使用 ARDUINO 的超声波悬浮机器

必要的工具和机器

	焊锡丝，无铅
	烙铁（通用）
	10 件。跳线套件，5 厘米长

应用和在线服务

Arduino IDE

关于这个项目

看到漂浮在空中或自由空间的东西，如外星飞船，非常有趣。这正是反重力项目的意义所在。物体（基本上是一张小纸片或热胶）被放置在两个产生声波的超声波换能器之间。 物体漂浮在空中是因为这些似乎是反重力的波浪。

在本教程中，让我们讨论超声波悬浮，让我们使用 Arduino 构建悬浮机器

第 1 步：这怎么可能

要了解声悬浮的工作原理，您首先需要对重力、空气和声音有所了解。首先，重力是一种使物体相互吸引的力。一个巨大的物体，比如地球，很容易吸引靠近它的物体，比如挂在树上的苹果。科学家们还没有确定究竟是什么导致了这种吸引力，但他们相信它在宇宙中无处不在。

其次，空气是一种流体，其行为方式与液体基本相同。像液体一样，空气由相互移动的微小颗粒组成。空气也像水一样移动——事实上，一些空气动力学测试是在水下而不是在空气中进行的。气体中的粒子，就像构成空气的粒子一样，只是比液体中的粒子相距更远，移动得更快。

第三，声音是一种通过介质传播的振动，如气体、液体或固体。如果你敲响铃铛，铃铛就会在空中振动。当钟罩的一侧向外移动时，它会推动旁边的空气分子，从而增加该空气区域的压力。这个较高压力的区域是一个压缩区域。当钟罩的一侧向后移动时，它将分子拉开，形成一个称为稀疏的低压区域。没有这种分子运动，声音就无法传播，这就是真空中没有声音的原因。

声学悬浮器

基本的声学悬浮器有两个主要部分——换能器和反射器，换能器是产生声音的振动表面。通常，换能器和反射器具有凹面以帮助聚焦声音。声波远离换能器传播并从反射器反弹。这种行进的反射波的三个基本特性有助于它悬浮在半空中的物体。

当声波从表面反射时，其压缩和稀疏之间的相互作用会导致干扰。满足其他压缩的压缩会相互放大，而满足稀疏的压缩会相互平衡。有时，反射和干涉可以结合产生驻波 .驻波似乎来回移动或分段振动，而不是从一个地方传播到另一个地方。这种静止的幻觉就是驻波的名字。驻波定义了节点， 或最小压力区域，以及波腹 , 或最大压力区域。驻波的节点是声悬浮的原因。

通过将反射器放置在距换能器适当距离的位置，声学悬浮器会产生驻波。当波的方向与重力平行时，驻波的一部分具有恒定的向下压力，而其他部分具有恒定的向上压力。节点压力很小。

这样我们就可以把小东西放在那里悬浮

第 2 步：所需组件

• Arduino Uno / Arduino Nano ATMEGA328P
• 超声波模块 HC-SR04
• L239d H 桥模块 L298
• 普通电路板
• 7.4v 电池或电源
• 连接线。

第三步：电路图

该电路的工作原理非常简单。该项目的主要组成部分是一个Arduino，L298电机驱动IC，以及从超声波传感器模块HCSR04采集的超声波换能器。通常，超声波传感器传输频率信号在 25khz 到 50 kHz 之间的声波，在这个项目中，我们使用的是 HCSR04 超声波换能器。这种超声波产生具有节点和波腹的驻波。

该超声波换能器的工作频率为 40 kHz。因此，使用 Arduino 和这段代码的目的是为我的超声波传感器或换能器生成 40KHz 的高频振荡信号，并将该脉冲应用于双电机驱动器 IC L293D（来自 Arduino A0 和 A1 引脚）的输入) 来驱动超声波换能器。最后，我们通过超声波换能器上的驱动 IC（通常为 7.4v）将这个高频 40KHz 振荡信号与驱动电压一起施加。因此，超声波换能器产生声波。我们以相反方向面对面放置两个换能器，以便在它们之间留出一些空间。声波在两个换能器之间传播并使物体漂浮。请观看视频。该视频中解释的更多信息

第 4 步：制作传感器

首先，我们需要从超声波模块上拆下发射器和接收器。同时取下保护盖，然后将长电线连接到它。然后将发射器和接收器一个放在另一个记住，超声波换能器的位置非常重要。它们应该以相反的方向彼此面对，这一点非常重要，并且它们应该在同一条线上，以便超声波可以在相反的方向传播和相交。为此，我使用了泡沫板、坚果和机器人

请观看制作视频以更好地理解

第 5 步：编程

编码非常简单，只有几行。在定时器和中断功能的帮助下使用这个小代码，我们正在制作高或低（0 / 1）并向Arduino A0和A1输出引脚生成40Khz的振荡信号。

从这里下载 Arduino 代码

第 6 步：连接

根据电路图连接一切

记得把两个地连在一起

第 7 步：重要事项和改进

换能器的放置非常重要，所以尽量将其放置在适当的位置

我们只能举起小块的轻质物体，如热胶和纸

应提供至少 2 安培的电流

接下来我尝试悬浮大物体，首先我增加了 no。没有工作的发射器和接收器。所以接下来我尝试了高压，但也失败了。

改进

后来我明白我失败是因为。换能器的排列如果我们使用多个发射器，那么我们应该在一个弯曲的结构中对齐。

第 8 步：谢谢

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代码

要点