Hola Habr En este artículo, hablaré sobre un dispositivo simple para demostrar la levitación acústica de los componentes disponibles. El artículo tiene muchas fotos y un enlace a un video con experimentos.
Sin embargo, acabo de repetir el dispositivo terminado descrito
en este artículo .
Breve información sobre el dispositivo y los experimentos con levitación se muestran
en mi video (los experimentos
comienzan a las 2:00 ).
El elemento más importante de este dispositivo son los emisores piezoeléctricos ultrasónicos, que pueden extraerse de un sensor de distancia ultrasónico suficientemente popular (en aliexpress, busque "distancia ultrasónica HC-SR04" a un precio de 70 rublos).
Hay dos elementos idénticos en este sensor. Uno funciona como generador de ultrasonidos y el segundo como receptor. Para eliminarlos, es mejor usar una bomba desoldadora.
A continuación, debe eliminar la cuadrícula para reducir las pérdidas durante la generación. Para hacer esto, expanda el engarzado de la caja de aluminio con pinzas o alicates.
Desde la malla eliminada, puede hacer inmediatamente una espátula para instalar partículas en nuestro "levitador". Para hacer esto, corta un fósforo o un palillo de dientes y pégale una rejilla de superpegamento. Es mejor doblar un poco los bordes de la malla.
En la superficie del emisor piezoeléctrico, que era el receptor, hay una gota de pegamento similar a un gel. Presumiblemente, esto se hace para una mejor absorción de la onda ultrasónica. Es recomendable eliminar esta gota con un destornillador pequeño.
A continuación, recogemos los emisores sin rejillas, apretando el borde de la caja con unos alicates en varios lugares.
Ahora tenemos dos emisores ultrasónicos. Deben soldarse en paralelo y conectarse a un circuito que produzca una señal variable rectangular con una amplitud de 12 V y una frecuencia de 40 kHz, o, en otras palabras, pulsos de voltaje de -12 V a +12 V.
El esquema a continuación está tomado del artículo original. Utiliza el controlador de motor paso a paso L239D. Al mismo tiempo, el texto se refiere al controlador L293D (los números han cambiado), que es más común. Puede comprar una placa preparada en el controlador L298N (busque “placa de accionamiento del motor L298N”, a un precio de aproximadamente 120 rublos). Acabo de usar un circuito puente en los transistores para cambiar la polaridad del motor y también funciona bien. Pero es más fácil comprar una tabla preparada con el controlador L298N. También debe comprar una placa Arduino Nano, que crea la frecuencia deseada de 40 kHz, y una fuente de alimentación de 12 V (corriente suficiente 1 A). El programa para Arduino está
en el artículo original . Como resultado, el circuito debe producir pulsos de voltaje de ± 12 V con una frecuencia de 40 kHz.
Después de ensamblar el circuito, debe instalar los transductores piezoeléctricos contrarios entre sí, dejando la capacidad de cambiar la distancia entre ellos. Utilicé un constructor de metal, en el que encontré una parte interesante con recortes longitudinales para tornillos. No recuerdo de qué conjunto era esta parte, ya que durante mucho tiempo había comprado conjuntos de fabricantes nacionales y extranjeros (tornillos M4, paso de agujero de 10 mm) y los uní.
Seleccioné una distancia a partir de 25 mm. Poco a poco lo redujo a medio milímetro y comprobó cómo cuelgan las partículas de espuma. Se detuvo a 22 mm, mientras que las partículas colgaban mejor. En el artículo original, hay una manera de encontrar la distancia óptima usando un osciloscopio. Si un transductor piezoeléctrico se desconecta temporalmente del generador, se convierte en un receptor y produce un seno. Es necesario combinarlo en fase con una señal rectangular del generador.
Cuando se encuentra la distancia óptima, puede comenzar el experimento. Para hacer esto, debe preparar pequeñas partículas de luz: bolas de espuma (también nieve artificial de espuma), servilletas, papel y papel de aluminio (potal), decoraciones navideñas como "lluvia", destellos grandes. Con una cuchilla de malla, debe colocarlos en el área entre los emisores piezoeléctricos y bajar la cuchilla. La partícula será capturada en uno de los nodos de la onda estacionaria. Estos nodos están separados aproximadamente 4 mm. Puede ingresar varias partículas a la vez. Dependiendo del tamaño y la forma, las partículas pueden colgar inmóviles, oscilar o girar.
Por extraño que parezca, hasta ahora en aliexpress no hay este dispositivo en una forma lista para usar en un hermoso estuche. Pero hay un kit para el autoensamblaje de un levitador más potente de 75 emisores piezoeléctricos (busque "Levitador acústico", el precio es de aproximadamente 5000 rublos para una versión sin ensamblar). Hay un
artículo científico completo sobre este gran levitador.
Gracias a todos por su atención, espero que el artículo les sea útil. ¡Feliz levitación!