Macchina per levitazione ad ultrasuoni con ARDUINO: 8 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:00

È molto interessante vedere qualcosa che fluttua nell'aria o nello spazio libero come astronavi aliene. questo è esattamente ciò di cui tratta un progetto antigravità. L'oggetto (in pratica un piccolo pezzo di carta o termocol) è posto tra due trasduttori ad ultrasuoni che generano onde sonore acustiche. L'oggetto galleggia nell'aria a causa di queste onde che sembrano antigravitazionali.

in questo tutorial, discutiamo della levitazione ultrasonica e costruiamo una macchina per levitazione usando Arduino

Passaggio 1: come è possibile?

Per capire come funziona la levitazione acustica, devi prima conoscere un po' di gravità, aria e suono. Innanzitutto, la gravità è una forza che fa sì che gli oggetti si attraggano l'un l'altro. Un oggetto enorme, come la Terra, attrae facilmente gli oggetti che gli sono vicini, come le mele appese agli alberi. Gli scienziati non hanno deciso esattamente cosa causa questa attrazione, ma credono che esista ovunque nell'universo.

In secondo luogo, l'aria è un fluido che si comporta essenzialmente allo stesso modo dei liquidi. Come i liquidi, l'aria è composta da particelle microscopiche che si muovono l'una rispetto all'altra. Anche l'aria si muove come l'acqua: infatti, alcuni test aerodinamici si svolgono sott'acqua anziché in aria. Le particelle nei gas, come quelle che compongono l'aria, sono semplicemente più distanti e si muovono più velocemente delle particelle nei liquidi.

Terzo, il suono è una vibrazione che viaggia attraverso un mezzo, come un gas, un liquido o un oggetto solido. se colpisci una campana, la campana vibra nell'aria. Quando un lato della campana si sposta, spinge le molecole d'aria accanto ad essa, aumentando la pressione in quella regione dell'aria. Questa zona di maggiore pressione è una compressione. Quando il lato della campana rientra, separa le molecole, creando una regione a pressione più bassa chiamata rarefazione. Senza questo movimento di molecole, il suono non potrebbe viaggiare, motivo per cui non c'è suono nel vuoto.

levitatore acustico

Un levitatore acustico di base ha due parti principali: un trasduttore, che è una superficie vibrante che produce il suono, e un riflettore. Spesso, il trasduttore e il riflettore hanno superfici concave per aiutare a focalizzare il suono. Un'onda sonora si allontana dal trasduttore e rimbalza sul riflettore. Tre proprietà fondamentali di questa onda viaggiante e riflettente la aiutano a sospendere gli oggetti a mezz'aria.

quando un'onda sonora si riflette su una superficie, l'interazione tra le sue compressioni e rarefazioni provoca interferenze. Le compressioni che incontrano altre compressioni si amplificano a vicenda e le compressioni che incontrano rarefazioni si bilanciano a vicenda. A volte, la riflessione e l'interferenza possono combinarsi per creare un'onda stazionaria. Le onde stazionarie sembrano spostarsi avanti e indietro o vibrare in segmenti piuttosto che viaggiare da un luogo all'altro. Questa illusione di immobilità è ciò che dà il nome alle onde stazionarie. Le onde sonore stazionarie hanno nodi definiti, o aree di pressione minima, e antinodi, o aree di pressione massima. I nodi di un'onda stazionaria sono la causa della levitazione acustica.

Posizionando un riflettore alla giusta distanza da un trasduttore, il levitatore acustico crea un'onda stazionaria. Quando l'orientamento dell'onda è parallelo alla forza di gravità, porzioni dell'onda stazionaria hanno una pressione costante verso il basso e altre hanno una pressione costante verso l'alto. I nodi hanno pochissima pressione.

così possiamo posizionare piccoli oggetti lì e levitare

Passaggio 2: componenti necessari

• Arduino Uno / Arduino Nano ATMEGA328P
• Modulo a ultrasuoni HC-SR04
• L239d Modulo ponte ad H L298
• PCB comune
• Batteria da 7,4 V o alimentatore
• Cavo di collegamento.

