Lévitation acoustique, Transducteur et microcontroleur Arduino

Cette page est un complément à ma série de vidéos youtube sur la lévitation acoustique.
Il est facile d'acheter des kits à monter, pour construire des appareils à lévitation acoustique.
Je donnerai quelques informations supplémentaires en français, de la page Web de référence avec ses vidéos associée.
J'indiquerai où acheter des kits et d'autres éléments pour aller plus loin.

Un petit rouge en kit, un autre bleu déjà monté, celui en kit de 2x36 transducteurs et celui de 7 transducteurs de 16mm que j'ai modélisé moi-même.
Sur la photo, les petits points noirs sont des morceaux de polystyrène (sagex, styromousse, frigolite) en lévitation.
levitation_acoustique01_transducteur_arduino

Je traiterai des sujets suivants :
En fin de page, je donne des liens sur mes vidéos youtube concernant les sujets indiqués ci-dessus.

Motivation et quelques considérations initiales.

En cherchant des appareils qui donne l'illusion de gouttes d'eau qui remontent, je suis tombé sur des appareilles à lévitation acoustique. J'en avais déjà vu au salon des inventions à Genève. J'ai trouvé cela fascinant. J'ai commencé par en acheter un petit, puis un deuxième petit, puis un utilisant 2x36 transducteurs de 10 mm de diamètre, puis du matériel pour en construire utilisant des transducteurs de 16 mm de diamètre.
Ensuite, je me suis mis à améliorer le programme Arduino qui pilote les transducteurs.
Ces transducteurs sont des mini haut-parleurs, qui génèrent des sons à des fréquences de 40 kHz, soit le double du maximum audible par une excellente oreille.
J'ai également modélisé d'autres supports de transducteurs pour faire cette lévitation acoustique.

J'ai mis une heure pour monter le kit rouge ayant que deux transducteurs. C'était facile.
J'ai mis huit heures pour monter le kit ayant 2x36 transducteurs.
J'ai perdu beaucoup de temps pour comprendre comment déterminer la polarité des transducteurs et pour recoller des transducteurs n'ayant pas reçu assez de colle.
La page Web de référence !

Comment déterminer la polarité des transducteurs ?

Comme indiqué dans des vidéos d'autres personnes, NE faite PAS confiance aux indications marquées sur les transducteurs. Elles sont aléatoires.
Dans ma vidéo consacrée à ce sujet, je montre trois manières de déterminer la polarisation des transducteurs.
Celle que je préfère utilise un voltmètre.
On peut aussi utiliser un Arduino UNO, nano, Mega ou autre, avec un petit programme dédité.
L'utilisation d'un oscilloscope est aussi possible. C'est ainsi que j'ai commencé, mais j'ai constaté que l'utilisation d'un voltmètre est plus simple.
L'astuce principale, non expliquée dans la page Web de référence est de souffler sur le transducteur pendant qu'on mesure la tension à ses bornes.
Si cela génère une tension positive, alors marquer la patte reliée au + (plus) du Voltmère.
Si la tension générée est négative, alors marquer la patte reliée au - (moins) du Voltmètre.
Sur l'oscilloscope le signal va soit monter, soit descendre.
S'il montre, marquer la patte reliée à la sonde.
S'il descent, marquer la patte reliée à la terre.
L'important est que tous les transducteurs soient marqués de la même manière.

Quelques conseils pour le montage du kit de lévitation acoustique.

Le kit que j'ai reçu est livré avec un Arduino nano.
Au début, le programme ne voulais pas se charger dans l'Arduino nano.
La raison est que dans "Tools" (outils), il faut indiquer le type de processeur utilisé.
Celui que j'avais utilise : ATmega328P (Old bootloader)".
J'en avais un chez moi, qui utilisait un "ATmega 168".
Il faut donc faire attention au trois poins suivants :
1) le Board.
2) le Port USB utilisé.
3) le processor.

Lorsque j'ai collé les transducteurs de 10mm sur le support venu avec le kit, j'ai mis de la colle standard (de la cémentite) et j'en ai pas mis assez.
Beaucoup de transducteurs se sont décollés et j'ai dû les recollés.
J'ai utilisé de la colle à chaud pour recollés ceux qu'il fallait, c'était plus pratique, malgré les fils de colle qui se tirent.

Au lieu de souder les pattes des transducteurs, il est possible des les connecter avec des connecteurs JTS SH.
C'est plus vite fait que souder et permet d'en changer en cas de problème, tel que inversion de la polarité des pins.
Sur le kit que j'ai assemblé, j'ai utilisé du fil monobrin de 0,5 mm de diamètre.

Comment tester le montage ?

Une fois le montage effectué, je conseille de tester les transducteurs.
Cela prend un peu de temps, mais en fait gagner beaucoup en cas de fonctionnement incorrecte.
Pour cela, un oscilloscope est nécessaire.

Amélioration du programme Arduino qui contrôle les transducteurs.

Pour accéder et obtenir des explications sur le programme qui contrôle les transducteurs, allez voir ma page : Microcontrôleur Arduino, minuteur (timer), assembleur et synchronisation de deux Arduinos

Amélioration du support des transducteurs

Le support fournit avec le kit d'assemblage de 2x36 transducteurs est minimaliste.
Plusieurs personnes en ont modélisés d'autres et mis à disposition sur Internet.

Comment aller plus loin ?

