【科學實驗】自製手持超聲波懸浮裝置

2021-02-25 Awaker覺醒網

幾十年前，一位牛津大學的醫學博士受到他的西藏同學邀請前往當地小住一段時間，親眼見到了聲波漂浮的現實場景，揭開了恆久之前的秘密，這個秘密就是振動和壓縮的音場能使重力失效。


我們在科幻電影裡也經常看到一些懸浮的裝置，當然現在的科技還無法做到，但是簡單的懸浮已經完全實現了。

先看完整的製作視頻

要自己製作一個這樣的裝置必需得懂得一定的電子知識，所有的元件在淘寶都能買到，只需要按照步驟一步步的連接就可以了。這個功率不是特別大，只能懸浮一些小的物體。

電路原理圖

電路並不複雜。基本上，Arduino板可以在5Vpp 40kHz不同相位下產生4個半方形信號。這些信號被電機驅動放大到25Vpp，並輸入傳感器。按鈕可以用來改變相位，使粒子上下移動。鋰電池(7.3V)為Arduino和電機驅動的邏輯部分提供電源。一個DC-DC轉換器為電機驅動增加7.3V到25V。

下面是所用到的元件和電路板

型號：EU40C16T/R-2，16MM超聲波傳感器探頭，40kHz （24個）T為發射，R為接收。

 Arduino nano V3.0 ATMEGA328P開發板

L298N電機驅動板模塊

電壓可調DC直流降壓穩壓電源模塊5A大功率

7.4V鋰電池組或者直接用外接電源也可以

萬能覆銅板一塊

微動開關2個

跳線數根

還有製作過程中必要的工具

·       3D印表機（可選）

·       烙鐵，錫和助焊劑。

·       鑽頭

·       熱熔膠槍

·       萬用表

·       螺絲刀和鉗子。

·       帶兩個探頭的示波器（可選）

視頻中3D建模列印的模具可以用塑料碗來代替，可以在超市買到，儘量選圓型的，直徑110mm,深41.5mm

第一步要先把程序寫入Arduino開發板

數據：https://cdn.instructables.com/ORIG/F32/XCJP/IWMQUV4D/F32XCJPIWMQUV4D.ino

這裡還需要一塊木板 長300x寬45x厚15mm

接下來固定DC升壓模塊和電機驅動板模塊

電機驅動模塊要靠近模具


安裝Arduino板，把跳線放在D10和D11引腳之間

鑽兩個孔，用於穿線


焊接外接電源座和開關，這裡可以使用12V，2A的電源

固定電池

將電源模塊與驅動模塊連接，升壓電壓（通常為25V）

固定開關和電源座

連接Arduino板，注意Arduino的供電為5V

驅動板模塊各個埠

連接信號線，將Arduino的（A0，A1，A2，A3）連接到驅動板（IN1，IN2，IN3，IN4）


連接按鍵，白線為地線，另外三根分別連接到D2（向上），D3（向下）和D4（復位位置）。

安裝傳感器，所有的傳感器引腳方向要一致，方便下一步焊接


焊接超聲波傳感器

四根紅線順序不要亂，一根黑線公共地端

測試傳感器

地線與驅動板地線連接，四根紅線連接到驅動板的輸出端，順序要接對

調整升壓板電壓為25V

模具與木板固定

四根紅線與驅動板連接，將傳感器的地線與驅動板地線連接


最後就可以通電測試了


通電後，你應該能聽到一點聲音，把泡沫用鑷子放在模具中間大概2cm處，它就會懸浮起來。按動按鍵讓它上下移動。

如果沒有成功，請檢查連線還有超聲波傳感器是否有接反的，傳感器有黑的一圈為正，另外一腳接著外殼負極。


下面是國外其他愛好者製作的的超聲波懸浮裝置




這個可以懸浮水滴，昆蟲，還有電子元件

這個裝置還有功能可以開發，比如改變頻率，增大功率，實驗不同的懸浮物體。


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