КАК СДЕЛАТЬ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛЕВИТАЦИИ

     простые интересные РАДИОСХЕМЫ сделанные своими руками


» ПОИСК СХЕМ


» РАДИОБЛОГИ
Мигалка на большую мощность самая простая
Подставки под динамики (стойки под акустические системы)
Изготовление печатных плат на ЧПУ
Какую температуру выдерживают радиодетали - испытание на нагрев
Долговечность керамических, танталовых и электролитических конденсаторов
Самодельный кодовый замок с одной кнопкой
Проверка жидкокристаллического дисплея 1602 (HD44780)
ЭВМ «Таймыр»


Радиосхемы » Схемы и поделки

КАК СДЕЛАТЬ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛЕВИТАЦИИ

      

Если хотите поэкспериментировать с ультразвуковой левитацией - заставить объекты парить в воздухе используя энергию звуковых волн - не нужно никакого сложного оборудования или дорогих деталей. Подойдут Arduino, драйвер шагового двигателя и переделанный УЗ-датчик расстояния. Конечно такой ультразвуковой левитатор не будет поднимать тяжелые предметы. Но очень увлекательно наблюдать, как маленькие шарики из пенопласта парят как по волшебству.

В отличие от магнитной левитации ультразвуковой метод не требует контрольного контура для стабилизации зависшего объекта. Используя акустическую левитацию, объект просто помещается в один из узлов стоячей акустической волны. И можно сделать так, чтобы несколько предметов зависли друг над другом одновременно, равномерно расположенные по цепочке!

В общем этот проект, основанный на недорогом ультразвуковом датчике, безусловно самый простой из всех аналогичных конструкций.

Разборка ультразвукового датчика

Такие ультразвуковые излучатели используются в датчиках расстояния, например модуль HC-SR04, который можно купить на Али менее чем за 2 доллара.

Эти модули содержат один преобразователь работающий в качестве передатчика (T), и другой, выступающий в качестве приемника (R). В принципе, T-преобразователь является лучшим выбором для использования в качестве фактического передатчика, поэтому купили два датчика и сняли T-преобразователи с каждого из них. (В крайнем случае, вы можете купить только один датчик - преобразователь R также работает достаточно хорошо, как для первых экспериментов.

Разберите один из преобразователей. Не выбрасывайте маленькую сеточку - она окажется полезной в дальнейшем деле. Преобразователи предназначены для работы на частоте 40 кГц, на которой они работают наиболее эффективно. Этот сигнал и будет генерироваться модулем Arduino Nano.

Загрузка кода Arduino

Arduino код выполняет большую часть работы на этапе настройки. Во-первых, он устанавливает все аналоговые порты для вывода. Затем Timer1 настраивается для запуска прерывания сравнения с тактовой частотой 80 кГц. Каждое прерывание просто инвертирует состояние аналоговых портов. Это преобразует прямоугольный сигнал 80 кГц в двухполупериодный цикл 40 кГц.

byte TP = 0b10101010; // Каждый другой порт получает инвертированный сигнал

void setup() {

DDRC = 0b11111111; // Установить все аналоговые порты для вывода

// Initialize Timer1

noInterrupts(); // Отключаем прерывания

TCCR1A = 0;

TCCR1B = 0;

TCNT1 = 0;

OCR1A = 200; // Установить регистр сравнения (16 МГц / 200 = прямоугольная волна 80 кГц -> полная волна 40 кГц)

TCCR1B |= (1 << WGM12); // CTC mode

TCCR1B |= (1 << CS10); // Устанавливаем прескалер 1 ==> без прескалинга

TIMSK1 |= (1 << OCIE1A); // Включить сравнение таймера прерывания

interrupts(); // Включить прерывание

}

ISR(TIMER1_COMPA_vect) {

PORTC = TP; // Отправляем значение TP на выходы

TP = ~TP; // Инвертировать TP для следующего запуска

}

void loop() {

// Nothing left to do here :)

}

Сборка схемы

Теоретически можно подключить оба передатчика напрямую к аналоговым портам Arduino Nano, так как они потребляют очень малого тока. Но это ограничит нас 5-вольтовым питанием от Arduino, что значительно снизит мощность левитации. Для усиления сигнала будем использовать микросхему H-моста типа L293D, которая используется в драйверах шаговых двигателей.

