اليوم سوف أخبر وأظهر كيفية تكرار تأثير الرفع بالموجات فوق الصوتية بيدي في المنزل.
في المقالات السابقة ،
واحد ،
اثنان . لقد أظهرت ارتفاع الزائفة. هذه المرة كل شيء حقيقي. سأبدأ بالنظرية.
اهتزازات الصوت
لفهم الجوهر الكامل لتأثير الرفع ، تحتاج إلى فهم ما هي الموجة الصوتية والموجة الدائمة.
لذلك ، سأبدأ معهم. تنتشر الموجة الصوتية في جميع الاتجاهات وتتكون من نصف موجتين ، موجبة وسالبة. نصف الموجة الإيجابي هو منطقة ضغط أو ارتفاع الضغط ، في المستقبل سوف أسميها الضغط ، ونصف الموجة السلبية منطقة التفريغ ، سوف نسميها الضغط.
في الممارسة العملية ، يبدو الأمر كما يلي: يقوم ناشر السماعة بإنشاء ضغط عند التحرك للخارج ، ويقوم بإلغاء الضغط عند التحرك إلى الداخل. يظهر هذا بوضوح في الصورة.
يتم إنشاء أقصى طاقة موجية بالقرب من ناشر الرأس الديناميكي ، وبينما يتحرك بعيدًا عن الباعث ، يفقد قوته تدريجيًا ، وكلما كان مكبر الصوت أضعف.
الموجة الدائمة هي موجة تتشكل عند تراكب اثنين من التكاثر المضاد ، يتزامن في الطور وبنفس تردد الموجة. إذا فقدت موجة عادية قوتها في عملية الانتشار في الفضاء ، فإن الموجات الواقفة على مسافات صغيرة تشكل عقدًا متساوية تقريبًا. يتم تحقيق ذلك عن طريق طي موجات متعددة الاتجاهات. تتضخم موجة الضعف من قبل الموجة القادمة. لفهم كيف يحدث هذا ، انظر إلى الصورة أدناه. يتم إبراز العقد أو في الحالات الخاصة بنا من الأرفف الدائمة باللون الرمادي. على هذه الأرفف (العقد) والأشياء التي عقدت.
الطول الموجي هو سرعة الصوت مقسومة على تردد التذبذبات. عند درجة حرارة 20 درجة مئوية ورطوبة 50 ٪ ، ينتشر الصوت في مثل هذه البيئة بسرعة 340 م / ث. تردد الرنانة من باعث كهرضغطية لدينا ما يقرب من 40،000 هرتز. نتيجة لذلك ، نحصل على طول موجي قدره 340،000 مم / 40.000 هرتز = 8.5 مم. سيكون طول الموجة الدائمة هو نفسه 8.5 مم.
يمكن أن تكون البواعث موجودة على مسافات مختلفة عن بعضها البعض ، ولكن يجب أن تكون دائمًا متعددة من الطول الموجي. أصغر المسافة بين بواعث ، العقد أقوى من موجة دائمة. كلما زادت المساحة بين أجهزة الإرسال الصوتية ، زاد عدد العقد بينهما ، لكن قوة العقد تضعف والعكس صحيح. تحتاج أيضًا إلى فهم أنه للاحتفاظ بعدد كبير من الكائنات في عقد الأمواج وعلى مسافة أكبر بين بواعث الموجات فوق الصوتية ، ستكون هناك حاجة إلى رؤوس بيزو أكثر قوة. على سبيل المثال ، من رادارات مواقف السيارات ، أو من أجهزة الترطيب المنزلية. في هذه المقالة ، أنا أعتبر باعث الموجات فوق الصوتية بأسعار معقولة وبأسعار معقولة. والتي يمكن إزالتها من
HC-SR04 يأتي إطلاق الشركة .
مخطط الاتصال - كنت أستخدم
Arduino nano وبرنامج تشغيل المحرك MX1508 ، وكان بإمكاني القيام بذلك باستخدام المولد NE555 ، وكمضخم صوت لمصدرات الانبعاثات ، استخدم شريحة MAX232 المثبتة على جهاز ضبط المدى HC-SR04 ، لكنني اخترت مسارًا أبسط لنفسي مما وفر لي الوقت. منذ استغرق الأمر أكثر من 5 دقائق لتجميع الليفيترون الصوتي. قمت بإجراء الاتصالات باستخدام طقم الأسلاك دوبونت.
وصف لرسم اردوينو
الكود ليس شيئًا مميزًا. كل ذلك يتعلق بإعداد مؤقت والرجوع إلى منفذ D Arduino. للقيام بذلك ، ضع Timer1 في وضع إعادة التعيين في مصادفة (CTC) والآن ، عندما تتزامن قيم حساب TCNT1 مع الرقم المحدد في سجل المقارنة OCR1A ، سيتم تشغيل مقاطعة ، في المعالج الذي سيتم تحويل منفذ D بأكمله إليه. سيبدأ المعالج عملية العد على واحدة جديدة.
يتم احتساب قيمة سجل OCR1A الذي نحتاجه على النحو التالي: نظرًا لإيقاف تشغيل الفاصل في سجل TCCR1B ، فإننا نأخذ تردد الساعة البالغ 16،000،000 هرتز ونقسم على تردد المقاطعة المطلوب 80،000 هرتز ، ونتيجة لذلك نحصل على الرقم 200 ، وستكون هذه هي قيمتنا للتسجيل OCR1A.
لماذا 80 كيلو هرتز ، وليس 40 كيلو هرتز ، تسأل؟ لأنه يتم تشكيل الفترة في المعالج في عمليتين المقاطعة. أثناء العملية الأولى ، تشكل المخرجات D3 = 0 و D4 = 1 ، وفي الثانية ، D3 = 1 و D4 = 0.
رمز لاردوينو
volatile uint8_t portD3_D4 = 8; // D3 D4 void setup() { pinMode(3, OUTPUT); pinMode(4, OUTPUT); // Timer1 TCNT1 = 0; TCCR1A = 0; TCCR1B = 0; OCR1A = 199; // 16 / 80 = 200 TCCR1B = (1 << WGM12)|(1 << CS10); // CTC, TIMSK1 |= (1 << OCIE1A); // } void loop () {} ISR (TIMER1_COMPA_vect) // { PORTD = portD3_D4; // portD3_D4 = 255-portD3_D4;// }