دستگاه ULTRASONIC LEVITATION با استفاده از ARDUINO: 8 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:52

دیدن چیزی که در هوا یا فضای آزاد شناور است مانند سفینه های فضایی بسیار جالب است. این دقیقاً همان چیزی است که یک پروژه ضد جاذبه در مورد آن صحبت می کند. این شیء (اساساً یک تکه کاغذ یا ترموکول کوچک) بین دو مبدل اولتراسونیک قرار دارد که امواج صوتی تولید می کنند. این جسم به دلیل این امواج که به نظر می رسد ضد جاذبه هستند در هوا شناور می شود.

در این آموزش ، اجازه دهید در مورد لیفت اولتراسونیک بحث کنیم و اجازه دهید با استفاده از آردوینو یک ماشین تراوش ایجاد کنیم

مرحله 1: چگونه این امکان پذیر است

برای درک نحوه عملکرد صوت صوتی ، ابتدا باید کمی در مورد جاذبه ، هوا و صدا بدانید. اول اینکه گرانش نیرویی است که باعث می شود اجسام یکدیگر را جذب کنند. یک جسم عظیم ، مانند زمین ، به راحتی اشیاء نزدیک به خود را مانند سیب های آویزان از درختان جذب می کند. دانشمندان به طور دقیق تصمیم نگرفته اند که چه چیزی باعث این جاذبه می شود ، اما معتقدند که در همه جای جهان وجود دارد.

دوم ، هوا سیالی است که اساساً مانند مایعات رفتار می کند. مانند مایعات ، هوا از ذرات میکروسکوپی تشکیل شده است که نسبت به یکدیگر حرکت می کنند. هوا نیز مانند آب حرکت می کند - در واقع ، برخی آزمایش های آیرودینامیکی به جای هوا در زیر آب انجام می شود. ذرات موجود در گازها ، مانند ذرات تشکیل دهنده هوا ، به سادگی دورتر از یکدیگر هستند و سریعتر از ذرات موجود در مایعات حرکت می کنند.

سوم ، صدا یک ارتعاش است که از طریق یک محیط مانند گاز ، مایع یا جسم جامد حرکت می کند. اگر زنگ بزنید ، زنگ در هوا تکان می خورد. با حرکت یک طرف زنگوله ، مولکول های هوا را در کنار خود فشار می دهد و فشار را در آن ناحیه از هوا افزایش می دهد. این ناحیه با فشار بیشتر فشاری است. همانطور که طرف زنگ به عقب حرکت می کند ، مولکول ها را از هم جدا می کند و ناحیه ای با فشار کمتر ایجاد می کند که به آن نازک شدن می گویند. بدون این حرکت مولکولها ، صدا نمی تواند حرکت کند ، به همین دلیل صدایی در خلا وجود ندارد.

لویتیتور آکوستیک

یک مبدل صوتی اصلی دارای دو قسمت اصلی است - مبدل ، که یک سطح ارتعاشی است که صدا را تولید می کند و یک بازتابنده. اغلب ، مبدل و بازتابنده دارای سطوح مقعر هستند که به تمرکز صدا کمک می کند. موج صوتی از مبدل خارج شده و از بازتابنده خارج می شود. سه ویژگی اصلی این حرکت ، بازتاب موج به آن کمک می کند تا اجسام را در هوا معلق کند.

هنگامی که یک موج صوتی از سطح منعکس می شود ، تعامل بین فشرده سازی ها و عوارض نادر باعث ایجاد تداخل می شود. فشرده سازی هایی که با فشرده سازی های دیگر ملاقات می کنند ، یکدیگر را تقویت می کنند و فشاری که با عوارض نادر برخورد می کند ، یکدیگر را متعادل می کند. گاهی اوقات ، بازتاب و تداخل می توانند با هم ترکیب شده و موجی ثابت ایجاد کنند. به نظر می رسد که امواج ایستاده به جای اینکه از مکانی به مکان دیگر حرکت می کنند ، به عقب و جلو حرکت می کنند یا در بخش هایی ارتعاش می کنند. این توهم سکون همان چیزی است که به موج های ایستاده نام می دهد. امواج صوتی ایستاده دارای گره ها ، یا مناطق با حداقل فشار ، و ضد گره ها ، یا مناطق حداکثر فشار هستند. گره های موج ایستاده به دلیل شناوری صوتی هستند.

با قرار دادن یک بازتابنده در فاصله مناسب از مبدل ، دستگاه شناور صوتی یک موج ایستاده ایجاد می کند. وقتی جهت موج با کشش جاذبه موازی باشد ، بخشهایی از موج ایستاده دارای فشار رو به پایین ثابت و برخی دیگر دارای فشار رو به بالا هستند. گره ها فشار بسیار کمی دارند.

