ULTRASONIC LEVITATION მანქანა ARDUINO– ს გამოყენებით: 8 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:15

ძალიან საინტერესოა ჰაერში ან თავისუფალ სივრცეში მცურავი რაღაცის დანახვა, როგორიცაა უცხო კოსმოსური ხომალდები. სწორედ ეს არის გრავიტაციის საწინააღმდეგო პროექტი. ობიექტი (ძირითადად პატარა ნაჭერი ქაღალდი ან თერმოკოლი) მოთავსებულია ორ ულტრაბგერითი გადამცემს შორის, რომლებიც წარმოქმნიან ხმის ტალღებს. ობიექტი ჰაერში მიედინება ამ ტალღების გამო, რომლებიც თითქოსდა გრავიტაციის საწინააღმდეგოა.

ამ გაკვეთილში განვიხილოთ ულტრაბგერითი ლევიტაცია და ავაშენოთ ლევიტაციის მანქანა არდუინოს გამოყენებით

ნაბიჯი 1: როგორ არის ეს შესაძლებელი

იმის გასაგებად, თუ როგორ მუშაობს აკუსტიკური ლევიტაცია, თქვენ ჯერ უნდა იცოდეთ ცოტა გრავიტაციის, ჰაერისა და ხმის შესახებ. პირველ რიგში, გრავიტაცია არის ძალა, რომელიც იწვევს საგნების ერთმანეთის მოზიდვას. უზარმაზარი ობიექტი, დედამიწის მსგავსად, ადვილად იზიდავს მასთან ახლოს მყოფ საგნებს, როგორც ხეებზე ჩამოკიდებული ვაშლი. მეცნიერებს ზუსტად არ აქვთ გადაწყვეტილი რა იწვევს ამ მიმზიდველობას, მაგრამ მათ მიაჩნიათ, რომ ის ყველგან არსებობს სამყაროში.

მეორე, ჰაერი არის სითხე, რომელიც არსებითად იქცევა ისევე, როგორც სითხეები. სითხეების მსგავსად, ჰაერი შედგება მიკროსკოპული ნაწილაკებისგან, რომლებიც მოძრაობენ ერთმანეთთან მიმართებაში. ჰაერი ასევე მოძრაობს წყლის მსგავსად - სინამდვილეში, ზოგიერთი აეროდინამიკური ტესტირება ხდება წყალქვეშ, ჰაერში კი არა. აირებში შემავალი ნაწილაკები, ჰაერის შემადგენელი ნაწილაკების მსგავსად, უბრალოდ უფრო შორსაა და მოძრაობს უფრო სწრაფად ვიდრე სითხეებში შემავალი ნაწილაკები.

მესამე, ბგერა არის ვიბრაცია, რომელიც გადადის მედიუმში, გაზის, თხევადი ან მყარი ობიექტის მსგავსად. თუ ზარს დაარტყამთ, ზარი ვიბრირებს ჰაერში. ზარის ერთი მხარე გარეთ მოძრაობს, ის უბიძგებს ჰაერის მოლეკულებს მის გვერდით, ზრდის წნევას ჰაერის იმ რეგიონში. უფრო მაღალი წნევის ეს არე არის შეკუმშვა. როდესაც ზარის მხარე უკან ბრუნდება, ის მოლეკულებს შლის, ქმნის ქვედა წნევის რეგიონს, რომელსაც იშვიათობა ეწოდება. მოლეკულების ამ მოძრაობის გარეშე ბგერა ვერ იმოძრავებს, რის გამოც ვაკუუმში ხმა არ არის.

აკუსტიკური ლევიტატორი

ძირითად აკუსტიკურ ლევიტატორს აქვს ორი ძირითადი ნაწილი - გადამყვანი, რომელიც არის ვიბრაციული ზედაპირი, რომელიც ხმას გამოსცემს და რეფლექტორი. ხშირად, გადამცემსა და რეფლექტორს აქვს ჩაზნექილი ზედაპირი, რომელიც ბგერის ფოკუსირებას უწყობს ხელს. ბგერითი ტალღა გადადის გადამყვანიდან და ირეკლავს რეფლექტორს. ამ მოგზაურობის სამი ძირითადი თვისება, რომელიც ასახავს ტალღას, მას ეხმარება შეაჩეროს საგნები ჰაერში.