Passaggio 3: schema elettrico

il principio di funzionamento del circuito è molto semplice. Il componente principale di questo progetto è un Arduino, un circuito integrato di guida del motore L298 e un trasduttore a ultrasuoni raccolti dal modulo del sensore a ultrasuoni HCSR04. Generalmente, il sensore ad ultrasuoni trasmette un'onda acustica di un segnale di frequenza tra 25khz e 50 kHz, e in questo progetto, stiamo usando il trasduttore ultrasonico HCSR04. Queste onde ultrasoniche creano le onde stazionarie con nodi e antinodi.

la frequenza di lavoro di questo trasduttore ad ultrasuoni è di 40 kHz. Quindi, lo scopo dell'utilizzo di Arduino e di questo piccolo pezzo di codice è generare un segnale di oscillazione ad alta frequenza a 40 KHz per il mio sensore o trasduttore a ultrasuoni e questo impulso viene applicato all'ingresso del driver del motore duello IC L293D (dai pin Arduino A0 e A1) per pilotare il trasduttore ultrasonico. Infine, applichiamo questo segnale di oscillazione ad alta frequenza 40KHz insieme alla tensione di guida attraverso l'IC di guida (tipicamente 7.4v) sul trasduttore ad ultrasuoni. Come risultato del quale il trasduttore ultrasonico produce onde sonore acustiche. Abbiamo posizionato due trasduttori uno di fronte all'altro nella direzione opposta in modo tale da lasciare un po' di spazio tra di loro. Le onde sonore acustiche viaggiano tra due trasduttori e consentono all'oggetto di galleggiare. Guarda il video per. Maggiori informazioni tutto spiegato in quel video

Passaggio 4: realizzare il trasduttore

Per prima cosa dobbiamo dissaldare il trasmettitore e il ricevitore dal modulo ad ultrasuoni. Rimuovere anche la copertura protettiva, quindi collegare i cavi lunghi ad essa. Quindi posizionare il trasmettitore e il ricevitore uno sopra l'altro ricordare, la posizione dei trasduttori ad ultrasuoni è molto importante. Dovrebbero essere rivolti l'uno verso l'altro nella direzione opposta, il che è molto importante e dovrebbero essere nella stessa linea in modo che le onde sonore ultrasoniche possano viaggiare e intersecarsi in direzioni opposte. Per questo ho usato fogli di schiuma, noci e bot

Si prega di guardare il video di realizzazione per una migliore comprensione

Passaggio 5: programmazione

La codifica è molto semplice, solo di poche righe. Usando questo piccolo codice con l'aiuto di un timer e delle funzioni di interruzione, stiamo facendo alto o basso (0 / 1) e generando un segnale oscillante di 40Khz ai pin di uscita A0 e A1 di Arduino.

scarica il codice Arduino da qui

Passaggio 6: connessioni

collegare tutto secondo lo schema elettrico

ricordati di collegare entrambi i terreni insieme

Passaggio 7: cose importanti e miglioramenti

Il posizionamento del trasduttore è molto importante, quindi cerca di posizionarlo nella posizione corretta

Possiamo sollevare solo piccoli pezzi di oggetti leggeri come termocol e carta

Dovrebbe fornire almeno 2 amp di corrente

Successivamente ho provato a far levitare oggetti grandi per prima cosa ho aumentato il no. Di trasmettitori e ricevitori che non funzionavano. Quindi dopo ho provato con l'alta tensione anche questo non è riuscito.

Miglioramenti

Più tardi ho capito di aver fallito a causa del. Disposizione dei trasduttori Se usiamo più trasmettitori allora dovremmo allearci in una struttura Curvy.

Passaggio 8: grazie

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