Máquina de LEVITAÇÃO ULTRASSÔNICA usando ARDUINO: 8 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:35

É muito interessante ver algo flutuando no ar ou no espaço livre, como espaçonaves alienígenas. é exatamente disso que trata um projeto de antigravidade. O objeto (basicamente um pequeno pedaço de papel ou termocolante) é colocado entre dois transdutores ultrassônicos que geram ondas sonoras acústicas. O objeto flutua no ar por causa dessas ondas que parecem ser de antigravidade.

neste tutorial, vamos discutir a levitação ultrassônica e vamos construir uma máquina de levitação usando Arduino

Etapa 1: como isso é possível

Para entender como funciona a levitação acústica, primeiro você precisa saber um pouco sobre gravidade, ar e som. Primeiro, a gravidade é uma força que faz com que os objetos se atraiam. Um objeto enorme, como a Terra, atrai facilmente objetos que estão próximos a ele, como maçãs penduradas em árvores. Os cientistas não decidiram exatamente o que causa essa atração, mas eles acreditam que ela existe em todos os lugares do universo.

Em segundo lugar, o ar é um fluido que se comporta essencialmente da mesma forma que os líquidos. Como os líquidos, o ar é feito de partículas microscópicas que se movem umas em relação às outras. O ar também se move como a água - na verdade, alguns testes aerodinâmicos acontecem debaixo d'água em vez de no ar. As partículas nos gases, como as que constituem o ar, são simplesmente mais distantes e se movem mais rápido do que as partículas nos líquidos.

Terceiro, o som é uma vibração que viaja por um meio, como um gás, um líquido ou um objeto sólido. se você toca um sino, o sino vibra no ar. Conforme um lado do sino se move para fora, ele empurra as moléculas de ar próximas a ele, aumentando a pressão naquela região do ar. Esta área de maior pressão é uma compressão. Conforme a lateral do sino se move para dentro, ele separa as moléculas, criando uma região de baixa pressão chamada rarefação. Sem esse movimento das moléculas, o som não poderia viajar, razão pela qual não há som no vácuo.

levitador acústico

Um levitador acústico básico tem duas partes principais - um transdutor, que é uma superfície vibratória que faz o som, e um refletor. Freqüentemente, o transdutor e o refletor têm superfícies côncavas para ajudar a focalizar o som. Uma onda de som se afasta do transdutor e ricocheteia no refletor. Três propriedades básicas dessa onda refletora e móvel ajudam a suspender objetos no ar.

quando uma onda sonora reflete em uma superfície, a interação entre suas compressões e rarefações causa interferência. As compressões que atendem a outras compressões amplificam-se mutuamente, e as compressões que atendem às rarefações se equilibram. Às vezes, reflexão e interferência podem se combinar para criar uma onda estacionária. As ondas estacionárias parecem se mover para frente e para trás ou vibrar em segmentos, em vez de viajar de um lugar para outro. Essa ilusão de imobilidade é o que dá às ondas estacionárias seu nome. As ondas sonoras estacionárias têm nós definidos, ou áreas de pressão mínima, e antinodos, ou áreas de pressão máxima. Os nós de uma onda estacionária estão na origem da levitação acústica.

Ao colocar um refletor a uma distância certa de um transdutor, o levitador acústico cria uma onda estacionária. Quando a orientação da onda é paralela à força da gravidade, partes da onda estacionária têm uma pressão constante para baixo e outras têm uma pressão constante para cima. Os nós têm muito pouca pressão.

então podemos colocar pequenos objetos lá e levitar

Etapa 2: componentes necessários

• Arduino Uno / Arduino Nano ATMEGA328P
• Módulo Ultrassônico HC-SR04
• Módulo H-Bridge L239d L298
• Pcb comum
• Bateria de 7,4v ou fonte de alimentação
• Fio de conexão.

Etapa 3: Diagrama de Circuito

o princípio de funcionamento do circuito é muito simples. O principal componente deste projeto é um Arduino, IC de acionamento de motor L298 e transdutor ultrassônico coletado do módulo sensor ultrassônico HCSR04. Geralmente, o sensor ultrassônico transmite uma onda acústica de um sinal de frequência entre 25 khz a 50 kHz e, neste projeto, estamos usando o transdutor ultrassônico HCSR04. Essas ondas ultrassônicas formam as ondas estacionárias com nós e antinodos.

a frequência de trabalho deste transdutor ultrassônico é de 40 kHz. Portanto, o objetivo de usar o Arduino e este pequeno código é gerar um sinal de oscilação de alta frequência de 40 KHz para meu sensor ou transdutor ultrassônico e esse pulso é aplicado à entrada do driver de motor duplo IC L293D (dos pinos Arduino A0 e A1) para conduzir o transdutor ultrassônico. Por fim, aplicamos esse sinal de oscilação de alta frequência de 40 KHz junto com a tensão de acionamento por meio de IC de acionamento (normalmente 7,4 V) no transdutor ultrassônico. Como resultado, o transdutor ultrassônico produz ondas sonoras acústicas. Colocamos dois transdutores frente a frente na direção oposta, de forma que algum espaço seja deixado entre eles. As ondas sonoras acústicas viajam entre dois transdutores e permitem que o objeto flutue. Por favor, assista ao vídeo. Mais informações tudo explicado naquele vídeo

Etapa 4: Fazendo o transdutor

Primeiro, precisamos dessoldar o transmissor e o receptor do módulo ultrassônico. Remova também a tampa protetora e conecte os fios longos a ela. Em seguida, coloque o transmissor e o receptor um sobre o outro, lembre-se, a posição dos transdutores ultrassônicos é muito importante. Eles devem estar voltados um para o outro na direção oposta, o que é muito importante, e devem estar na mesma linha para que as ondas sonoras ultrassônicas possam viajar e se cruzar em direções opostas. Para isso usei folha de espuma, nozes e bots

Por favor, assista ao vídeo de criação para melhor compreensão

Etapa 5: Programação

A codificação é muito simples, com poucas linhas. Usando este pequeno código com a ajuda de um temporizador e funções de interrupção, estamos fazendo alto ou baixo (0/1) e gerando um sinal oscilante de 40Khz para os pinos de saída A0 e A1 do Arduino.

baixe o código do Arduino aqui

Etapa 6: conexões

conecte tudo de acordo com o diagrama de circuito

lembre-se de conectar os dois aterramentos juntos

Etapa 7: coisas importantes e melhorias

A colocação do transdutor é muito importante, então tente colocá-lo na posição adequada

Podemos levantar apenas pequenos pedaços de objetos leves como termocolar e papel

Deve fornecer pelo menos 2 amperes de corrente

Em seguida tentei levitar objetos grandes para isso primeiro aumentei o não. De transmissores e receptores que não funcionaram. Então, em seguida, tentei com alta tensão que também falhou.

Improments

Mais tarde, percebi que falhei por causa do. Disposição dos transdutores: se usarmos vários transmissores, devemos aliar-nos a uma estrutura Curvy.

Etapa 8: Obrigado

Qualquer dúvida comente abaixo