بنابراین ما می توانیم اجسام کوچکی را در آنجا قرار دهیم و از آن بیرون برویم

مرحله 2: اجزای مورد نیاز

• آردوینو اونو / آردوینو نانو ATMEGA328P
• ماژول اولتراسونیک HC-SR04
• L239d ماژول H-Bridge L298
• pcb رایج
• باتری 7.4 ولت یا منبع تغذیه
• سیم اتصال.

مرحله 3: نمودار مدار

اصل کار مدار بسیار ساده است. جزء اصلی این پروژه یک آردوینو ، L298 موتور رانندگی IC و مبدل اولتراسونیک است که از ماژول سنسور اولتراسونیک HCSR04 جمع آوری شده است. به طور کلی ، سنسور اولتراسونیک یک موج صوتی از یک سیگنال فرکانسی بین 25 کیلوهرتز تا 50 کیلوهرتز را منتقل می کند و در این پروژه ، ما از مبدل اولتراسونیک HCSR04 استفاده می کنیم. این امواج مافوق صوت باعث ایجاد امواج ایستاده با گره ها و پاد گره ها می شود.

فرکانس کار این مبدل اولتراسونیک 40 کیلوهرتز است. بنابراین ، هدف از استفاده از آردوینو و این قطعه کد کوچک ، ایجاد یک سیگنال نوسان با فرکانس بالای 40 کیلوهرتز برای سنسور یا مبدل اولتراسونیک من است و این پالس به ورودی راننده موتور دوئل IC L293D (از پین های آردوینو A0 و A1) برای هدایت مبدل اولتراسونیک. در نهایت ، ما این سیگنال نوسان 40KHz با فرکانس بالا همراه با ولتاژ رانندگی از طریق IC رانندگی (معمولاً 7.4v) را روی مبدل اولتراسونیک اعمال می کنیم. در نتیجه مبدل اولتراسونیک امواج صوتی تولید می کند. ما دو مبدل را رو به رو در جهت مخالف قرار دادیم به گونه ای که فاصله ای بین آنها باقی مانده است. امواج صوتی بین دو مبدل حرکت می کنند و به جسم اجازه شناور می دهند. لطفاً فیلم را تماشا کنید. اطلاعات بیشتر همه چیز در آن ویدئو توضیح داده شده است

مرحله 4: ساخت مبدل

ابتدا باید فرستنده و گیرنده را از ماژول اولتراسونیک جدا کنیم. همچنین پوشش محافظ را بردارید و سپس سیمهای بلند را به آن وصل کنید. سپس فرستنده و گیرنده را روی هم قرار دهید به یاد داشته باشید ، موقعیت مبدل های اولتراسونیک بسیار مهم است. آنها باید در جهت مخالف یکدیگر قرار بگیرند که بسیار مهم است و باید در یک خط باشند تا امواج صوتی اولتراسونیک بتوانند در جهت مخالف یکدیگر حرکت کرده و یکدیگر را قطع کنند. برای این کار از ورق فوم ، مهره و ربات استفاده کردم

لطفاً برای درک بهتر فیلم ساخت را تماشا کنید

مرحله 5: برنامه نویسی

برنامه نویسی بسیار ساده است ، فقط چند خط دارد. با استفاده از این کد کوچک با کمک یک تایمر و توابع وقفه ، ما در حال افزایش یا پایین (0 /1) هستیم و یک سیگنال نوسان 40 کیلوهرتز را به پین های خروجی آردوینو A0 و A1 تولید می کنیم.

کد آردوینو را از اینجا بارگیری کنید

مرحله 6: اتصالات

همه چیز را مطابق نمودار مدار متصل کنید

به یاد داشته باشید که هر دو زمینه را به هم متصل کنید

مرحله 7: موارد مهم و پیشرفت ها

قرار دادن مبدل بسیار مهم است ، بنابراین سعی کنید آن را در موقعیت مناسب قرار دهید

ما فقط می توانیم قطعات کوچکی از اشیاء سبک مانند ترموکول و کاغذ را بلند کنیم

باید حداقل جریان 2 آمپر را تأمین کند

در مرحله بعد سعی کردم اجسام بزرگ را بیرون بکشم و ابتدا شماره را افزایش دهم. از فرستنده ها و گیرنده هایی که کار نمی کردند. بنابراین در مرحله بعد با ولتاژ بالا امتحان کردم که نیز شکست خورد.

نتایج بدیع

بعداً فهمیدم که به دلیل آن شکست خوردم. اگر از فرستنده های متعدد استفاده می کنیم ، ترتیب مبدل ها را باید در یک ساختار منحنی تنظیم کنیم.

مرحله هشتم: با تشکر

هر گونه شک و تردید آن را در زیر کامنت کنید