{"id":2449,"date":"2017-01-27T19:39:33","date_gmt":"2017-01-27T18:39:33","guid":{"rendered":"http:\/\/blog.fh-kaernten.at\/ingmarsretro\/?p=2449"},"modified":"2021-02-10T12:21:33","modified_gmt":"2021-02-10T11:21:33","slug":"schweben-mit-ultraschall-der-tractor-beam","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blog.fh-kaernten.at\/ingmarsretro\/2017\/01\/27\/schweben-mit-ultraschall-der-tractor-beam\/","title":{"rendered":"Schweben mit Ultraschall – Der Tractor Beam"},"content":{"rendered":"
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Schwebendes K\u00fcgelchen<\/p><\/div>\n

Ein cooles Projekt hat Asier Marzo<\/a><\/span> auf  instructables.com vorgestellt. Es handelt sich dabei um eine Anordnung von Ultraschalltransducern, deren Schallwellen so ausgerichtet sind, dass sich Schallkeulen ausbilden, in denen ein leichter K\u00f6rper (zum Beispiel ein Styropork\u00fcgelchen) schwebend gehalten werden kann. Da das Projekt auf http:\/\/www.instructables.com\/id\/Acoustic-Tractor-Beam<\/a>\/ sehr ausf\u00fchrlich beschrieben ist und wir (Mario, Bernd und ich) smarte Jungs sind \ud83d\ude42 haben wir und gedacht, wir bauen das nach.<\/p>\n

Die Elektronik besteht aus einem H-Br\u00fcckenmodul, einem Arduino Nano sowie einem China DC\/DC – Converter.  Das Zusammenschrauben der Module funktioniert prinzipiell ganz gut, aber als Elektroniker macht man nat\u00fcrlich eine eigene Platine, auf der alles N\u00f6tige drauf ist. Also habe schnell ein geeignetes Layout erstellt und per nasschemischer Fertigung hergestellt. Es mag zwar immer Leute geben, die Platinen gerne in einen Fr\u00e4sbohrplotter einspannen und die Maschine per spanendem Verfahren Material abtragen lassen, aber wenn es schnell gehen und auch sch\u00f6n werden soll, dann wird nat\u00fcrlich ge\u00e4tzt. So sind auch d\u00fcnnste Leiterbahnen problemlos m\u00f6glich. Und der ganze Prozess (egal wie gro\u00df die Platine ist) dauert gerade einmal 30 Minuten.<\/p>\n

\"\"<\/a>Also wie \u00fcblich die Schaltung auf Basis Asier Marzos Projektangaben gezeichnet und ein wenig optimiert und in den Schaltplan-Editor eingegeben, ein Layout geroutet und die Belichtungsfolien erstellt.<\/p>\n

\"\"<\/a>Die unterschiedlichen Bohrl\u00f6cher f\u00fcr die THT Bauteile macht auch hier die Maschine.<\/p>\n

<\/a>Danach werden in einem Bad gleich mehrere Platinen in einem „Ruck“ ge\u00e4tzt.<\/p>\n

\"\"<\/a>Jetzt wird best\u00fcckt und gel\u00f6tet.<\/p>\n

\"\"<\/a>Die fertige Platine mit aufgestecktem Arduino Nano<\/p>\n

\"\"<\/a>Der Tr\u00e4ger f\u00fcr die Ultraschalltransducer wird im 3D-Drucker aus ABS gedruckt. Das Stereolithographie-File kann auf der „instructables“ Website heruntergeladen werden.<\/p>\n

\"\"<\/a>Wir haben hier unterschiedliche Druckverfahren getestet. Mit Polyvinylalkohol als Support-Material und auch ohne Support…<\/p>\n

\"\"<\/a>Das Supportmaterial kann nach dem Druck im warmen Wasser herausgel\u00f6st werden. Das dauert in diesem Fall aber einige Stunden.<\/p>\n

\"\"<\/a>Nach dem L\u00f6sen des Supportmaterials sieht der Ultraschalltr\u00e4ger dann so aus.<\/p>\n

\"\"<\/a>Mario und Bernd konstruieren zwischenzeitlich eine Halterung f\u00fcr Platine und Akku, auf die der Schallkopf schlussendlich aufgeschraubt werden soll.<\/p>\n

\"\"<\/a>Grate entfernen und Feinarbeiten werden mit dem Dremel gemacht.<\/p>\n

\"\"<\/a>Jetzt werden alle Ultraschallgeber (Transducer) auf Polarit\u00e4t und Gleichphasigkeit gepr\u00fcft und bei Abweichungen entsprechend sortiert. Da in der Halbschale insgesamt vier Arrays aus Transducern verschaltet und getrennt angesteuert werden, ist es besonders wichtig, dass alle Transducer innerhalb eines Arrays dieselbe Phasenlage erzeugen.<\/p>\n

\"\"<\/a>\"\"<\/a>Jetzt kann ich alle Schallgeber in die Halbschale einbauen und entsprechend verdrahten.<\/p>\n

\"\"<\/a>Das fertige Werk wird nun an die Platine angeschlossen und der Arduino Microcontroller mit Programmcode versehen.<\/p>\n

\"\"<\/a>Nach dem Einschalten und den ersten Messungen, ob alle Spannungen vorhanden sind und die Transducer Arrays phasengleich angesteuert werden, kann \u00fcber einem Wasserbad die Ausbildung der Schallkeulen \u00fcberpr\u00fcft werden.<\/p>\n

\"\"<\/a>Der Erfolg zeigt sich, wenn ein Styropork\u00fcgelchen schwebend gehalten wird …<\/p>\n

Ein kurzes Video, das den Aufbau und Test des Tractor-Beam Projektes zeigt, ist hier zu sehen:<\/p>\n