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2025 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2025-01-13 06:57
Il est très intéressant de voir quelque chose flotter dans les airs ou dans l'espace libre comme des vaisseaux spatiaux extraterrestres. c'est exactement le but d'un projet anti-gravité. L'objet (essentiellement un petit morceau de papier ou un thermocol) est placé entre deux transducteurs à ultrasons qui génèrent des ondes sonores acoustiques. L'objet flotte dans l'air à cause de ces ondes qui semblent être anti-gravité.
dans ce tutoriel, discutons de la lévitation par ultrasons et construisons une machine à lévitation à l'aide d'Arduino
Étape 1: Comment est-ce possible
Pour comprendre le fonctionnement de la lévitation acoustique, vous devez d'abord en savoir un peu plus sur la gravité, l'air et le son. Premièrement, la gravité est une force qui amène les objets à s'attirer les uns les autres. Un objet énorme, comme la Terre, attire facilement les objets qui lui sont proches, comme des pommes suspendues aux arbres. Les scientifiques n'ont pas décidé exactement ce qui cause cette attraction, mais ils pensent qu'elle existe partout dans l'univers.
Deuxièmement, l'air est un fluide qui se comporte essentiellement de la même manière que les liquides. Comme les liquides, l'air est composé de particules microscopiques qui se déplacent les unes par rapport aux autres. L'air se déplace également comme l'eau - en fait, certains tests aérodynamiques ont lieu sous l'eau plutôt que dans les airs. Les particules dans les gaz, comme celles qui composent l'air, sont simplement plus éloignées les unes des autres et se déplacent plus rapidement que les particules dans les liquides.
Troisièmement, le son est une vibration qui traverse un milieu, comme un gaz, un liquide ou un objet solide. si vous frappez une cloche, la cloche vibre dans l'air. Lorsqu'un côté de la cloche sort, il pousse les molécules d'air à côté, augmentant la pression dans cette région de l'air. Cette zone de pression plus élevée est une compression. Au fur et à mesure que le côté de la cloche rentre, il sépare les molécules, créant une région de basse pression appelée raréfaction. Sans ce mouvement de molécules, le son ne pourrait pas voyager, c'est pourquoi il n'y a pas de son dans le vide.
lévitateur acoustique
Un lévitateur acoustique de base comporte deux parties principales: un transducteur, qui est une surface vibrante qui produit le son, et un réflecteur. Souvent, le transducteur et le réflecteur ont des surfaces concaves pour aider à focaliser le son. Une onde sonore s'éloigne du transducteur et rebondit sur le réflecteur. Trois propriétés de base de cette onde voyageuse et réfléchissante l'aident à suspendre des objets dans les airs.
lorsqu'une onde sonore se réfléchit sur une surface, l'interaction entre ses compressions et ses raréfactions provoque des interférences. Les compressions qui rencontrent d'autres compressions s'amplifient mutuellement, et les compressions qui rencontrent des raréfactions s'équilibrent. Parfois, réflexion et interférence peuvent se combiner pour créer une onde stationnaire. Les ondes stationnaires semblent se déplacer d'avant en arrière ou vibrer par segments plutôt que de se déplacer d'un endroit à l'autre. Cette illusion d'immobilité est ce qui donne leur nom aux ondes stationnaires. Les ondes sonores stationnaires ont des nœuds définis, ou zones de pression minimale, et des ventres, ou zones de pression maximale. Les nœuds d'une onde stationnaire sont à l'origine de la lévitation acoustique.
En plaçant un réflecteur à bonne distance d'un transducteur, le lévitateur acoustique crée une onde stationnaire. Lorsque l'orientation de l'onde est parallèle à l'attraction de la gravité, des parties de l'onde stationnaire ont une pression descendante constante et d'autres ont une pression ascendante constante. Les nœuds ont très peu de pression.
pour que nous puissions y placer de petits objets et léviter
Étape 2: Composants nécessaires
- Arduino Uno / Arduino Nano ATMEGA328P
- Module à ultrasons HC-SR04
- Module pont en H L239d L298
- PCB commun
- Batterie ou alimentation 7.4v
- Fil de connexion.
Étape 3: schéma de circuit
le principe de fonctionnement du circuit est très simple. Le composant principal de ce projet est un circuit intégré d'entraînement de moteur Arduino, L298 et un transducteur à ultrasons collectés à partir du module de capteur à ultrasons HCSR04. Généralement, le capteur à ultrasons transmet une onde acoustique d'un signal de fréquence compris entre 25 kHz et 50 kHz, et dans ce projet, nous utilisons le transducteur à ultrasons HCSR04. Ces ondes ultrasonores produisent des ondes stationnaires avec des nœuds et des ventres.
la fréquence de travail de ce transducteur ultrasonore est de 40 kHz. Ainsi, le but de l'utilisation d'Arduino et de ce petit morceau de code est de générer un signal d'oscillation haute fréquence de 40 KHz pour mon capteur ou transducteur à ultrasons et cette impulsion est appliquée à l'entrée du pilote de moteur duel IC L293D (à partir des broches Arduino A0 et A1) pour piloter le transducteur à ultrasons. Enfin, nous appliquons ce signal d'oscillation haute fréquence de 40 KHz avec la tension de commande via le circuit intégré de commande (généralement 7,4 v) sur le transducteur à ultrasons. En conséquence, le transducteur à ultrasons produit des ondes sonores acoustiques. Nous avons placé deux transducteurs face à face dans la direction opposée de manière à laisser un espace entre eux. Les ondes sonores acoustiques se déplacent entre deux transducteurs et permettent à l'objet de flotter. Veuillez regarder la vidéo pour. Plus d'informations, tout est expliqué dans cette vidéo
Étape 4: fabrication du transducteur
Nous devons d'abord dessouder l'émetteur et le récepteur du module à ultrasons. Retirez également le couvercle de protection, puis connectez-y des fils longs. Ensuite, placez l'émetteur et le récepteur l'un sur l'autre, rappelez-vous que la position des transducteurs à ultrasons est très importante. Ils doivent se faire face dans la direction opposée, ce qui est très important, et ils doivent être dans la même ligne afin que les ondes sonores ultrasonores puissent se déplacer et se croiser dans des directions opposées. Pour cela, j'ai utilisé une feuille de mousse, des noix et des robots
S'il vous plaît regarder la vidéo de fabrication pour une meilleure compréhension
Étape 5: Programmation
Le codage est très simple, juste de quelques lignes. En utilisant ce petit code à l'aide d'une minuterie et de fonctions d'interruption, nous effectuons un signal haut ou bas (0/1) et générons un signal oscillant de 40Khz vers les broches de sortie Arduino A0 et A1.
télécharger le code Arduino d'ici
Étape 6: Connexions
connectez tout selon le schéma du circuit
n'oubliez pas de connecter les deux masses ensemble
Étape 7: choses importantes et améliorations
Le placement du transducteur est très important alors essayez de le placer dans la bonne position
Nous ne pouvons soulever que de petits morceaux d'objets légers comme le thermocol et le papier
Doit fournir au moins 2 ampères de courant
Ensuite, j'ai essayé de faire léviter de gros objets pour que d'abord, j'augmente le nombre. Des émetteurs et des récepteurs qui ne fonctionnaient pas. Ensuite, j'ai essayé avec une haute tension qui a également échoué.
Améliorations
Plus tard, j'ai compris que j'avais échoué à cause du. Disposition des transducteurs si nous utilisons plusieurs émetteurs, nous devrions nous aligner sur une structure Curvy.
Étape 8: Merci
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