- Componenta obligatorie
- Diagrama circuitului de levitație cu ultrasunete
- Programarea Arduino pentru levitația cu ultrasunete
- Construirea setării de levitație cu ultrasunete
Este foarte interesant să vezi ceva plutind în aer sau în spațiul liber care este exact ceea ce înseamnă un proiect anti-gravitațional. Obiectul (practic o bucată mică de hârtie sau termocol) este plasat între doi traductori cu ultrasunete care generează unde sonore acustice. Obiectul plutește în aer din cauza acestor unde care par a fi anti-gravitaționale. Acesta nu este doar un proiect de levitație Arduino, ci are și multe aplicații practice. Cercetătorii lucrează la Ultrasonic Robotic Grippers, care funcționează foarte asemănător cu acesta, iar aceste gripere pot fi utile în mișcarea obiectelor fără a le atinge.
Componenta obligatorie
- Arduino Uno / Arduino Nano ATMEGA328P
- Modul cu ultrasunete HC-SR04
- IC sau L239d H-Bridge Module L239D
- Vero Board Dotted Vero
- Diodă 4007
- Condensator (PF) 104
Cerință suplimentară pentru sursa de alimentare de la 8v la 12v
- Regulator de tensiune LM 7809
- Sursă de alimentare cu driver LED 12V 2Amp
Material suplimentar: Unele sârme de conectare, antet masculin, sârmă jumper de la mamă la mamă
Diagrama circuitului de levitație cu ultrasunete
Circuitul complet Arduino Levitation este prezentat mai jos, iar principiul de funcționare al circuitului este foarte simplu. Componenta principală a acestui proiect este un circuit Arduino, un motor L239D care conduce IC și un traductor cu ultrasunete colectat din modulul senzor cu ultrasunete HCSR04. În general, senzorul cu ultrasunete transmite o undă acustică a unui semnal de frecvență între 25 kHz și 50 kHz și, în acest proiect, folosim traductorul cu ultrasunete HCSR04. Am construit anterior multe proiecte de senzori cu ultrasunete, în care HCSR04 este utilizat în principal pentru măsurarea distanței. În acest proiect, am sudat traductorul din modul.
Conform fișei tehnice, frecvența de lucru a acestui traductor cu ultrasunete este de 40 kHz. Deci, scopul utilizării Arduino și a acestei mici bucăți de cod este de a genera un semnal de oscilație de înaltă frecvență de 40 KHz pentru senzorul sau traductorul meu ultrasonic și acest impuls este aplicat la intrarea driverului de motor duel IC L239D (Pinul 2 și 6 de la Arduino A0 și pini A1) pentru a acționa traductorul cu ultrasunete. În cele din urmă, aplicăm acest semnal 40kHz oscilație de înaltă frecvență, împreună cu tensiunea de conducere prin intermediul IC de conducere (de obicei 8 tensiune la12 dat pe 8 - lea PIN al L239D IC, Vcc2) pe traductor ultrasonic. Ca urmare, traductorul cu ultrasunete produce unde sonore acustice. Am plasat doi traductori față în față în direcția opusă în așa fel încât să rămână un spațiu între ei. Undele sonore acustice se deplasează între doi traductori și permit obiectului să plutească.
Vă rugăm să rețineți că L293D are intrare dublă de tensiune, unul este la putere IC în sine, care este alimentat de la Arduino 5v în acest proiect și un alt Vcc2 (8 - lea) aplicată componentei de ieșire de tensiune de conducere și acest PIN VCC poate accepta pana la 36V. Acest IC are 2 pini de activare, 4 pini de intrare-ieșire, 4 pini de masă. Conceptul de utilizare a acestui IC provine din conceptul de utilizare a unui microcontroler și a acestui cip în care putem schimba direcția și viteza a 2 motoare individual, oferind doar un semnal logic sau digital de la microcontroler.
