Набор для пайки «Ультразвуковой левитатор»

Левитация — это явление преодоления гравитации, при котором тело парит в воздухе. Несмотря на то, что тему левитации зачастую используют фантасты, в реальном мире уже существуют технологии левитации. Вот, например, акустическая левитация.

Если два источника звука с одинаковой частотой направить друг на друга таким образом, чтобы фазы генерируемых волн совпали, образуется стоячая звуковая волна. Пространство между излучателями заполнится зонами чрезмерно сжатого и разреженного воздуха. Если помесить на раздел этих зон какой-нибудь подходящий по весу предмет, он начнёт левитировать.

Ультразвуковой левитатор представляет собой систему из двух ультразвуковых излучателей и схемы генерации звуковой волны. Длина волны в таком устройстве составляет 40 кГц, а значит размер каждой зоны сгусток/разрежение составит 8,5 мм.

Этот миниатюрный левитатор позволяет удерживать в воздухе предметы с очень малым весом, например, пузырьки пенопласта или мелких насекомых (комар будет отлично левитировать).

Для питания устройства потребуется источник питания 12 вольт с силой тока не менее 100 миллиампер. Разъём питания стандартный цилиндрический: 5.5/2.1 мм.

Что такое SMD?

В переводе с английского, SMD — это surface mounted device, то есть «устройство, монтируемое на поверхность». В отличие от технологий недавнего прошлого, SMD элементы занимают гораздо меньше места. SMD позволяет нам сделать устройство очень компактным. Достаточно посмотреть на материнскую плату любого смартфона, чтобы понять о чем идет речь.

SMD бывают разных размеров. Элементы прямоугольной формы такие как светодиоды или резисторы измеряются по длинам сторон. Например, на Ардуино установлены светодиоды 0805. В переводе с дюймовой системы в метрическую это соответствует размеру 2 x 1,25 мм. А большинство керамических конденсаторов на той же плате имеют размер 0603 = 1,6 x 0,8 мм.

В данном наборе мы будем учиться работать с более крупными элементами — 1206.

Подготовка к работе

Чтобы спаять устройства понадобится паяльник, немного припоя и флюс, жидкий или гелевый. Если чего-то не хватает, вы можете приобрести это у нас в магазине RobotClass:

В корзину

Сборка левитатора

Внешний вид всех компонентов имеющихся в наборе

1. Резистор

Он в наборе всего один, да и тот идет на светодиод.

2. Конденсаторы

3. Светодиод

Обратите внимание, что с верхнего края он зеленого цвета. это важно! Это указание что с этой стороны диода располагается катод — отрицательный контакт, «минус». Соответственно, контакт без зеленого маркера — катод, положительный контакт, «плюс».

Диоды можно проверить с помощью мультиметра на режиме прозвонки.

Диод должен быть припаян зеленым контактом к той стороне на которую указывает стрелочка на посадочной площадке.

4. Стабилизатор питания

Он нужен для понижения напряжения с 12 вольт до 5 для питания контроллера.

С его размещением очень трудно ошибиться 🙂

5. Микроконтроллер

Будьте внимательны при пайке контроллера! Микросхема должна быть расположена таким образом чтобы точка на рисунке на плате была в том же углу что и точка на микросхеме. Дополнительно убедитесь что на микросхеме написано STC — так же как и на той площадке на которую вы собираетесь этот чип паять.
Если вы перепутаете чипы и подадите питание на контроллер, они сгорят и их придется перепаивать.

6. Транзистор

Это мощный транзистор в корпусе SOIC-8. Он нужен для коммутации энергии на звукоизлучатели.

6. Конденсатор

Отрицательный полюс электролитического конденсатора отмечен белой полосой и символом «-«.

На рисунке платы также есть белая отметка (на фото правая закрашенная часть круга)
Конденсатор должен быть установлен на плату отрицательным полюсом к отметке.

7. Разъем питания

С ним проблем возникнуть не должно. Он большой, неправильной стороной его вставить крайне проблематично…

В итоге наша плата должна выглядеть так.

8. Монтаж излучателей.

На этом этапе все просто. Нужно просто вставить излучатель в плату и припаять контакты. Полярность не важна.

Излучатель вставлять с этой стороны платы

Получаем вот такую плату-излучатель.
Со второй платой и излучателем проделываем тоже самое…

9. Финальная сборка

После пайки всех компонентов у нас получается вот такой комплект плат и стойки для их сборки.

Ставим первые стойки

Сейчас нужны 2 маленькие стойки и 2 гайки. Стойки ставим под платой, гайки закручиваем сверху. Они играют роль ножек для нашего устройства.

Теперь берем 2 маленькие стойки и 2 средние. Маленькие стойки также вставляем в плату резьбой вперед и вкручиваем в них средние стойки.

Теперь нам нужны еще 2 маленькие стойки, одна плата с излучателем и плата-контроллер.

Надеваем плату-излучатель на стойки. Обратите внимание на полярность — отверстие на котором подписано «плюс» должно совпадать с «плюсом» на излучателе.

А затем на торчащую сквозь плату резьбу накручиваем стойки.

Теперь ставим большие стойки

Теперь берем вторую плату-излучатель и надеваем ее излучателем вниз. Сверху платы немного выступает резьба от стоек. Накручиваем на нее гайки. И не забываем про полярность указанную на платах…

По итогу, у нас должен получиться вот такой аппарат:

10. Проверка работы

При подключении питания должен загореться светодиод.

Остается только найти какой-нибудь легкий предмет и поместить его между излучателями. Мы использовали шарик пенопласта который отщипнули от того кусочка который лежал в наборе.