Au lieu d'utiliser des transducteurs de 10 mm de diamètre, il est possible d'utiliser des transducteurs de 16 mm de diamètre.
Il est aussi possible d'en utiliser qu'une paire ou 2 fois 7 transducteurs ou 2 fois 18 ou 19 ou 2 fois 36 ou 37. Ou plus, mais il faut beaucoup de patience.
Plus bas, je donne des références sur le site Thingiverse de personnes ayant modélisés des supports pour des transducteurs de 16mm.
J'en ai modélisé également, je vais les mettre aussi sur le site Thingivers

Où acheter divers éléments ?

Ultrasonic transducer 40 kHz de 16mm, 12mm et 10mm, chez Aliexpress.

Ultrasonic transducer 40 kHz de 16mm, chez Aliexpress.

Ultrasonic transducer 40 kHz de 16mm, chez Aliexpress

Des transducteurs 40 kHz de 16mm chez Amazon, ceux conseillés par un site thingiverse

Ultrasonic transducer 40 kHz de 16mm TCT40-16T, chez Aliexpress

MANORSHI 16mm 40khz ultrasonic directional speaker sensor for signal light alarm, chez alibaba.
Ceux-là ont un look différent. Ils sont peut-être meilleurs.

Pour :" Manorshi 10mm 40khz piezo ultrasonic Transmitter / Receiver sensor", chez alibaba.
Ils semblent intéressant aussi. Mais ceux-là sont de 10mm de diamètre.

Pour imprimer un acoustic levitator, sur le site Web : www.thingiverse.com
Parametric Acoustic Levitator - 3617801.zip
Il a un support et cache l'électronique.
Il donne aussi des variantes avec moins de transducteurs.
Donne beaucoup d'informations en plus.

Pour imprimer un acoustic levitator amélioré, sur le site Web : www.thingiverse.com
Acoustic Levitator Modification - 4688233.zip
Avec support et distance réglable entre les deux ensembles de transducteurs.
La distance entre les deux ensembles me semble importantes, après quelques essais.

Big Lev Horizontal Ultrasonic Acoustic Levitator, sur le site Web : www.thingiverse.com
Support pour 2x36 transducteurs de 16 mm de diamètre.
Big Lev Horizontal Ultrasonic Acoustic Levitator - 3940881.zip
Bien pour des transducteurs de 16mm.
La distance entre les deux supports de transducteurs est ajustable.

Tinylev Acoustic Levitator Case by INVESTEGATE, sur le site Web : www.thingiverse.com
Joli packaging, tout est mis dans un seul block.
Tinylev Acoustic Levitator Case by INVESTEGATE - 4973148.zip
L'électronique est bien cachée dans une boite, avec des boutons de commande mis sur le devant de la boite de support.

Acoustic Levitator Box Stand, sur le site Web : www.thingiverse.com
Juste la boite pour ranger les circuits électroniques et supporter le acoustic levitator standard.
Acoustic Levitator Box Stand - 5101903.zip

Achat de connecteurs JST SH chez Aliexpress.
Connecteur_JST_SH.png
Ce sont des connecteurs que j'ai utilisés et que je trouve très pratique.
On peut facilement enlever le fil noir et/ou le rouge de sa prise.
J'ai personnellement enlevé le fil noir, pour connecter la pin que j'ai appelé "négatif" des transducteurs avec le fil noir et connecter la pin que j'ai appelé "positif" avec le fil rouge.
La page Wikipedia qui parle des connecteurs JST



Liens sur des vidéos youtube :

Lien sur la Playlist.

#01 Lévitation acoustique, introduction
levitation_acoustique01_transducteur_arduino
1ère vidéo d’une suite consacrée à la lévitation acoustique.
Cette vidéo est une introduction et motivation à cette suite de vidéos.
La page Web de référence qui m’a donnée envie de m’intéresser à ce sujet indique comment construire un appareil à lévitation acoustique.
Je donne juste quelques compléments d'information.
Dans cette vidéo, je donne quelques exemples.
Dans la vidéo suivante, je donne quelques conseils complémentaires à ceux de la page Web de référence.

#02 Lévitation acoustique, polarité des transducteurs
levitation_acoustique02_polarite
2ème vidéo d’une suite consacrée à la lévitation acoustique.
La page Web de référence qui m’a donnée envie de m’intéresser à ce sujet indique comment construire un appareil à lévitation acoustique.
Elle dit qu’il ne faut PAS faire confiance à la polarité indiquée sur les transducteurs.
The Physics Girl souligne ce fait également et je confirme que la polarité indiquée est hasardeuse,
que ce soit pour des transducteurs de 10 mm de diamètre ou de 16 mm de diamètre.
Dans la page de référence, des indications comment faire pour déterminer la polarité des transducteurs sont données, mais étaient insuffisantes pour moi.
J’ai trouvé qu’en soufflant sur un transducteur pendant qu’on mesure la tension à ses bornes permet de déterminer la polarité.
Dans cette vidéo je montre trois manières de déterminer la polarité.
Celle que je trouve la plus simple utilise un voltmètre.
Dans la vidéo suivante, je donne quelques conseils complémentaires.

#03 Lévitation acoustique, compléments d’informations
3ème vidéo d’une suite consacrée à la lévitation acoustique.
La page Web de référence qui m’a donnée envie de m’intéresser à ce sujet indique comment construire un appareil à lévitation acoustique.
Dans cette vidéo, je donne quelques conseils complémentaires et des alternatives de montage.

#04 Lévitation acoustique, tester un montage avant le branchement
levitation_acoustique04_tests
4ème vidéo d’une suite consacrée à la lévitation acoustique.
La page Web de référence.
Dans cette vidéo, je souligne l’importance de tester votre montage avant de le brancher.
Vérifier les court-circuits et que les mêmes polarités des transducteurs sont branchées ensemble.

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Mise à jour le 24 décembre 2024 par Libre Gisin.