DIY 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 поместить 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).
Примечание
Для питания устройства потребуется источник питания 12 вольт с силой тока не менее 100 миллиампер. Разъём питания стандартный цилиндрический: 5.5/2.1 мм.
Набор предназначен для тех, кто уже умеет паять SMD-элементы и хочет немного потренироваться. Компоненты устанавливаются поверхностным монтажом на печатную плату.
Подготовка к работе
Примечание
Чтобы спаять устройство, понадобится паяльник, немного припоя и флюс, жидкий или гелевый. Базовый набор инструментов доступен в магазине AlashEd: флюс ЛТИ-120, припой Sn63Pb37 0.5 мм, губка для чистки жала, бокорезы, силиконовый термостойкий мат.
Состав набора
В наборе 11 элементов и 39 точек пайки.
печатная плата — 1 шт.;
инструкция на русском языке — 1 шт.;
резистор 1206, 1 кОм, 102 (R1) — 1 шт.;
конденсатор 1206, 0,1 мкФ (C1, C2) — 2 шт.;
светодиод 1206 (LED1) — 1 шт.;
стабилизатор напряжения, SOT223 (U1) — 1 шт.;
микроконтроллер STC, SOIC-8 (U2) — 1 шт.;
транзистор 4427, SOIC-8 (U3) — 1 шт.;
конденсатор электролит. 100 мкФ (C5) — 1 шт.;
разъём питания — 1 шт.;
излучатели ультразвука (U4, U5) — 2 шт.;
батарейка CR2032, 3 В — 1 шт.
Сборка левитатора
1. Резистор
Он в наборе всего один, да и тот идёт на светодиод. Номинал — 1 кОм (код 102).
2. Конденсаторы
Керамические конденсаторы 0.1 мкФ устанавливаются на посадочные места C1, C2.
3. Светодиод
Важно
Обратите внимание, что с верхнего края он зелёного цвета — это важно! Это указание, что с этой стороны диода располагается катод (отрицательный контакт, «минус»). Соответственно, контакт без зелёного маркера — анод (положительный контакт, «плюс»).
Диод должен быть припаян зелёным 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.
Совет
С его размещением очень трудно ошибиться :)
5. Микроконтроллер
Предупреждение
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 придётся перепаивать.
6. Транзистор
Это мощный транзистор в корпусе SOIC-8. Он нужен для коммутации энергии на звукоизлучатели.
7. Конденсатор электролитический
Важно
Отрицательный полюс электролитического конденсатора отмечен белой полосой и символом «-». На рисунке платы также есть белая отметка. Конденсатор должен быть установлен на плату отрицательным полюсом к отметке.
Не забываем подрезать торчащие концы.
8. Разъём питания
Совет
С ним проблем возникнуть не должно. Он большой, неправильной стороной его вставить крайне проблематично…
9. Монтаж излучателей
На этом этапе всё просто. Нужно просто вставить излучатель в плату и припаять контакты. Полярность не важна.
Со второй платой и излучателем проделываем то же самое.
10. Финальная сборка
После пайки всех компонентов у нас получается 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 берём 2 маленькие стойки и 2 средние. Маленькие стойки также вставляем в плату резьбой вперёд и вкручиваем в них средние стойки.
Важно
Надеваем плату-излучатель на стойки. Обратите внимание на полярность — отверстие, на котором подписано «плюс», должно совпадать с «плюсом» на излучателе.
Затем на торчащую сквозь плату резьбу накручиваем стойки. Теперь ставим большие стойки.
Теперь берём вторую плату-излучатель и надеваем её излучателем вниз. Сверху платы немного выступает резьба от стоек. Накручиваем на неё гайки. И не забываем про полярность, указанную на платах.
Проверка работы
При подключении питания должен загореться светодиод.
Остаётся только найти какой-нибудь лёгкий предмет и поместить его между излучателями. Мы использовали шарик пенопласта, который отщипнули от того кусочка, который лежал в наборе.
Работает!