Если хотите работать с микросхемой L293D напрямую, можно заменить плату драйвера шагового привода типа L298N. Просто подключите два из четырех входов к портам Arduino A0 и A1 и подключите GND и 5V, как показано на схеме.

При этом обязательно включите два конденсатора по питанию. Они будут отфильтровывать шум, вызванный преобразователями.

Начинаем левитацию

Начните с расположения передатчиков на расстоянии около 20 мм, используя инструмент для удержания излучателей. Найдите точное расстояние экспериментально.

Расстояние должно быть точно правильным, чтобы создать стоячую волну с достаточно сильными областями высокого и низкого давления воздуха. Вы можете расчитать расстояние, используя формулу, основанную на скорости звука при комнатной температуре, 343 м / с:

343000 мм / с / 40000 Гц = 8,575 мм

Таким образом, стоячие волны будут на 8,575 мм или кратные этому значению. Но расстояние между экранами передатчика не совпадает с областью, окруженной звуковой волной, поэтому результат будет не совсем правильным. В конечном итоге придется немного подвигать предмет, пока левитатор не заработает.

Двухканальный осциллограф, если таковой имеется, сможет помочь найти правильное расстояние. Подключите один канал к Arduino, а другой - к одному из двух передатчиков (обязательно отсоедините его от платы для этого измерения). Когда расстояние точно правильное, синусоида от ультразвукового приемника должна быть точно в фазе с прямоугольным сигналом от Arduino.

Помните ту сеточку, которую сохранили от ультразвукового приемника? Приклеенная к зубочистке, она поможет точно выставить эти маленькие шарики из пенопласта, потому что она акустически прозрачна. Если попытаетесь использовать вместо этого руки или пинцет - они будут отклонять или возмущать звук от преобразователей, так что стоячая волна может вообще не образовываться или будет слишком нестабильной.

Рекомендации по настройке

Если кажется что шарики начинают зависать, но затем падают, попробуйте использовать маленькие кусочки пенопласта. Они не должны быть круглыми. Фактически кусочки неправильной формы легче парят.

Левитирующие объекты танцуют? Попробуйте уменьшить напряжение питания. При базовом напряжении 12 В получились лучшие результаты где-то между 10 В и 11 В. Проще всего использовать регулируемый источник напряжения.

Всё это дело после настройки собираем в корпус подходящий. Как только первый объект из зависнет в воздухе, можете попробовать поместить дополнительные объекты в другие узлы стоячей волны.

Усиление левитатора

Проект с открытым исходным кодом Ultraino использует аналогичный подход к ультразвуковой левитации, но он более мощный. Там используется Arduino Mega и специальный экран усилителя для управления фазированными матрицами из 64 преобразователей, упакованных в корпус сделанный 3D-печатью. Он способен поднимать жидкости, компьютерные микросхемы и даже насекомых. Код и схема доступны для скачивания в архиве.

   Форум

   Обсудить статью КАК СДЕЛАТЬ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛЕВИТАЦИИ





ОХРАННАЯ СИГНАЛИЗАЦИЯ С МОБИЛЬНЫМ ТЕЛЕФОНОМ

     Предлагаю схему проверенной сигнализации, с выходом на мобильный телефон.

ЯРКИЕ СВЕТОДИОДЫ

ЯРКИЕ СВЕТОДИОДЫ     Обзор ярких светодиодов, имеющихся в продаже в интернет магазинах. Описание и преспективы развития.

САМОДЕЛЬНЫЙ СВЕТОДИОДНЫЙ RGB КОНТРОЛЛЕР

САМОДЕЛЬНЫЙ СВЕТОДИОДНЫЙ RGB КОНТРОЛЛЕР     Схема и описание конструкции простого RGB контроллера светодиодных лент, на основе китайского блока управления гирляндой.

ИЗГОТОВЛЕНИЕ КАТУШКИ ЭЛЕКТРОШОКЕРА

ИЗГОТОВЛЕНИЕ КАТУШКИ ЭЛЕКТРОШОКЕРА     Пошаговое изготовление высоковольтной катушки для электрошокеров





» РАДИОЭЛЕМЕНТЫ

Группа вконтакте Канал ютуб Группа в фэйсбук Мобильная версия © 2010-2019, "Радиосхемы". Все права защищены. Почта