Màquina de LEVITACIÓ ULTRASONNICA que utilitza ARDUINO: 8 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:11

És molt interessant veure alguna cosa surant a l’aire o a l’espai lliure com naus espacials alienígenes. d'això es tracta exactament d'un projecte contra la gravetat. L'objecte (bàsicament un petit tros de paper o termocol) es col·loca entre dos transductors d'ultrasons que generen ones sonores acústiques. L’objecte sura a l’aire a causa d’aquestes ones que semblen antigravitàries.

en aquest tutorial, analitzem la levitació per ultrasons i construïm una màquina de levitació amb Arduino

Pas 1: Com és possible això?

Per entendre com funciona la levitació acústica, primer heu de saber una mica sobre la gravetat, l’aire i el so. En primer lloc, la gravetat és una força que fa que els objectes s’atraguin mútuament. Un objecte enorme, com la Terra, atrau fàcilment objectes que hi són a prop, com pomes penjades dels arbres. Els científics no han decidit exactament què causa aquesta atracció, però creuen que existeix a tot arreu de l’univers.

En segon lloc, l’aire és un fluid que es comporta essencialment de la mateixa manera que ho fan els líquids. Igual que els líquids, l’aire està format per partícules microscòpiques que es mouen les unes amb les altres. L’aire també es mou com fa l’aigua; de fet, algunes proves aerodinàmiques tenen lloc sota l’aigua en lloc de fer-ho a l’aire. Les partícules dels gasos, com les que formen l’aire, estan simplement més allunyades i es mouen més ràpidament que les partícules dels líquids.

En tercer lloc, el so és una vibració que viatja a través d’un mitjà, com un gas, un líquid o un objecte sòlid. si toques una campana, la campana vibra a l’aire. A mesura que es mou un costat de la campana, empeny les molècules d’aire al seu costat, augmentant la pressió en aquesta regió de l’aire. Aquesta àrea de pressió més alta és una compressió. A mesura que el lateral de la campana torna a endinsar-se, estira les molècules, creant una regió de pressió inferior anomenada raretat. Sense aquest moviment de molècules, el so no podria viatjar, per això no hi ha so al buit.

levitador acústic

Un levitador acústic bàsic té dues parts principals: un transductor, que és una superfície vibrant que emet el so, i un reflector. Sovint, el transductor i el reflector tenen superfícies còncaves per ajudar a enfocar el so. Una ona sonora s’allunya del transductor i fa saltar del reflector. Tres propietats bàsiques d’aquest moviment d’ones reflectants l’ajuden a suspendre objectes a l’aire.

quan una ona sonora es reflecteix en una superfície, la interacció entre les seves compressions i les seves rarefaccions provoca interferències. Les compressions que es troben amb altres compressions s’amplifiquen, i les que compleixen amb les rarefaccions s’equilibren entre elles. De vegades, la reflexió i la interferència es poden combinar per crear una ona estacionària. Les ones estacionàries semblen desplaçar-se cap endavant o enrere o vibrar en segments en lloc de viatjar d’un lloc a un altre. Aquesta il·lusió de quietud és el que dóna nom a les ones estacionàries. Les ones sonores estacionàries tenen nodes definits o zones de pressió mínima i antinodes o zones de pressió màxima. Els nodes d’una ona estacionària són la causa de la levitació acústica.

En col·locar un reflector a la distància adequada d’un transductor, el levitador acústic crea una ona estacionària. Quan l'orientació de l'ona és paral·lela a l'estirada de la gravetat, les porcions de l'ona estacionària tenen una pressió constant cap avall i d'altres tenen una pressió ascendent constant. Els nodes tenen molt poca pressió.

de manera que hi podem col·locar objectes petits i levitar

Pas 2: components necessaris

• Arduino Uno / Arduino Nano ATMEGA328P
• Mòdul d'ultrasons HC-SR04
• L239d Mòdul de pont H L298
• PCB comú
• Bateria de 7.4v o font d'alimentació
• Cable de connexió.

Pas 3: diagrama del circuit

el principi de funcionament del circuit és molt senzill. El component principal d’aquest projecte és un circuit Arduino, un motor L298 i un transductor d’ultrasons recollit al mòdul del sensor d’ultrasons HCSR04. En general, el sensor d'ultrasons transmet una ona acústica d'un senyal de freqüència entre 25 kHz a 50 kHz i, en aquest projecte, estem utilitzant un transductor d'ultrasons HCSR04. Aquestes ones ultrasòniques produeixen les ones estacionàries amb nodes i antinodes.

la freqüència de treball d’aquest transductor d’ultrasons és de 40 kHz. Per tant, el propòsit d’utilitzar Arduino i aquest petit fragment de codi és generar un senyal d’oscil·lació d’alta freqüència a 40 KHz per al meu sensor o transductor ultrasònic i aquest pols s’aplica a l’entrada del controlador de motor duel IC L293D (dels pins Arduino A0 i A1) per accionar el transductor d'ultrasons. Finalment, apliquem aquest senyal d’oscil·lació a 40 KHz d’alta freqüència juntament amb el voltatge de conducció mitjançant IC de conducció (normalment 7,4 v) al transductor d’ultrasons. Com a resultat, el transductor d'ultrasons produeix ones sonores acústiques. Vam col·locar dos transductors cara a cara en sentit contrari de manera que quedés una mica d’espai entre ells. Les ones sonores acústiques viatgen entre dos transductors i permeten que l’objecte suri. Mireu el vídeo de. Més informació, tot el que s’explica en aquest vídeo

Pas 4: fabricació del transductor

Primer hem de dessoldar el transmissor i el receptor del mòdul d'ultrasons. Traieu també la coberta protectora i, a continuació, connecteu-hi cables llargs. A continuació, col·loqueu el transmissor i el receptor un sobre l’altre. Recordeu que la posició dels transductors d’ultrasons és molt important. S’han d’enfrontar en direcció contrària, cosa que és molt important i han d’estar en la mateixa línia perquè les ones de so ultrasòniques puguin viatjar i creuar-se en direccions oposades. Per a això he utilitzat làmines d'escuma, fruits secs i bots

Mireu el vídeo de creació per a una millor comprensió

Pas 5: programació

La codificació és molt simple, només de poques línies. Utilitzant aquest petit codi amb l’ajut d’un temporitzador i funcions d’interrupció, obtenim un valor alt o baix (0/1) i generem un senyal oscil·lant de 40 Khz als pins de sortida Arduino A0 i A1.

descarregueu el codi Arduino des d’aquí

Pas 6: connexions

connecteu-ho tot segons el diagrama del circuit

recordeu connectar els dos terrenys junts

Pas 7: coses importants i millores

La ubicació del transductor és molt important, així que intenteu col·locar-lo en una posició adequada

Només podem aixecar petites peces d’objectes lleugers com el termocol i el paper

Ha de proporcionar una intensitat mínima de 2 amperis

A continuació, vaig provar de levitar objectes grans perquè primer augmentés el no. De transmissors i receptors que no funcionaven. Així que el següent he provat amb això també ha fallat.

Impromptes

Més tard vaig entendre que vaig fallar a causa del. Disposició dels transductors si fem servir diversos transmissors, hauríem de formar una estructura Curvy.

Pas 8: gràcies

Qualsevol dubte Comenteu-ho a continuació