Ultrasonik levitatsiya mashinasi ARDUINO yordamida: 8 qadam (rasmlar bilan)

2025 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2025-01-23 15:14

Havoda suzayotgan narsani yoki begona kosmik kemalar kabi bo'sh joyni ko'rish juda qiziq. gravitatsiyaga qarshi loyiha aynan shu haqida. Ob'ekt (asosan kichik qog'oz yoki termokol) akustik tovush to'lqinlarini hosil qiluvchi ikkita ultratovushli o'tkazgichlar orasiga joylashtirilgan. Gravitatsiyaga qarshi bo'lgan bu to'lqinlar tufayli ob'ekt havoda suzadi.

Ushbu qo'llanmada ultratovushli levitatsiyani muhokama qilamiz va Arduino yordamida levitatsiya mashinasini quramiz

1 -qadam: Bu qanday mumkin

Akustik levitatsiya qanday ishlashini tushunish uchun siz avval tortishish kuchi, havo va tovush haqida bir oz ma'lumotga ega bo'lishingiz kerak. Birinchidan, tortishish - bu jismlarning bir -birini o'ziga jalb qilishiga olib keladigan kuch. Er kabi ulkan ob'ekt, daraxtlarga osilgan olma kabi, o'ziga yaqin bo'lgan narsalarni osongina o'ziga tortadi. Olimlar bu diqqatga sazovor narsaga nima sabab bo'lganini aniq aytishmagan, lekin ular bu koinotning hamma joyida borligiga ishonishadi.

Ikkinchidan, havo - bu suyuqlik kabi o'zini tutadigan suyuqlikdir. Suyuqliklar singari, havo ham mikroskopik zarrachalardan iborat bo'lib, ular bir -biriga nisbatan harakatlanadi. Havo ham xuddi suv kabi harakat qiladi - ba'zi aerodinamik sinovlar havoda emas, balki suv ostida o'tkaziladi. Gazlar tarkibidagi zarrachalar, xuddi havoni tashkil etuvchi kabi, bir -biridan uzoqroq va suyuqlikdagi zarrachalarga qaraganda tezroq harakatlanadi.

Uchinchidan, tovush - bu gaz, suyuqlik yoki qattiq jism kabi muhit orqali o'tadigan tebranish. agar siz qo'ng'iroq qilsangiz, qo'ng'iroq havoda titraydi. Qo'ng'iroqning bir tomoni chiqib ketganda, u yonidagi havo molekulalarini itarib, havoning o'sha mintaqasidagi bosimni oshiradi. Bu yuqori bosimli maydon siqilishdir. Qo'ng'iroqning yon tomoni orqaga qaytsa, u molekulalarni bir-biridan ajratib olib, kamdan-kam bosimli hududni hosil qiladi. Molekulalarning bu harakatisiz tovush harakat qila olmasdi, shuning uchun vakuumda tovush yo'q.

akustik levitator

Asosiy akustik levitator ikkita asosiy qismdan iborat - transduser, bu tovush chiqaradigan tebranuvchi sirt va reflektor. Ko'pincha, transduser va reflektor tovushni diqqatni jamlashga yordam beradigan konkav yuzalarga ega. Ovoz to'lqini transduserdan uzoqlashadi va reflektordan sakraydi. Bu sayohatning uchta asosiy xususiyati to'lqinni aks ettirib, havodagi ob'ektlarni to'xtatishga yordam beradi.

tovush to'lqini sirtdan aks etganda, uning siqilishlari va kam uchraydigan qismlari orasidagi o'zaro ta'sir shovqinni keltirib chiqaradi. Boshqa siqilishlarga mos keladigan siqilishlar bir -birini kuchaytiradi va kam uchraydigan qismlarga mos keladigan siqilishlar bir -birini muvozanatlashtiradi. Ba'zida aks ettirish va aralashish birlashib, to'lqin hosil qiladi. Turg'un to'lqinlar joydan joyga sayohat qilishdan ko'ra, oldinga va orqaga siljiydi yoki segmentlarda tebranadi. Bu turg'unlik illyuziyasi turg'un to'lqinlarga o'z nomini beradi, turg'un tovush to'lqinlari aniqlangan tugunlarga yoki minimal bosim maydonlariga, antinodlarga yoki maksimal bosim maydonlariga ega. Turg'un to'lqin tugunlari akustik levitatsiyaga sabab bo'ladi.

