Устройство для проведения опытов по акустической левитации состоит из следующих элементов:
- Импульсный блока питания компьютера ATX, в котором используем линию +12 V.
- Генератор с усилителем.
- Ультразвуковой мощный излучатель.
Принципиальная схема
Схема генератора основана на микросхеме CD4047. Частота сигнала зависит от значения активного сопротивления и емкости на выводах 1, 2 и 3, что подсчитывается по формуле, вытекающей из документации к этой микросхеме.
Сигнал усиливается в два этапа с помощью транзисторных усилителей. Напряжение повышенное на трансформаторе подпитывается с блока питания ATX. Его ферритовое ядро позволяет передать сигнала нужной частоты. Монтаж элементов выполнен на небольшой макетной плате.
Самая сложная часть акустического левитатора – пьезокерамический преобразователь (другое название ультразвуковой, пьезоэлектрический).
Резонансная частота его составляет около 40 кГц, максимальная мощность 60 Вт. При его работе с номинальной частотой звуковая волна имеет длину около 8,2 мм. Такие преобразователи применяются в ультразвуковых ваннах, в медицине или датчиках заднего хода в автомобилях (конечно более слабой мощности).
Еще одним элементом устройства является отражатель, то есть отражающая поверхность, которую вырезаем из пластика, установленного на резьбовых шпильках. Он позволит отразить волну на расстоянии, кратном половине ее длины.
Все находится на стабильной, двойной основе, вырезанной из ДСП.
Запуск и калибровка левитатора
Калибровка состоит из двух этапов:
1.Калибровка сенсора.
Для создания максимально возможного уровня сигнала. Сигнал генератора должен иметь частоту, равную или близкую к резонансной частоте преобразователя. Схема потребляет больше тока когда генерирует частоту, близкую к резонансной частоте преобразователя. С помощью потенциометра отрегулировать частоту генератора, а показания считываем амперметром. Ток будет около 1 А.
2.Калибровка отражателя.
Поверхность отражающая сигнал должна находиться на расстоянии, кратном половине длины волны, излучаемой преобразователем. С этой целью на матрице мы ставим объект и меняем положение рефлектора пока объект не начнет левитировать. Регулировка осуществляется с помощью гаек на резьбовых шпильках.
