір -бірімен байланыстыруды ұмытпаңыз

7 -қадам: маңызды нәрселер мен жақсартулар

Түрлендіргішті орналастыру өте маңызды, сондықтан оны дұрыс орналастыруға тырысыңыз

Біз термокол мен қағаз сияқты жеңіл заттардың кішкене бөліктерін көтере аламыз

Кем дегенде 2 амперлік ток беруі керек

Содан кейін мен үлкен объектілерді көтеруге тырыстым, бұл үшін алдымен жоқтығын арттырдым. Жұмыс істемейтін таратқыштар мен қабылдағыштардан. Содан кейін мен жоғары кернеумен тырыстым, бұл да сәтсіз болды.

Қолданбалар

Кейін түсіндім, себебі мен сәтсіздікке ұшырадым. Түрлендіргіштердің орналасуы, егер біз бірнеше таратқышты қолданатын болсақ, онда біз қисық құрылымда болуымыз керек.

8 -қадам: рахмет

Қандай да бір күмән болса, оны төменде жазыңыз