Reflektorni transduserdan to'g'ri masofada joylashtirib, akustik levitator tik to'lqin hosil qiladi. To'lqinning yo'nalishi tortishish kuchiga parallel bo'lsa, turgan to'lqinning bir qismi doimiy pastga, boshqalari esa yuqoriga qarab doimiy bosimga ega. Tugunlar juda kam bosimga ega.

shuning uchun biz u erda kichik narsalarni joylashtiramiz va ko'taramiz

2 -qadam: kerakli komponentlar

• Arduino Uno / Arduino Nano ATMEGA328P
• Ultrasonik modul HC-SR04
• L239d H-ko'prigi moduli L298
• Umumiy kompyuter
• 7.4v batareya yoki quvvat manbai
• Ulanish simlari.

3 -qadam: O'chirish diagrammasi

sxemaning ishlash printsipi juda oddiy. Loyihaning asosiy komponenti - Arduino, L298 dvigatelli IC va ultratovushli HCSR04 sensori modulidan yig'ilgan ultratovushli transduser. Umuman olganda, ultratovush sensori 25 kHz dan 50 kHz gacha bo'lgan chastotali signalning akustik to'lqinini uzatadi va biz ushbu loyihada HCSR04 ultratovushli transduserdan foydalanmoqdamiz. Bu ultrasonik to'lqinlar to'lqinlarni tugunlar va antinodlar bilan hosil qiladi.

Bu ultratovush o'tkazgichning ish chastotasi 40 kHz. Shunday qilib, Arduino va bu kichik koddan foydalanishning maqsadi ultratovush sensori yoki transduserim uchun 40 kHz yuqori chastotali tebranish signalini ishlab chiqarishdir va bu zarba duel motorli haydovchi IC L293D (Arduino A0 va A1 pinlaridan)) ultratovushli transduserni haydash uchun. Nihoyat, biz bu yuqori chastotali 40KHz tebranish signalini ultratovushli transduserda haydash IC (odatda 7.4v) orqali haydash kuchlanishi bilan birga qo'llaymiz. Natijada ultratovushli transduser akustik tovush to'lqinlarini chiqaradi. Biz ikkita transduserni qarama -qarshi tomonga shunday joylashtirdikki, ular orasida bo'sh joy qoladi. Akustik tovush to'lqinlari ikkita o'tkazgich o'rtasida harakat qiladi va ob'ektni suzishga imkon beradi. Qo'shimcha ma'lumot bu videoda hamma narsa tasvirlangan

4 -qadam: Transduserni tayyorlash

Birinchidan, biz uzatuvchi va qabul qilgichni ultrasonik moduldan olib tashlashimiz kerak. Bundan tashqari, himoya qopqog'ini olib tashlang va uzun simlarni ulang. Keyin transmitter va qabul qilgichni bir -birining ustiga qo'ying, esda tuting, ultratovushli transduserlarning joylashuvi juda muhim. Ular bir -biriga qarama -qarshi tomonda turishi kerak, bu juda muhim va ular bir chiziqda bo'lishi kerak, shunda ultrasonik tovush to'lqinlari bir -birini qarama -qarshi yo'nalishda kesib o'tishi mumkin. Buning uchun men ko'pikli choyshab, yong'oq va botlardan foydalanardim

Iltimos, yaxshiroq tushunish uchun videoni tomosha qiling

5 -qadam: Dasturlash

Kodlash juda oddiy, bir necha satrdan iborat. Bu kichik kodni taymer va uzilish funktsiyalari yordamida biz yuqori yoki past (0/1) qilib, Arduino A0 va A1 chiqish pimlariga 40 Gts chastotali tebranish signalini ishlab chiqaramiz.

Arduino kodini bu erdan yuklab oling

6 -qadam: ulanishlar

hamma narsani sxemaga muvofiq ulang

ikkala asosni bir -biriga bog'lashni unutmang

7 -qadam: muhim narsalar va yaxshilanishlar

Transduserni joylashtirish juda muhim, shuning uchun uni to'g'ri joylashishga harakat qiling

Biz faqat kichik o'lchamdagi engil narsalarni, masalan, termokol va qog'ozni ko'tarishimiz mumkin

Kamida 2 amperlik tokni ta'minlashi kerak

Keyin men katta ob'ektlarni ko'tarishga harakat qildim, buning uchun birinchi navbatda "yo'q" ni oshirdim. Ishlamaydigan uzatuvchi va qabul qiluvchilar haqida. Shunday qilib, keyingi bosqichda men yuqori kuchlanish bilan harakat qildim, bu ham muvaffaqiyatsiz tugadi.

Namunalar

Keyinchalik men muvaffaqiyatsizlikka uchraganimni tushundim. Agar biz bir nechta transmitterlardan foydalansak, transduserlarning joylashuvi, biz egri chiziqli tuzilishga ega bo'lishimiz kerak.

8 -qadam: Rahmat

Har qanday shubha bo'lsa, quyida izoh bering