ARDUINO का उपयोग कर अल्ट्रासोनिक उत्तोलन मशीन: 8 कदम (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:19

किसी चीज को हवा में तैरते या एलियन स्पेसशिप जैसी खाली जगह में देखना बहुत दिलचस्प होता है। यह वही है जो एक गुरुत्वाकर्षण-विरोधी परियोजना के बारे में है। वस्तु (मूल रूप से कागज का एक छोटा टुकड़ा या थर्मोकोल) दो अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर के बीच रखा जाता है जो ध्वनिक ध्वनि तरंगें उत्पन्न करते हैं। वस्तु इन तरंगों के कारण हवा में तैरती है जो गुरुत्वाकर्षण-विरोधी प्रतीत होती हैं।

इस ट्यूटोरियल में, आइए अल्ट्रासोनिक उत्तोलन पर चर्चा करें और Arduino का उपयोग करके एक उत्तोलन मशीन का निर्माण करें

चरण 1: यह कैसे संभव है

यह समझने के लिए कि ध्वनिक उत्तोलन कैसे काम करता है, आपको सबसे पहले गुरुत्वाकर्षण, वायु और ध्वनि के बारे में थोड़ा जानना होगा। सबसे पहले, गुरुत्वाकर्षण एक बल है जो वस्तुओं को एक दूसरे को आकर्षित करने का कारण बनता है। पृथ्वी की तरह एक विशाल वस्तु, अपने करीब की वस्तुओं को आसानी से आकर्षित करती है, जैसे पेड़ों से लटके हुए सेब। वैज्ञानिकों ने यह तय नहीं किया है कि इस आकर्षण का कारण क्या है, लेकिन उनका मानना है कि यह ब्रह्मांड में हर जगह मौजूद है।

दूसरा, हवा एक तरल पदार्थ है जो अनिवार्य रूप से उसी तरह व्यवहार करता है जैसे तरल पदार्थ करते हैं। द्रवों की भाँति वायु भी सूक्ष्म कणों से बनी होती है जो एक दूसरे के सापेक्ष गति करते हैं। हवा भी पानी की तरह चलती है - वास्तव में, कुछ वायुगतिकीय परीक्षण हवा के बजाय पानी के नीचे होते हैं। गैसों में कण, जैसे कि हवा बनाते हैं, बस दूर होते हैं और तरल पदार्थों में कणों की तुलना में तेज़ी से आगे बढ़ते हैं।

तीसरा, ध्वनि एक कंपन है जो एक माध्यम से यात्रा करती है, जैसे गैस, तरल या ठोस वस्तु। यदि आप घंटी बजाते हैं, तो घंटी हवा में कंपन करती है। जैसे ही घंटी का एक किनारा बाहर निकलता है, यह हवा के अणुओं को अपने बगल में धकेलता है, जिससे हवा के उस क्षेत्र में दबाव बढ़ जाता है। उच्च दबाव का यह क्षेत्र एक संपीड़न है। जैसे ही घंटी का किनारा वापस अंदर जाता है, यह अणुओं को अलग करता है, जिससे एक कम दबाव वाला क्षेत्र बनता है जिसे रेयरफैक्शन कहा जाता है। अणुओं की इस गति के बिना ध्वनि यात्रा नहीं कर सकती थी, इसलिए निर्वात में ध्वनि नहीं होती है।

ध्वनिक लेविटेटर

एक बुनियादी ध्वनिक लेविटेटर के दो मुख्य भाग होते हैं - एक ट्रांसड्यूसर, जो एक कंपन सतह है जो ध्वनि बनाता है, और एक परावर्तक। ध्वनि पर ध्यान केंद्रित करने में मदद करने के लिए अक्सर ट्रांसड्यूसर और परावर्तक में अवतल सतह होती है। एक ध्वनि तरंग ट्रांसड्यूसर से दूर जाती है और परावर्तक से उछलती है। इस यात्रा के तीन मूल गुण, परावर्तक तरंग इसे बीच में वस्तुओं को निलंबित करने में मदद करते हैं।

जब ध्वनि तरंग किसी सतह से परावर्तित होती है, तो उसके संपीडन और विरलन के बीच परस्पर क्रिया हस्तक्षेप का कारण बनती है। अन्य संपीडनों को पूरा करने वाले संपीडन एक दूसरे को बढ़ाते हैं, और संपीडन जो विरलन को पूरा करते हैं, एक दूसरे को संतुलित करते हैं। कभी-कभी, प्रतिबिंब और हस्तक्षेप एक स्थायी लहर बनाने के लिए गठबंधन कर सकते हैं। स्थायी तरंगें एक स्थान से दूसरे स्थान पर जाने के बजाय आगे-पीछे खिसकती या खंडों में कंपन करती दिखाई देती हैं। स्थिरता का यह भ्रम ही खड़ा तरंगों को उनका नाम देता है। स्थायी ध्वनि तरंगों ने नोड्स, या न्यूनतम दबाव के क्षेत्र, और एंटीनोड्स, या अधिकतम दबाव के क्षेत्रों को परिभाषित किया है। एक स्थायी तरंग के नोड ध्वनिक उत्तोलन के कारण होते हैं।

एक परावर्तक को ट्रांसड्यूसर से सही दूरी पर रखकर, ध्वनिक लेविटेटर एक स्थायी लहर बनाता है। जब तरंग का उन्मुखीकरण गुरुत्वाकर्षण के खिंचाव के समानांतर होता है, तो खड़ी लहर के कुछ हिस्सों में लगातार नीचे की ओर दबाव होता है और अन्य में लगातार ऊपर की ओर दबाव होता है। नोड्स में बहुत कम दबाव होता है।

