מכונת הרמה אולטרסונית באמצעות ARDUINO: 8 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:12

מאוד מעניין לראות משהו צף באוויר או שטח פנוי כמו חלליות זרות. בדיוק על זה מדובר בפרויקט נגד כבידה. האובייקט (בעצם פיסת נייר קטנה או תרמוקל) ממוקם בין שני מתמרים קוליים המייצרים גלי קול אקוסטיים. האובייקט צף באוויר בגלל הגלים האלה שנראים כבעלי אנטי כבידה.

במדריך זה, בואו נדון בריחוף הקולי ובוא נבנה מכונת ריחוף באמצעות Arduino

שלב 1: איך זה אפשרי

כדי להבין כיצד פועלת ריחוף אקוסטי, תחילה עליך לדעת מעט על כוח הכבידה, האוויר והצליל. ראשית, כוח הכבידה הוא כוח שגורם לאובייקטים למשוך זה את זה. עצם עצום, כמו כדור הארץ, מושך אליו בקלות עצמים הקרובים אליו, כמו תפוחים שתלויים על עצים. מדענים לא החליטו בדיוק מה גורם המשיכה הזו, אבל הם מאמינים שהיא קיימת בכל מקום ביקום.

שנית, האוויר הוא נוזל המתנהג בעצם כמו נוזלים. בדומה לנוזלים, האוויר עשוי מחלקיקים מיקרוסקופיים הנעים ביחס אחד לשני. אוויר גם זז כמו מים - למעשה, כמה בדיקות אווירודינמיות מתקיימות מתחת למים במקום באוויר. החלקיקים בגזים, כמו אלה שמרכיבים אוויר, פשוט רחוקים זה מזה ומתנועעים מהר יותר מהחלקיקים בנוזלים.

שלישית, הצליל הוא רטט שעובר במדיום, כמו גז, נוזל או אובייקט מוצק. אם אתה מכה בפעמון, הפעמון רוטט באוויר. כאשר צד אחד של הפעמון זז החוצה, הוא דוחף את מולקולות האוויר שלצידו, ומגביר את הלחץ באזור זה של האוויר. אזור זה של לחץ גבוה יותר הוא דחיסה. כשהצד של הפעמון חוזר פנימה, הוא מפרק את המולקולות זו מזו, ויוצר אזור בלחץ נמוך יותר הנקרא rarefaction. ללא תנועת מולקולות זו, הצליל לא יכול היה לנוע, ולכן אין קול בחלל ריק.

ריח אקוסטי

למרח אקוסטי בסיסי יש שני חלקים עיקריים - מתמר, שהוא משטח רוטט שמוציא את הצליל, ומחזיר אור. לעתים קרובות, למתמר ולמחזיר יש משטחים קעורים המסייעים במיקוד הצליל. גל קול מתרחק מהמתמר ומקפיץ את הרפלקטור. שלוש מאפיינים בסיסיים של הגל המשקף הזה מסייעים לו לתלות עצמים באוויר.

כאשר גל קול משתקף מחוץ למשטח, האינטראקציה בין הדחיסות שלו לבין הפגיעות הנדירות גורמת להפרעות. דחיסות העומדות בדחיסות אחרות מעצימות זו את זו, ודחיסות העונות על פעולות נדירות מאזנות זו את זו. לפעמים השתקפות והתערבות יכולים לשלב וליצור גל עומד. נראה שגלים עומדים נעים קדימה ואחורה או רוטטים בקטעים ולא נוסעים ממקום למקום. אשליה של דממה היא זו שנותנת לגלים העומדים את שמם. גלי קול עומדים מכילים צמתים, או אזורים של לחץ מינימלי, ואנטי -אונות, או אזורים של לחץ מקסימלי. צמתים של גל עומד הם הסיבה לריחוף אקוסטי.

על ידי הצבת רפלקטור במרחק הנכון מהמתמר, מרחף האקוסטי יוצר גל עומד. כאשר כיוון הגל מקביל למשיכת הכבידה, לחלקים מהגל העומד יש לחץ כלפי מטה קבוע כלפי מטה ולאחרים יש לחץ קבוע כלפי מעלה. לצמתים יש מעט מאוד לחץ.

