Ничего не найдено :(
    В гостях у Самоделкина! » Электроника » Arduino » Акустический тяговый луч (собираем устройство из фантастических фильмов)

    Акустический тяговый луч (собираем устройство из фантастических фильмов)


    Акустический тяговый луч (собираем устройство из фантастических фильмов)

    Многие любители фантастики читали или видели в фильмах, как НЛО зависает над человеком, и из "тарелки" вниз начинает светить луч света. Затем по этому лучу человек, или любой другой предмет, "втягивается" на борт корабля.

    Фантастика скажет большинство. Но ненужно торопиться, многие вещи, которые казались фантастикой 50-40 и даже 10 лет назад, уже привычны в современном мире.

    Конечно, представленное в этой статье устройство не может поднимать человека, но кто знает, как эта технология разовьется через некоторое время.

    Итак, с помощью этого руководства вы сможете получить в свои руки устройство, которое видели только в научно-фантастических фильмах, таких как «Звездные войны» или «Звездный путь».

    Тяговые лучи (или в некоторых переводах "лучи трактора") - это волны, которые могут притягивать частицы к источнику. Сборка устройства несложная, а стоимость комплектующих около 75 долларов.

    В статье делается упор на технической части, а желающие познакомиться с теорией, могут ознакомиться с исследовательскими работами государственного университета Навары специализирующегося в этой области.

    How Acoustic Tractor Beams Work
    Acoustic Delay Lines for Compact Tractor beams

    Инструменты и материалы:
    -Преобразователи (ультразвуковые датчики) 30x 16 мм, 40 кГц MSO-A1640H10T являются лучшими, но минимальный их заказ составляет 500 штук. В качестве альтернативы можно использовать другие 16-миллиметровые преобразователи 40 кГц;
    -Arduino Nano;
    -Модуль драйвера двигателя постоянного тока L298N ;
    -Повышающий преобразователь;
    -2S Lipo аккумулятор (7,4 В) + зарядное устройство;
    -11 винтов M3 6 мм и гайки M3;
    -Деревянный брусок 300x45x15 мм;
    -3D-принтер;
    -Перфорированная плата;
    -Переключатель;
    -Три тактовые кнопки;
    -Перемычки;
    -12AWG черно-красный провод;
    -Шарики из пенополистирола;
    -Прозрачный материал (металлическая сетка, очень тонкая ткань и т.д);
    -Паяльные принадлежности;
    -Дрель;
    -Клеевой пистолет;
    -Мультиметр;
    -Нож;
    -Отвертка;
    -Плоскогубцы;
    -Осциллограф с двумя каналами (опционально).

    Шаг первый: схема
    Схема не сложная. По сути, Arduino будет генерировать 4 полуквадратных сигнала при 5Vpp 40kHz с разными фазами. Эти сигналы усиливаются драйвером двигателя до 25 В (размах) и подаются на преобразователи. Кнопочную панель можно использовать для изменения фаз, чтобы частица двигалась вверх и вниз. Аккумулятор (7,3 В) питает Arduino и логическую часть драйвера двигателя. Преобразователь увеличивает напряжение с 7,3 В до 25 В.

    Шаг второй: 3D-печать
    Преобразователи будут установлены в напечатанной на 3D-принтере полусфере. Такая форма позволяет естественным образом сфокусировать луч.

    Для печати мастер использовал принтер Ultimaker Extended 2+ с соплом 0,4 мм и настройками Normal. Никакой опоры не нужно, только край. У него не обязательно должна быть идеальная поверхность, поэтому любой обычный принтер должен подойти.
    Файл для печати можно скачать ниже.
    Bowl.STL




    Шаг третий: подготовка Ардуино
    К плате Ардуино нужно припаять разъемы. Затем загружаем приложенную программу в Arduino Nano.При необходимости нужно обновить драйвера.
    DriverNano_tractor.ino




    Так же необходимо зарядить аккумулятор.

    Шаг четвертый: ручка (корпус)
    Дальше нужно вырезать ручку для устройства. Она же будет играть роль корпуса для электроники.
    Размеры бруска 300x45x15 мм. К торцу бруска прикручиваем пластиковую полусферу, предварительно просверлив отверстия. Дальше полусферу нужно демонтировать.




    Шаг пятый: установка электроники
    Дальше сверлим крепежные отверстия и прикручиваем с одной стороны ручки преобразователь постоянного тока, с другой - драйвер.
    Очень важно, чтобы сторона ВЫХОДА конвертера была ближе к полусфере.
    Теперь нужно снять перемычку с драйвера.







    С помощью липучки, двухстороннего скотча или горячего клея приклеиваем Arduino под драйвером так, чтобы порт USB был направлен вправо.
    Устанавливаем перемычку между контактами D10 и D11 .


    Дальше сверлим пять отверстий для проводов, два над драйвером и три под Ардуино.




