こんにちは、Habr。 この記事では、利用可能なコンポーネントからの音響浮揚を実証するための簡単なデバイスについて説明します。 この記事には、多くの写真と、実験付きのビデオへのリンクがあります。
ただし、 この記事で説明した完成したデバイスを繰り返しました。
デバイスの簡単な情報と空中浮揚の実験が ビデオに示されています （実験は2:00から始まります ）。
このデバイスの最も重要な要素は、超音波圧電エミッターです。これは十分に人気のある超音波距離センサーから取得できます（aliexpressの場合、70ルーブルの価格で「超音波距離HC-SR04」を検索してください）。
このセンサーには2つの同一の要素があります。 1つは超音波発生器として機能し、2つ目は受信機として機能します。 それらを除去するには、はんだ除去ポンプを使用するのが最善です。
次に、グリッドを削除して、生成中の損失を減らす必要があります。 これを行うには、ニッパーまたはペンチを使用してアルミニウムケースの圧着を拡張します。
取り外したメッシュから、「エレベーター」にパーティクルを取り付けるためのスパチュラをすぐに作成できます。 これを行うには、マッチまたは爪tooth枝をわずかに切り取り、それに超接着剤のグリッドを接着します。 メッシュの端は少し曲げたほうが良いです。
レシーバーであるピエゾエミッターの表面には、ゲル状の接着剤が一滴あります。 おそらく、これは超音波のより良い吸収のために行われます。 小さなドライバーでこのドロップを削除することをお勧めします。
次に、グリッドなしでエミッターを収集し、いくつかの場所でペンチでケースの端を絞る。
これで2つの超音波エミッターができました。 並列にはんだ付けし、振幅12 V、周波数40 kHzの長方形の可変信号、つまり-12 Vから+12 Vの電圧パルスを生成する回路に接続する必要があります。
以下の概要は、元の記事から引用したものです。 L239Dステッピングモータードライバーを使用します。 同時に、テキストはL293Dドライバーを参照しています（数値が変更されています）。これはより一般的です。 L298Nドライバーで既製のボードを購入できます（約120ルーブルの価格で「モータードライブボードL298N」を検索）。 トランジスタのブリッジ回路を使用してモーターの極性を切り替えたところ、うまく機能しています。 しかし、L298Nドライバーを使用して既製のボードを購入する方が簡単です。 また、ボードArduino Nanoを購入する必要があります。このボードは、40 kHzの望ましい周波数と12 V（十分な電流1 A）の電源を作成します。 Arduinoのプログラムは元の記事にあります。 その結果、回路は40 kHzの周波数で±12 Vの電圧パルスを生成するはずです。
回路を組み立てた後、圧電トランスデューサーを互いに反対方向に設置し、それらの間の距離を変更できるようにする必要があります。 私は金属のコンストラクターを使用しましたが、そこではネジの縦方向の切り欠きがある興味深い部品が見つかりました。 私は長い間、国内外のメーカーのセット（M4ネジ、穴ピッチ10 mm）を購入し、それらをすべて組み合わせていたため、この部品がどのセットのものであったかを覚えていません。
25 mmから始まる距離を選択しました。 徐々に0.5ミリメートルずつ減らし、フォーム粒子がどのように垂れ下がるかを確認しました。 彼は22 mmで止まりましたが、粒子は最もよく垂れ下がりました。 元の記事では、オシロスコープを使用して最適な距離を見つける方法があります。 1つの圧電トランスデューサが一時的にジェネレータから切断されると、レシーバになり、サインを生成します。 ジェネレーターの矩形信号と同位相で組み合わせる必要があります。
最適な距離が見つかったら、実験を開始できます。 これを行うには、小さな軽い粒子を準備する必要があります：泡球（人工泡雪）、ナプキン、紙と薄いホイル（ポタル）、「雨」などのクリスマスデコレーション、大きな輝き。 メッシュブレードを使用して、ピエゾエミッター間の領域にそれらを持ち込み、ブレードを下げる必要があります。 粒子は定在波のノードの1つにキャプチャされます。 これらのノードの間隔は約4 mmです。 複数のパーティクルを一度に入力できます。 サイズと形状に応じて、粒子は動かずにぶら下がったり、振動したり、回転したりすることがあります。
奇妙なことに、まだaliexpressには、美しいケースに既製の形でこのデバイスはありません。 しかし、75のピエゾエミッターのより強力な浮揚装置の自己組み立てキットがあります（「アコースティックレビテーター」を検索、価格は組み立てられていないバージョンで約5000ルーブルです）。 この大規模な浮揚装置に関する科学記事全体があります。
ご清聴ありがとうございました。この記事がお役に立てば幸いです。 幸せな空中浮揚！