Simulation der Wasserschwebung auf Arduino



Guten Abend! In dieser Veröffentlichung werde ich über mein hausgemachtes Produkt sprechen, das ich schon lange geplant habe. Aber erst jetzt implementiert.

Ich habe diesen Effekt zum ersten Mal in meiner Kindheit gesehen. Ich wurde gebeten, mit einem Auto-Blitz am Schwungrad des Automotors zu helfen, zu halten und zu glänzen. Der Motor wurde gestartet und danach sah ich auf dem rotierenden Schwungrad eine fast unbewegliche Kerbe, die an einer Stelle stand, während sich das Schwungrad drehte. Danach entstand die Idee, einen Fan zu machen und ihn mit einem Stroboskop zu stoppen. Nach einiger Zeit wurde mir klar, dass ich auf einer IFK-120-Lampe, einem KU202-Thyristor mit Umreifung, spielte und in die hinterste Ecke warf, aber vor ungefähr 6 Jahren sah ich ein japanisches Video mit Wasserschwebebahn. So entstand die Idee, diesen Trick mit Levitationstropfen zu wiederholen. Die Hände erreichten lange Zeit nicht die Verwirklichung und schließlich wurde der Traum wahr ...

Sehen Sie sich das Video an, das ich bekommen habe:




Wie funktioniert es?


Auf YouTube gibt es mehrere Videos, in denen versucht wird, Wasser mithilfe eines Audio-Lautsprechers oder eines dynamischen Kopfes in Tröpfchen zu zerlegen, die aus einem Silikonschlauch fließen. Diese Methode weist jedoch mehrere Nachteile auf.

1 - Sperrigkeit der Konstruktion (Säule, Verstärker, Frequenzgenerator, Blitz)
2 - Der Niederfrequenzlautsprecher kann den Mäander aufgrund seines mechanischen Designs nicht reproduzieren und stellt sich am Ausgang als eine Art Sinuswelle heraus. Infolgedessen schneidet das Wasser nicht in Tropfen, sondern zappelt wie eine Schlange.
3 - Der Frequenzgenerator muss sich jedes Mal an die Frequenz des Blitzes anpassen. Die Frequenz wird wegschweben.

In meinem Design ist alles einfach und billig. Dieser Entwurf kann von jedem zu Hause wiederholt werden.

Es funktioniert so:

Ein Blitz und ein Elektromagnet von einem Autorelais arbeiten mit derselben Frequenz. Ein Elektromagnet bricht den Wasserfluss in Tropfen und ein Stroboskop beleuchtet diese Tropfen an einem bestimmten Punkt. Da die Tropfen mit einer Frequenz fallen, die dem Blitz entspricht, wird die Wirkung von in der Luft hängenden Tröpfchen erhalten.

Schema


Ich hatte die KT972-Transistoren zur Hand und stellte sie auf. Sie können alle anderen Transistoren liefern, die für eine Spannung von mindestens 30 V und einen Strom von mindestens 2 A ausgelegt sind. Die Widerstände in den Transistorbasen begrenzen den Strom auf 40 mA, um den Reglerausgang nicht zu beschädigen. Das von mir verwendete LED-Element stammte von einer alten ausgefallenen LED-Lampe. Um die Versorgungsspannung des Elements auf 24 V zu reduzieren, habe ich das Element in zwei Teile geteilt, eine Spur geschnitten und diese beiden LED-Arrays parallelisiert. Da das LED-Element durch kurze Impulse gespeist wird und die Versorgungsspannung gleich der Abfallspannung an den LEDs ist, habe ich den Strom nicht begrenzt. Eine parallel zum Elektromagneten stehende Diode schützt vor negativen Emissionen der elektromagnetischen Spule. Sie können eine Diode von derselben zerlegten LED-Lampe einsetzen. Der Elektromagnet besteht aus einem Fahrzeugrelais. Das Relais, das ich bereits zerlegt hatte, musste ich für das verwenden, was es ist. Wenn ich ein funktionierendes Relais hätte, würde ich zuerst versuchen, einen chinesischen Zauberstab mit dem Relaisanker zu verbinden. Um einen Spalt zwischen dem Permanentmagneten und dem Elektromagneten zu schaffen, können Sie ein Stück Schaum zwischen sie legen oder den Stab mit dem Magneten zur Seite bewegen. Wie ich.