    Дальше нужно припаять провода к переключателю. Средние контакты будут подключаться к регулятору напряжения, правые контакты идут к разъему постоянного тока, а левые - к контактам разъема аккумулятора.
    Красный провод - плюс (+), черный - минус (-).
    Для контактов разъема аккумулятора можно использовать штыревые разъемы, смонтировав их на небольшом кусочке платы.
    Питание подается в цепь либо от разъема постоянного тока, либо от батареи.
    Можно использовать любой адаптер постоянного тока от 9 В до 12 В, который может обеспечить ток не менее 2 А.





    Дальше прикрепляем аккумулятор.Это можно сделать с помощью двустороннего скотча или липучки.

    Протягиваем провода в отверстия и подключаем их к повышающему преобразователю. Эти провода будут передавать повышенное напряжение (обычно 25 В) от преобразователя постоянного тока к драйверу.



    Дальше приклеиваем переключатель и разъем питания.



    Дальше подключаем 7.4V на DCConverter IN.
    Сначала подключаем черный провод заземления (-) от центральных контактов коммутатора к входу DCConverter IN (-). К этому же контакту подключаем землю для Arduino.
    Затем подключаем красный (+) провод от центрального контакта Switch к DCConverter IN (+). К этому же контакту подключаем VIn Arduino и логический блок преобразователя (контакты, с которых ранее была снята перемычка, очень важно подключить ее к выделенному контакту).
    Также возможно получить напряжение для Arduino от преобразователя. Вместо подключения Converter.IN (+) к Arduino.VIn можно использовать DCConverter (5V) к Arduino (V5).



    Дальше подключаем сигнальные провода. Эти четыре провода передают данные от Arduino к драйверу.
    Arduino - (A0, A1, A2, A3) к драйверу - (IN1, IN2, IN3, IN4).


    Кнопочная панель не является обязательной, но если ее можно поднимать и опускать шарики из полистирола вверх и вниз.
    Идея состоит в том, чтобы иметь три контактных площадки, которые при нажатии замыкаются с землей (кнопки активны на низком уровне).
    Подключаем Arduino к общему контакту кнопок. Затем подключаем каждую из кнопок к D2 (вверх), D3 (вниз) и D4 (положение сброса).




    Шаг шестой: регулировка и проверка
    Теперь нужно установить напряжение.
    Сначала подключаем аккумулятор, соблюдая полярность. Включаем устройство. Поворачиваем потенциометр против часовой стрелки, пока на дисплее не будет 10 В.
    В конечном устройстве будет использоваться 25 В, но для тестовой проверке безопаснее работать при 10 В.


    Этот шаг не является обязательным, но с помощью него можно проверить, все ли работает нормально.
    Подключает один щуп к заземлению. Перед драйвером сигналы должны быть 5Vpp, а после драйвера 10Vpp.
    Сигналы с одной стороны синфазны, а сигналы с противоположных сторон должны быть не в фазе.




    Шаг седьмой: ультразвуковые датчики
    На корпусе ультразвуковых датчиков есть маркировка +/-, но она не всегда верна и необходимо проверить полярность перед монтажом.
    Сделать это можно разными способами.
    Например с помощью мультиметра и медной ленты.

    Самый простой способ обозначить полярность - использовать саму Arduino..
    Установите код на Arduino.
    nanoScope.ino
    Подключаем один провод к A0, а другой провод к GND. Пока Arduino подключен к ПК, запускаем Tools->Serial Plotter и убеждаемся, что скорость установлена на 115200. Когда преобразователь подключен между A0 и GND, сигнал будет выполнять одно из следующих действий:
    Сигнал падает или остается равным 0. Отметьте ножку, подключенную к GND.
    Сигнал повышается или остается на уровне 1023. Отмечаем ножку, подключенную к A0.
    При этом важно не прикасаться к ножке датчика или проводам.




    Так же можно проверить полярность с помощью осциллографа. Подключаем к одной ноге щуп и иголкой нажимаем на мембрану датчика. В зависимости от сигнала маркируем выходы.






    Или подключаем к датчику питание от преобразователя. Подключаем щуп осциллографа. Подключаем к преобразователю второй ультразвуковой датчик и направляем его на первый. Если сигналы совпадают по фазе, отмечаем ногу, подключенную к земле. Если они не в фазе, отмечаем другую ногу.









    Шаг восьмой: монтаж датчиков
    Теперь можно собрать самую главную часть устройства. Внутрь полусферы устанавливаем ультразвуковые датчики, сориентировав их положительными ножками вверх.
    В нижний ряд пока ничего не устанавливаем.


    Теперь нужно подключить датчики и здесь есть несколько методов.

    Сложный метод.
    Отрежьте необходимую длину провода. Снимите изоляцию с провода в тех местах, где он проходит рядом с ножкой.
    Припаяйте провод к ножкам. Повторите операцию проводом другой полярности.