כדי שנוכל למקם שם חפצים קטנים ולרחף

שלב 2: דרושים רכיבים

• Arduino Uno / Arduino Nano ATMEGA328P
• מודול אולטרסאונד HC-SR04
• מודול L239d H-Bridge L298
• PCB נפוץ
• סוללה 7.4v או ספק כוח
• חיבור חוט.

שלב 3: תרשים מעגלים

עקרון העבודה של המעגל פשוט מאוד. המרכיב העיקרי בפרויקט זה הוא Arduino, L298 מנוע IC, ומתמר קולי שנאסף ממודול החיישן הקולי HCSR04. באופן כללי, החיישן האולטרסוני משדר גל אקוסטי של אות תדר בין 25 קילו -הרץ ל -50 קילו -הרץ, ובפרויקט זה אנו משתמשים במתמר אולטרסוני HCSR04. גלי אולטרסאונד אלה יוצרים את הגלים העומדים עם צמתים ואנטי -צונים.

תדר העבודה של מתמר אולטרסוני זה 40 קילוהרץ. אם כן, מטרת השימוש בארדואינו ובקטע הקוד הקטן הזה היא ליצור אות תנודה בתדר גבוה של 40KHz לחיישן או למתמר הקולי שלי והדופק הזה מופעל על הקלט של נהג הדו-קרב IC L293D (מסיכות A0 ו- A1 Arduino) להנעת המתמר האולטראסוני. לבסוף, אנו מיישמים את אות התנודה בתדר גבוה של 40KHz יחד עם מתח הנעה באמצעות נהיגה IC (בדרך כלל 7.4v) על המתמר הקולי. כתוצאה מכך מתמר קולי מייצר גלי קול אקוסטיים. הצבנו שני מתמרים פנים אל פנים בכיוון ההפוך בצורה כזאת שנשאר קצת מקום ביניהם. גלי קול אקוסטיים נעים בין שני מתמרים ומאפשרים לאובייקט לצוף. אנא צפה בוידאו עבור. מידע נוסף כל מה שמוסבר בסרטון ההוא

שלב 4: הכנת המתמר

ראשית עלינו להסיר את המשדר והמקלט מהמודול הקולי. הסר גם את מכסה המגן ולאחר מכן חבר אליו חוטים ארוכים. לאחר מכן הנח את המשדר והמקלט אחד על השני זכור, המיקום של מתמרים קולי חשוב מאוד. הם צריכים לעמוד זה מול זה בכיוון ההפוך וזה מאוד חשוב והם צריכים להיות באותו קו, כך שגלי קול קולי יכולים לנוע ולהצטלב זה בזה בכיוונים מנוגדים. לשם כך השתמשתי בדף קצף, אגוזים ובוטים

אנא צפה בסרטון ההכנה להבנה טובה יותר

שלב 5: תכנות

הקידוד פשוט מאוד, רק מכמה שורות. בעזרת הקוד הקטן הזה בעזרת טיימר ופונקציות הפרעה, אנו מייצרים גבוה או נמוך (0 /1) ומייצרים אות נדנוד של 40Khz לסיכות פלט Arduino A0 ו- A1.

הורד את קוד Arduino מכאן

שלב 6: חיבורים

חבר הכל לפי תרשים המעגלים

זכור לחבר את שני השטח יחד

שלב 7: דברים ושיפורים חשובים

המיקום של המתמר הוא מאוד חשוב אז נסה למקם אותו ביציבה נכונה

אנו יכולים להרים רק חתיכות קטנות של חפצים קלים כמו תרמוקל ונייר

אמור לספק זרם של לפחות 2 אמפר

לאחר מכן ניסיתי לרחף חפצים גדולים בשביל זה קודם כל אני מגדיל את המספר. על משדרים ומקלטים שלא פעלו. אז הבא ניסיתי עם מתח גבוה שגם זה נכשל.

מנחות

מאוחר יותר הבנתי שאני נכשל בגלל. סידור מתמרים אם אנו משתמשים במספר משדרים אז עלינו לחיות במבנה Curvy.

שלב 8: תודה

כל ספק הגיב להלן