超声中容易获得的悬浮



哈Ha 在本文中,我将讨论一种用于从可用组件中演示声悬浮的简单设备。 这篇文章有很多照片,还有一个带有实验的视频的链接。

但是,我只是重复了本文描述的完成的设备。
我的视频中显示有关设备和悬浮实验的简短信息(实验从2:00开始 )。

该设备最重要的元件是超声波压电发射器,它可以从足够流行的超声波距离传感器中获取(在速卖通上,以70卢布的价格搜索“超声波距离HC-SR04”)。



此传感器中有两个相同的元素。 一个用作超声波发生器,第二个用作接收器。 要卸下它们,最好使用拆焊泵。

接下来,您需要移除网格以减少发电过程中的损失。 为此,请使用钳子或钳子扩大铝盒的压接力。





从移除的网格中,您可以立即制成刮铲,以在我们的“悬浮器”中安装颗粒。 为此,将火柴或牙签轻轻切开,然后将一格强力胶粘在上面。 网格的边缘最好弯曲一点。



在压电发射器的表面(即接收器)上,有一滴凝胶状的胶水。 据推测,这样做是为了更好地吸收超声波。 建议使用小螺丝刀将其除去。



接下来,我们收集不带栅格的发射器,并用钳子在多个位置挤压外壳的边缘。
现在我们有两个超声波发射器。 它们需要并联焊接,并连接到产生矩形可变信号的电路,该矩形可变信号的振幅为12 V,频率为40 kHz,或者换言之,电压脉冲为-12 V至+12V。

以下概述摘自原始文章。 它使用L239D步进电机驱动器。 同时,该文本指的是L293D驱动程序(数字已更改),这种情况更为常见。 您可以在L298N驱动器上购买现成的板(搜索“电动机驱动板L298N”,价格约为120卢布)。 我只是在晶体管上使用了桥接电路来切换电动机的极性,所以它也能很好地工作。 但是,使用L298N驱动器购买现成的电路板会更容易。 您还需要购买一块Arduino Nano板,该板可产生所需的40 kHz频率和12 V电源(足够的电流1 A)。 Arduino的程序在原始文章中 。 结果,电路应产生±12 V的电压脉冲,频率为40 kHz。





组装电路后,需要将压电换能器彼此相对安装,从而可以改变它们之间的距离。 我使用了一个金属构造器,在其中找到了一个有趣的零件,该零件带有用于螺钉的纵向切口。 我不记得这部分来自哪个套件,因为我很早就购买了国内外制造商的套件(M4螺钉,孔距10 mm)并将它们放在一起。





我选择的距离是25毫米。 逐渐将其减小半毫米,并检查泡沫颗粒如何悬挂。 他停在22毫米处,而颗粒悬挂得最好。 在原始文章中,有一种使用示波器找到最佳距离的方法。 如果一个压电换能器暂时与发电机断开,则它将成为接收器并产生正弦波。 有必要将其与发生器的矩形信号同相组合。



找到最佳距离后,即可开始实验。 为此,您需要准备小的轻颗粒:聚苯乙烯泡沫塑料(也是人造泡沫塑料)制成的球,餐巾纸,纸和薄箔纸(锅),圣诞节装饰(如“雨”)和大火花。 使用网状刀片时,需要将它们带入压电发射器之间的区域并放下刀片。 粒子将被捕获在驻波的一个节点中。 这些节点相距约4毫米。 您可以一次输入多个粒子。 根据大小和形状,颗粒可能会静止悬挂,振荡或旋转。







奇怪的是,在速卖通上,在精美的包装盒中还没有现成的设备。 但是,有一个套件可以自组装一个功能更强大的75个压电发射器(搜索“声学振子”,一个未组装的版本的价格约为5000卢布)。 有一篇有关这种大悬浮剂的科学文章



谢谢大家的关注,希望本文对您有所帮助。 悬浮愉快!

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN432934/


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