इसलिए हम वहां छोटी-छोटी वस्तुएं रख सकते हैं और उड़ सकते हैं

चरण 2: आवश्यक घटक

• Arduino Uno / Arduino नैनो ATMEGA328P
• अल्ट्रासोनिक मॉड्यूल HC-SR04
• एल२३९डी एच-ब्रिज मॉड्यूल एल२९८
• आम पीसीबी
• 7.4v बैटरी या बिजली की आपूर्ति
• जोड़ने वाला तार।

चरण 3: सर्किट आरेख

सर्किट का कार्य सिद्धांत बहुत सरल है। इस परियोजना का मुख्य घटक एक Arduino, L298 मोटर ड्राइविंग IC और अल्ट्रासोनिक सेंसर मॉड्यूल HCSR04 से एकत्रित अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर है। आम तौर पर, अल्ट्रासोनिक सेंसर 25khz से 50 kHz के बीच आवृत्ति संकेत की ध्वनिक तरंग प्रसारित करता है, और इस परियोजना में, हम HCSR04 अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर का उपयोग कर रहे हैं। यह अल्ट्रासोनिक तरंगें नोड्स और एंटीनोड्स के साथ खड़ी तरंगें बनाती हैं।

इस अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर की कार्य आवृत्ति 40 kHz है। तो, Arduino और कोड के इस छोटे से टुकड़े का उपयोग करने का उद्देश्य मेरे अल्ट्रासोनिक सेंसर या ट्रांसड्यूसर के लिए 40KHz उच्च-आवृत्ति दोलन संकेत उत्पन्न करना है और यह पल्स द्वंद्वयुद्ध मोटर चालक IC L293D (Arduino A0 और A1 पिन से) के इनपुट पर लागू होता है।) अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर को चलाने के लिए। अंत में, हम अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर पर ड्राइविंग आईसी (आमतौर पर 7.4v) के माध्यम से ड्राइविंग वोल्टेज के साथ इस उच्च आवृत्ति 40KHz दोलन संकेत को लागू करते हैं। जिसके परिणामस्वरूप अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर ध्वनिक ध्वनि तरंगें उत्पन्न करता है। हमने दो ट्रांसड्यूसर को आमने-सामने विपरीत दिशा में इस तरह रखा कि उनके बीच कुछ जगह बची रहे। ध्वनिक ध्वनि तरंगें दो ट्रांसड्यूसर के बीच यात्रा करती हैं और वस्तु को तैरने देती हैं। कृपया इसके लिए वीडियो देखें। अधिक जानकारी सब कुछ उस वीडियो में समझाया गया है

चरण 4: ट्रांसड्यूसर बनाना

सबसे पहले हमें अल्ट्रासोनिक मॉड्यूल से ट्रांसमीटर और रिसीवर को हटाने की जरूरत है। इसके अलावा सुरक्षात्मक आवरण को हटा दें और फिर इसमें लंबे तारों को जोड़ दें। फिर ट्रांसमीटर और रिसीवर को एक के ऊपर एक रखें याद रखें, अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर की स्थिति बहुत महत्वपूर्ण है। उन्हें विपरीत दिशा में एक दूसरे का सामना करना चाहिए जो बहुत महत्वपूर्ण है और वे एक ही पंक्ति में होने चाहिए ताकि अल्ट्रासोनिक ध्वनि तरंगें एक दूसरे को विपरीत दिशाओं में यात्रा और प्रतिच्छेद कर सकें। इसके लिए मैंने फोम शीट, नट्स और बॉट्स का इस्तेमाल किया

कृपया बेहतर समझ के लिए मेकिंग वीडियो देखें

चरण 5: प्रोग्रामिंग

कोडिंग बहुत सरल है, बस कुछ पंक्तियों की। टाइमर और इंटरप्ट फ़ंक्शंस की मदद से इस छोटे से कोड का उपयोग करके, हम उच्च या निम्न (0/1) बना रहे हैं और Arduino A0 और A1 आउटपुट पिन के लिए 40Khz का एक ऑसिलेटिंग सिग्नल उत्पन्न कर रहे हैं।

Arduino कोड यहाँ से डाउनलोड करें

चरण 6: कनेक्शन

सर्किट आरेख के अनुसार सब कुछ कनेक्ट करें

दोनों आधारों को एक साथ जोड़ना याद रखें

चरण 7: महत्वपूर्ण बातें और सुधार

ट्रांसड्यूसर की नियुक्ति बहुत महत्वपूर्ण है इसलिए इसे उचित स्थिति में रखने का प्रयास करें

हम थर्मोकोल और कागज जैसी हल्की वस्तुओं के केवल छोटे टुकड़े ही उठा सकते हैं

कम से कम 2 amp करंट देना चाहिए

इसके बाद मैंने बड़ी वस्तुओं को ऊपर उठाने की कोशिश की, पहले मैं संख्या बढ़ाता हूं। ट्रांसमीटरों और रिसीवरों में से जो काम नहीं करते थे। तो आगे मैंने उच्च वोल्टेज के साथ प्रयास किया वह भी विफल रहा।

सुधार

बाद में मुझे समझ में आया कि मैं फेल हो गया हूं। ट्रांसड्यूसर की व्यवस्था यदि हम कई ट्रांसमीटरों का उपयोग करते हैं तो हमें एक सुडौल संरचना में एलियन होना चाहिए।

चरण 8: धन्यवाद

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