Salut, Habr. Dans cet article, je vais parler d'un appareil simple pour démontrer la lévitation acoustique à partir des composants disponibles. L'article contient de nombreuses photos et un lien vers une vidéo avec des expériences.
Cependant, je viens de répéter le périphérique fini décrit
dans cet article .
De brèves informations sur l'appareil et les expériences de lévitation sont présentées
dans ma vidéo (les expériences
commencent à 2h00 ).
L'élément le plus important de cet appareil est les émetteurs piézoélectriques à ultrasons, qui peuvent être pris à partir d'un capteur de distance à ultrasons suffisamment populaire (pour aliexpress, recherchez "distance à ultrasons HC-SR04" pour le prix de 70 roubles).
Il y a deux éléments identiques dans ce capteur. L'un fonctionne comme un générateur d'ultrasons et le second comme un récepteur. Pour les retirer, il est préférable d'utiliser une pompe à dessouder.
Ensuite, vous devez supprimer la grille pour réduire les pertes lors de la génération. Pour ce faire, élargissez le sertissage du boîtier en aluminium à l'aide de pinces ou d'une pince.
A partir du maillage retiré, vous pouvez immédiatement réaliser une spatule pour installer des particules dans notre «lévitateur». Pour ce faire, coupez légèrement une allumette ou un cure-dent et collez-y une grille de superglue. Il est préférable de plier un peu les bords du maillage.
Sur la surface de l'émetteur piézo, qui était le récepteur, il y a une goutte de colle de type gel. Vraisemblablement, cela est fait pour une meilleure absorption de l'onde ultrasonore. Il est conseillé de retirer cette goutte avec un petit tournevis.
Ensuite, nous collectons les émetteurs sans grille, en serrant le bord du boîtier avec une pince à plusieurs endroits.
Nous avons maintenant deux émetteurs ultrasoniques. Ils doivent être soudés en parallèle et connectés à un circuit qui produit un signal variable rectangulaire avec une amplitude de 12 V et une fréquence de 40 kHz, ou, en d'autres termes, des impulsions de tension de -12 V à +12 V.
Le schéma ci-dessous est extrait de l'article d'origine. Il utilise le pilote de moteur pas à pas L239D. Dans le même temps, le texte fait référence au pilote L293D (les chiffres ont changé), ce qui est plus courant. Vous pouvez acheter une carte prête à l'emploi sur le pilote L298N (recherchez «carte d'entraînement du moteur L298N», au prix d'environ 120 roubles). Je viens d'utiliser un circuit en pont sur des transistors pour commuter la polarité du moteur et ça marche bien aussi. Mais il est plus facile d'acheter une carte prête à l'emploi avec le pilote L298N. Vous devez également acheter une carte Arduino Nano, qui crée la fréquence souhaitée de 40 kHz, et une alimentation de 12 V (assez de courant 1 A). Le programme pour Arduino est
dans l'article d'origine . En conséquence, le circuit devrait produire des impulsions de tension de ± 12 V avec une fréquence de 40 kHz.
Après avoir assemblé le circuit, vous devez installer les transducteurs piézoélectriques les uns contre les autres, en laissant la possibilité de changer la distance entre eux. J'ai utilisé un constructeur métallique, dans lequel j'ai trouvé une pièce intéressante avec des découpes longitudinales pour les vis. Je ne me souviens pas de l’ensemble de cette pièce, car j’avais depuis longtemps acheté des ensembles de fabricants nationaux et étrangers (vis M4, pas de 10 mm) et les avait tous assemblés.
J'ai sélectionné une distance à partir de 25 mm. Le réduire progressivement d'un demi-millimètre et vérifier la façon dont les particules de mousse s'accrochent. Il s'est arrêté à 22 mm, tandis que les particules pendaient le mieux. Dans l'article d'origine, il existe un moyen de trouver la distance optimale à l'aide d'un oscilloscope. Si un transducteur piézoélectrique est temporairement déconnecté du générateur, il devient alors un récepteur et produit un sinus. Il faut le combiner en phase avec un signal rectangulaire du générateur.
Lorsque la distance optimale est trouvée, vous pouvez commencer l'expérience. Pour ce faire, vous devez préparer de petites particules de lumière: des boules en mousse de polystyrène (également en plastique mousse artificielle), des morceaux de serviette, du papier et une feuille mince (potal), des décorations de Noël telles que "pluie", de grands étincelles. À l'aide d'une lame en maille, vous devez les amener dans la zone située entre les émetteurs piézo-électriques et abaisser la lame. La particule sera capturée dans l'un des nœuds de l'onde stationnaire. Ces nœuds sont distants d'environ 4 mm. Vous pouvez entrer plusieurs particules à la fois. Selon la taille et la forme, les particules peuvent pendre immobiles, osciller ou tourner.
Curieusement, sur aliexpress, il n'y a pas encore cet appareil sous une forme prête à l'emploi dans un bel étui. Mais il existe un kit pour l'auto-assemblage d'un lévitateur plus puissant de 75 piézo-émetteurs (recherchez «Acoustic Levitator», le prix est d'environ 5000 roubles pour une version non assemblée). Il y a
tout un article scientifique sur ce gros lévitateur.
Merci à tous pour votre attention, j'espère que l'article vous sera utile. Bonne lévitation!