როდესაც ხმის ტალღა აისახება ზედაპირზე, მის შეკუმშვასა და იშვიათ რეაქციებს შორის ურთიერთქმედება იწვევს ჩარევას. შეკუმშვები, რომლებიც ხვდებიან სხვა შეკუმშვებს, აძლიერებენ ერთმანეთს, ხოლო იშვიათი რეაქციების მქონე შეკუმშვები აბალანსებენ ერთმანეთს. ზოგჯერ, ასახვა და ჩარევა შეიძლება გაერთიანდეს მდგრადი ტალღის შესაქმნელად. როგორც ჩანს, მუდმივი ტალღები ცვლის წინ და უკან ან ვიბრირებს სეგმენტებში, ვიდრე მოგზაურობს ადგილიდან მეორეზე. უძრაობის ეს ილუზია არის ის, რაც მდგარ ტალღებს აძლევს სახელს. მდგარ ხმოვან ტალღებს აქვთ განსაზღვრული კვანძები, ან მინიმალური წნევის არეები და ანტინოდები, ან მაქსიმალური წნევის არეები. დგას ტალღის კვანძები არის აკუსტიკური ლევიტაციის მიზეზი.

რეფლექტორის განთავსებით გადამცემიდან დაშორებით, აკუსტიკური ლევიტატორი ქმნის მდგარ ტალღას. როდესაც ტალღის ორიენტაცია სიმძიმის მიზიდულობის პარალელურია, მდგარი ტალღის ნაწილებს აქვთ მუდმივი ქვევით წნევა, ხოლო დანარჩენებს აქვთ მუდმივი აღმავალი წნევა. კვანძებს აქვთ ძალიან მცირე წნევა.

ასე რომ ჩვენ შეგვიძლია მოვათავსოთ პატარა საგნები იქ და ლევიტაცია

ნაბიჯი 2: საჭირო კომპონენტები

• არდუინო უნო / არდუინო ნანო ATMEGA328P
• ულტრაბგერითი მოდული HC-SR04
• L239d H- ხიდის მოდული L298
• საერთო pcb
• 7.4 ვ ბატარეა ან კვების ბლოკი
• დამაკავშირებელი მავთული.

ნაბიჯი 3: სქემის დიაგრამა

მიკროსქემის მუშაობის პრინციპი ძალიან მარტივია. ამ პროექტის მთავარი კომპონენტია Arduino, L298 საავტომობილო ავტომობილის მართვის IC და ულტრაბგერითი გადამყვანი, რომელიც მოპოვებულია ულტრაბგერითი სენსორის მოდულიდან HCSR04. საერთოდ, ულტრაბგერითი სენსორი გადასცემს სიხშირის სიგნალის აკუსტიკურ ტალღას 25 kHz– დან 50 kHz– მდე და ამ პროექტში ჩვენ ვიყენებთ HCSR04 ულტრაბგერითი გადამყვანს. ეს ულტრაბგერითი ტალღები ქმნის მდგარ ტალღებს კვანძებითა და ანტინოდებით.