    Простой метод.
    Этот метод аналогичен первому, но используется оголенный провод, что намного упрощает монтаж.
    После монтажа проверяем ультразвуковые датчики. Подключаем минус от датчиков полусферы к заземлению драйвера.
    Подключаем 4 красных провода от полусферы к выходам драйвера, соблюдая нумерацию.
    Подключаем два дополнительных датчика с маркировкой к зондам осциллографа. Обязательно подключаем заземление к отмеченной ножке (или, по крайней мере, подключаем два датчика таким же образом). С помощью этих преобразователей можно проверить излучаемый сигнал других преобразователей.

    Преобразователи из одной и той же половины сферы должны излучать синфазно. Преобразователи из противоположных половин излучают в противофазе.
    Преобразователи с неправильной полярностью следует распаять, повернуть и припаять заново.





    Дальше прикручиваем полусферу к корпусу и подключаем согласно схеме. При этом напряжение необходимо отрегулировать на 25 В.



    Шаг девятый: тестирование устройства
    Все готово и можно протестировать устройство.
    Включите устройство, вы должны немного почувствовать звук или услышать его, если направить его на большой кусок пенополистирола или пенопласта.

    Используя прозрачный лист (сетка, тонкая ткань) помещаем в центр полусферы шарики пенопласта. Шарики должны "зависнуть" по центру сферы. Нажимайте кнопки, чтобы переместить шарики вверх или вниз.

    В зависимости от размера шарика и того, насколько близко он к сфере, можно повернуть ее в сторону или вверх дном. Также возможно поднимать шарики лежащие на поверхности.




    Шаг десятый: другие устройства
    в статье рассказано, как создать наиболее эффективное устройство, но есть и другие устройства, требующие еще меньше электроники, хотя они не так эффективны с точки зрелищности и мощности левитации в ваттах.
    Для этих устройств потребуются ультразвуковые датчики 1 см MA40S4S, провода и разъемы меньшего размера, а также другая версия кода для Arduino (которая всегда генерирует сигнал 40 кГц).
    Signal40Khz.ino
    Для первой версии распечатайте прикрепленный файл STL. Преобразователи вставляются в нижние отверстия, и все они приводятся в действие одним и тем же сигналом.
    Coils.stl

    Для второй версии распечатайте прикрепленный файл STL. Преобразователи вставляются в нижние отверстия, и все они приводятся в действие одним и тем же сигналом.
    Tubes.stl

    На видео ниже можно подробно посмотреть процесс сборки устройства и результаты его тестирования.

    P.S. Для желающих собрать данное устройство советую ознакомиться с оригинальной статьей по ссылке "источник" и обязательно прочесть комментарии, в которых подробно разбираются неисправности.

    Источник (Source)
    Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.
    Подборки: Левитация Датчик

    Устройство оповещения о наличии газов

    Собираем хлопковый выключатель

    9.7
    Идея
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    9.7
    Описание
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    10
    Исполнение
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    Итоговая оценка: 9.78 из 10 (голосов: 3 / История оценок)

    Добавить комментарий

    5 комментариев
    sergeyp
    Гость Кирилл,


       Ну, если дохлую, то да! )))

    Гость Кирилл

    А он муху удержит?

    pogranec Автор
    Гость Алексей,

    Ерунда какая-то к "тяговому лучу" не имеющая никакого отношения. 

    С таким же успехом шарики пенопласта будут висеть над любым динамиком положенный диффузором вверх

    Прошу прошения,забыл вставить видео (уже исправил,видео в конце статьи). Так вот на видео,шарик висит когда устройство перевернуто. Т.е. шарик внизу, устройство вверху. 

    Насчет излучателей, не знаю как правильно. В статье переводиться как "преобразователи".




    Гость Алексей

    Ерунда какая-то к "тяговому лучу" не имеющая никакого отношения. 

    С таким же успехом шарики пенопласта будут висеть над любым динамиком положенный диффузором вверх. И в зависимости от громкости - будут зависать выше или ниже.

    А если включить музыку то они вообще будут "танцевать".

    И да в статье всё время пишется "ультрозвуковые датчики", а надо писать излучатели!

    Korolev

    устройство, которое видели только в научно-фантастических фильмах, таких как «Звездные войны» или «Звездный путь» ... Тяговые лучи (или в некоторых переводах "лучи трактора") - это волны, которые могут притягивать частицы к источнику ...  С помощью липучки, двухстороннего скотча или горячего клея ... 

    Ерунда! Без синей изоленты не потянет! xaxa

    Arduino будет генерировать 4 полуквадратных сигнала

    А вот об этом хотелось бы поподробнее. А то сфера полукруглая, а сигнал полуквадратный! Квадратура круга? xaxa  Ну да ладно, поржали и к делу:

    Подключает один щуп к заземлению ... Подключаем минус от датчиков полусферы к заземлению драйвера 

    Хотя это так, в качестве мелкой придирки, на радиожаргоне схемные "земля", "общий провод", это совсем не то же, что "заземление".  yes 





    Привет, Гость!


    Зарегистрируйтесь

    Или войдите на сайт, если уже зарегистрированы...

    Войти

    Добавьте самоделку

    Добавьте тему

    Онлайн чат

    Последние комментарии

    Все комментарии