In der Schaltung verwendete Komponenten:


Arduino Nano - 1 Stck.
Encoder - 1 Stck.
Entwicklungsboard - 1 Stck.
Alte LED-Lampe - 1 Stck.
KT972 Transistor - 2 Stck.
Kfz-Relais - 1St.
120 Ohm Widerstand - 2 Stück

Arduino Code Details


Ich benutze Arduino Nano, weil ich viele davon habe und sie perfekt auf dem Steckbrett installiert sind. Sie können jedoch absolut jeden Arduino-Controller und sogar Digispark verwenden. Der Encoder verwendet den Interrupt INT1. Wenn Sie den Encoder ohne Drücken drehen, blinken die Blitzfrequenz und die Frequenz des Elektromagneten in Schritten von 0,1 Hz. Wenn Sie durch Drücken drehen, wird die Dauer des LED-Blinkens reguliert. Für Fotografen wird dies als Belichtungszeit bezeichnet. In diesem Fall ändert sich die Frequenz nicht. Ich habe die LED-Elementsteuerung angeschlossen, um das Debuggen auf D13 zu vereinfachen, aber Sie können alle Verbindungsstifte gegen andere austauschen. Nur können Sie den Pin D3 (INT1) des Encoders nicht ändern.

Skizze für Arduino
//   #define CLK 3 // Clock   INT1,   #define DT 4 //    #define SW 5 // switch   #define led_pin 13 //   #define coil_pin A0 //  #define Min 1 //   #define Max 20000 //  #define step_freq 1 //     0,1 #define step_freq_rough 10 //     1 #define step_timelght 100 //     volatile int freq = 250; //      10,     volatile uint32_t paus, time_light=2000; //        uint32_t oldcount; boolean DT_last; //    void setup() { pinMode(CLK,INPUT_PULLUP); // Clock   INT1,   pinMode(DT, INPUT_PULLUP); //    pinMode(SW, INPUT_PULLUP); //   pinMode(led_pin, OUTPUT); //   pinMode(coil_pin, OUTPUT); attachInterrupt(1, encoderTick, CHANGE); //    DT_last = digitalRead(CLK); //   CLK Serial.begin(115200); //   } void loop() { paus=5000000/freq; digitalWrite(coil_pin, 1); digitalWrite(led_pin, 1); oldcount = micros(); while( (micros() - oldcount) < time_light){} //    digitalWrite(led_pin, 0); while( (micros() - oldcount) < paus){} //   digitalWrite(coil_pin, 0); oldcount = micros(); while( (micros() - oldcount) < paus){} //  } //********************  ******************************* void encoderTick() { uint8_t DT_now = digitalRead(CLK); //    CLK if (DT_now != DT_last && digitalRead(SW)) //       ,    { if (digitalRead(DT) != DT_now) //  DT   CLK,      { if( freq < Max ) freq += step_freq; //  } else { //  DT  CLK,     if( freq > Min ) freq -= step_freq; //  } } else if (DT_now != DT_last && !digitalRead(SW)) //      { if (digitalRead(DT) != DT_now) //  DT   CLK,      { if( time_light < paus ) { time_light += step_timelght; } //   } else if( time_light > 0 ) time_light -= step_timelght; //    / } DT_last = DT_now; //   CLK    } 



Levitron-Tuning


Die Haupteinstellung ist die Einstellung des Wasserflusses. Der Wasserdurchfluss muss so eingestellt werden, dass der Elektromagnet den Wasserdurchfluss stabil in Tropfen aufteilen kann. Ich denke, dass es sehr einfach ist und Sie sofort visuell verstehen werden, wo der goldene Mittelwert liegt. Stellen Sie außerdem die Blitzfrequenz des Blitzes so ein, dass sie für Ihre Augen angenehmer ist. Die Blitzfrequenz wirkt sich aus
Der Abstand zwischen den Tropfen. Wenn die Tropfen ohne Synchronisation zu brechen beginnen, bauen Sie den Wasserfluss wieder auf. Wenn Sie ein Video mit einer Kamera aufnehmen möchten, müssen Sie den Blitz auf die Kamerafrequenz einstellen, damit die Kamera nicht flackert

Was weiter?
Ich habe vor, eine Impulspumpe zu kaufen und auf dieser Basis schwebenden Regen von einem Duschkopf zu machen. Es wird also einen weiteren kleinen Artikel und ein Video zum Thema „Wasserschwebebahn“ geben.
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Source: https://habr.com/ru/post/de411221/


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