ამ ულტრაბგერითი გადამყვანის მუშაობის სიხშირეა 40 kHz. ამრიგად, Arduino– ს და ამ მცირე ზომის კოდის გამოყენების მიზანია შექმნას 40KHz მაღალი სიხშირის რხევის სიგნალი ჩემი ულტრაბგერითი სენსორისთვის ან გადამყვანისთვის და ეს პულსი გამოიყენება დუელის ძრავის IC L293D (Arduino A0 & A1 ქინძისთავებიდან)) ულტრაბგერითი გადამყვანის მართვა. დაბოლოს, ჩვენ ვიყენებთ ამ მაღალი სიხშირის 40KHz რხევების სიგნალს, ისევე როგორც ულტრაბგერითი გადამყვანზე ძრავის ძაბვას მამოძრავებელი IC– ს საშუალებით (როგორც წესი, 7.4 ვ). რის შედეგადაც ულტრაბგერითი გადამყვანი აწარმოებს ხმის ტალღებს. ჩვენ ორი ტრანსფორმატორი დავდეთ პირისპირ საპირისპირო მიმართულებით ისე, რომ მათ შორის დარჩეს სივრცე. აკუსტიკური ხმოვანი ტალღები მოგზაურობენ ორ გადამცემს შორის და საშუალებას აძლევს ობიექტს ცურავდეს. გთხოვთ უყუროთ ვიდეოს. დამატებითი ინფორმაცია, ყველაფერი აღწერილია ვიდეოში

ნაბიჯი 4: გადამყვანის დამზადება

უპირველეს ყოვლისა, ჩვენ უნდა გავამყაროთ გადამცემი და მიმღები ულტრაბგერითი მოდულიდან. ასევე ამოიღეთ დამცავი საფარი და შემდეგ დაუკავშირეთ მას გრძელი მავთულები. შემდეგ განათავსეთ გადამცემი და მიმღები ერთმანეთზე, დაიმახსოვრეთ, ულტრაბგერითი გადამყვანების პოზიცია ძალიან მნიშვნელოვანია. ისინი უნდა შეხვდნენ ერთმანეთს საპირისპირო მიმართულებით, რაც ძალიან მნიშვნელოვანია და ისინი უნდა იყვნენ იმავე ხაზში, რათა ულტრაბგერითი ბგერითი ტალღები იმოძრაონ და ერთმანეთის საპირისპირო მიმართულებით გადაკვეთონ. ამისათვის გამოვიყენე ქაფის ფურცელი, თხილი და ბოტები

გთხოვთ, ნახოთ გადაღების ვიდეო უკეთესი გაგებისთვის

ნაბიჯი 5: პროგრამირება

კოდირება ძალიან მარტივია, სულ რამდენიმე სტრიქონით. ამ პატარა კოდის გამოყენებით ტაიმერისა და ფუნქციების შეწყვეტისას, ჩვენ ვაკეთებთ მაღალს ან დაბალს (0 /1) და ვქმნით 40Khz– ის მერყევი სიგნალს Arduino A0 და A1 გამომავალი ქინძისთავებისთვის.

ჩამოტვირთეთ Arduino კოდი აქედან

ნაბიჯი 6: კავშირები

შეაერთეთ ყველაფერი სქემის დიაგრამის მიხედვით

გახსოვდეთ, რომ ორივე საფუძველი ერთმანეთთან დააკავშიროთ

ნაბიჯი 7: მნიშვნელოვანი რამ და გაუმჯობესება

გადამყვანის განთავსება ძალიან მნიშვნელოვანია, ამიტომ შეეცადეთ განათავსოთ ის სათანადო მდგომარეობაში

ჩვენ შეგვიძლია ავწიოთ მხოლოდ მცირე ზომის მსუბუქი საგნები, როგორიცაა თერმოკოლი და ქაღალდი

უნდა უზრუნველყოს მინიმუმ 2 ამპერიანი დენი

შემდეგ მე შევეცადე დიდი ობიექტების ლევიტაცია, რომ მე პირველად გავზარდე არა. გადამცემებისა და მიმღებებისგან, რომლებიც არ მუშაობდნენ. შემდეგ მე შევეცადე მაღალი ძაბვა, რომელიც ასევე ვერ მოხერხდა.

წარუმატებლობები

მოგვიანებით მივხვდი, რომ მე ვერ შევძელი ამის გამო. ტრანსფორმატორების მოწყობა, თუ ჩვენ ვიყენებთ მრავალ გადამცემს, მაშინ ჩვენ უნდა ვიყოთ კოხტა სტრუქტურაში.

ნაბიჯი 8: მადლობა

ნებისმიერი ეჭვი დააკომენტარეთ ქვემოთ