În acest circuit, folosim doar două intrări ale IC L293D, pinul de intrare 1 (2) și pinul de intrare 2 (7). Pentru a activa acești doi pini, trebuie să menținem IC Enable PIN 1 ridicat, așa că am împușcat acest pin pe pinul 16 IC care este intrarea Vcc 1, pentru a afla mai multe, vă rugăm să urmați foaia de date L293D
Utilizarea unui condensator 100nf este opțională doar pentru a menține puterea IC și, ca sursă de alimentare, folosim un driver LED de 12V 2Amp, apoi scădem tensiunea la 9v folosind regulatorul de tensiune IC LM7809 și alimentăm cel de-al 8- lea pin al L139D cu temeiuri comune. Conform forumului Arduino, Cc și Arduino, placa Arduino UNO acceptă 7-12 volți de intrare, dar este mai sigur să puneți 9V Max.
Programarea Arduino pentru levitația cu ultrasunete
Codificarea este foarte simplă, doar cu câteva rânduri. Folosind acest mic cod cu ajutorul unui temporizator și funcții de întrerupere, realizăm valori mari sau mici (0/1) și generăm un semnal oscilant de 40 KHz la pinii de ieșire Arduino A0 și A1.
În primul rând, începeți cu o matrice de fază.
octet TP = 0b10101010;
Și fiecare al doilea port primește acest semnal opus. După aceasta, în setarea nulă, definim toate porturile analogice ca ieșire folosind această linie de cod.
DDRC = 0b11111111;
Apoi inițializăm cronometrul 1 și dezactivăm întreruperea pentru a seta zero.
Prin acest cod, noInterrupts (); TCCR1A = 0; TCCR1B = 0; TCNT1 = 0;
Apoi, temporizatorul este configurat pentru a declanșa un ceas de întrerupere de comparare la 80KHZ. Arduino rulează la 16000000 MHZ ÷ 200 = 80.000 kHz sunt generate unde pătrate folosind această funcție.
OCR1A = 200; TCCR1B - = (1 << WGM12); TCCR1B - = (1 << CS10);
După aceea, această linie se activează, compară întreruperea temporizatorului.
TIMSK1 - = (1 << OCIE1A);
Și, în cele din urmă, activați întreruperea utilizând această bucată de cod.
întrerupe ();
Fiecare întrerupere inversează starea porturilor analogice, aceasta transformă semnalul de undă pătrată de 80 kHz într-un semnal de ciclu cu undă completă la 40Khz. Și apoi trimitem valoarea la ieșirile Arduino A0 și portul A1.
ISR (TIMER1_COMPA_vect) {PORTC = TP; TP = ~ TP; // Inversează TP pentru următoarea rulare}
Și nu este nimic de pus sau necesar pentru a rula sub bucle.
Construirea setării de levitație cu ultrasunete
Vă rugăm să rețineți că pentru acest proiect este importantă montarea corectă a traductoarelor cu ultrasunete. Ar trebui să se confrunte reciproc în direcția opusă, ceea ce este foarte important și ar trebui să fie în aceeași linie, astfel încât undele sonore ultrasonice să poată călători și să se intersecteze reciproc în direcții opuse. Pentru aceasta, puteți lua două bucăți mici de lemn sau placă MD, șurub de piuliță și lipici. Puteți face două găuri pentru a se potrivi perfect traductorului de mașina de găurit. Pe suport, puteți agăța aranjamentul traductorului cu ultrasunete.
În acest caz, am folosit două bucăți de carton și apoi am tradus un traductor cu ultrasunete cu ajutorul lipiciului din pistolul de lipici. Ulterior, pentru confecționarea suportului, am folosit o cutie simplă de carcasă și am reparat totul cu clei.
Iată câteva imagini cu levitație cu ultrasunete care arată funcționarea proiectului.
Levitația cu ultrasunete sau levitația acustică funcționează, de asemenea, dacă o parte este montată cu traductorul cu ultrasunete, dar va fi necesar un reflector în acest caz, care va acționa ca un obstacol, astfel încât să poată fi utilizat în hoverboard în transportul viitor și anti-gravitațional. De asemenea, puteți consulta videoclipul complet de lucru de mai jos.
Sper că ați înțeles proiectul și v-a plăcut să construiți ceva distractiv. Dacă aveți întrebări, vă rugăm să le lăsați în secțiunea de comentarii de mai jos, puteți folosi și forumurile noastre pentru alte întrebări tehnice.