Jednostavna ultrazvučna akustična levitacija pomoću arduina i hcsr04 ultrazvučnog senzora

Vrlo je uzbudljivo vidjeti nešto kako pluta zrakom ili slobodnim prostorom, što je upravo ono o čemu se radi u antigravitacijskom projektu. Predmet (u osnovi mali papir ili termokol) smješten je između dva ultrazvučna pretvarača koji generiraju zvučne valove. Predmet pluta u zraku zbog tih valova koji izgledaju antigravitacijski. Ovo nije samo Arduino projekt levitacije cool izgleda, već ima i mnogo praktičnih primjena. Istraživači rade na ultrazvučnim robotskim hvataljkama, koji rade vrlo slično ovome, a ovi hvataljke mogu biti korisni u pokretnim objektima bez dodirivanja.

Komponenta potrebna

• Arduino Uno / Arduino Nano ATMEGA328P
• Ultrazvučni modul HC-SR04
• IC ili L239d modul H-mosta L239D
• Vero ploča točkasta Vero
• Dioda 4007
• Kondenzator (PF) 104

Dodatni zahtjev za napajanje od 8 do 12 v

• Regulator napona LM 7809
• LED napajanje 12V 2Amp

Dodatni materijal: Neke spojne žice, muški zaglavlje, ženska do ženska kratkospojna žica

Dijagram ultrazvučne levitacije

Kompletni sklop Arduino levitacije prikazan je ispod, a princip rada sklopa vrlo je jednostavan. Glavna komponenta ovog projekta je Arduino, L239D IC pogonska sklopka i ultrazvučni pretvarač prikupljen iz ultrazvučnog modula senzora HCSR04. Općenito, ultrazvučni senzor emitira zvučni val frekvencijskog signala između 25khz i 50 kHz, a u ovom projektu koristimo ultrazvučni pretvarač HCSR04. Prethodno smo izgradili mnoge projekte ultrazvučnih senzora u kojima se HCSR04 prvenstveno koristi za mjerenje udaljenosti. U ovom smo projektu odvojili pretvarač iz modula.

Prema tehničkom listu, radna frekvencija ovog ultrazvučnog pretvarača je 40 kHz. Dakle, svrha korištenja Arduina i ovog malog dijela koda je generiranje visokofrekventnog oscilacijskog signala od 40 KHz za moj ultrazvučni senzor ili pretvarač, a taj se impuls primjenjuje na ulaz pokretača dvobojnog motora IC L239D (Pin 2 i 6 iz Arduina A0 i A1 pinovi) za pogon ultrazvučnog pretvarača. Konačno, ovaj primijeniti visoke frekvencije 40kHz oscilacija signala uz pobudni napon kroz pogonske IC (tipično 8 to12 napon koji se nalazi na 8 ^-og zatik L239D IC, Vcc2) na ultrazvučnog pretvarača. Kao rezultat toga ultrazvučni pretvarač proizvodi zvučne valove. Smjestili smo dva pretvarača licem u lice u suprotnom smjeru na takav način da između njih ostane malo prostora. Akustični zvučni valovi putuju između dva pretvarača i omogućuju plutanje predmeta.

Imajte na umu da L293D ima dvojaki ulazni napon, jedan je za napajanje samog IC-a, koji se u ovom projektu napaja iz Arduina 5v, a drugi Vcc2 (8- ^ti) primijenjen je na izlazni pogonski napon komponente i ovaj VCC pin može prihvatiti do 36v. Ovaj IC ima 2 osovinice za osposobljavanje, 4 ulazno-izlazne pinove, 4 uzemljivača. Koncept korištenja ovog IC dolazi od koncepta korištenja mikrokontrolera i ovog čipa gdje možemo mijenjati smjer i brzinu 2 motora pojedinačno pružajući samo logički ili digitalni signal od mikrokontrolera.

U ovom krugu koristimo samo dva ulaza IC L293D, ulazni pin 1 (2) i ulazni pin 2 (7). Da bismo omogućili ove dvije pinove, moramo zadržati visoki PIN 1 za omogućavanje IC-a, tako da smo ovu pinu uputili na IC-pin 16 koji je ulazni Vcc 1, kako biste saznali više, slijedite tablicu L293D

Uporaba 100nF kondenzator je opcionalno za samo držite IC snage i kao izvor energije, koristimo 12V 2Amp LED driver, onda ispadne napon 9V pomoću regulatora napona IC LM7809 i opskrbe do 8 ^th pin L139D sa zajedničkim osnovama. Prema Arduino, Cc i Arduino forumu, Arduino UNO ploča podržava 7 do 12 volti ulaza, ali sigurnije je staviti 9 V Max.

Programiranje Arduina za ultrazvučnu levitaciju

Kodiranje je vrlo jednostavno, u samo nekoliko redaka. Koristeći ovaj mali kôd uz pomoć tajmera i funkcija prekida, izrađujemo visoki ili niski (0/1) i generiramo oscilirajući signal od 40Khz na izlazne pinove Arduino A0 i A1.

Prvo započnite s nizom faznog pomaka.

bajt TP = 0b10101010;

I svaki drugi port prima ovaj suprotni signal. Nakon toga, u void setup-u, definiramo sve analogne priključke kao izlaz pomoću ovog retka koda.

DDRC = 0b11111111;

Zatim inicijaliziramo tajmer 1 i onemogućimo sve prekide da postave nulu.

Prema ovom kodu, noInterrupts (); TCCR1A = 0; TCCR1B = 0; TCNT1 = 0;

Zatim je tajmer jedan konfiguriran za aktiviranje sata prekida uspoređivanja na 80KHZ. Arduino radi na 16000000 MHZ ÷ 200 = 80.000 kHz kvadratni valovi generiraju se pomoću ove funkcije.

OCR1A = 200; TCCR1B - = (1 << WGM12); TCCR1B - = (1 << CS10);

Nakon toga se ova linija aktivira, usporedi tajmer prekida.

TIMSK1 - = (1 << OCIE1A);

I na kraju, aktivirajte prekid pomoću ovog koda.

prekida ();

Svaki prekid preokreće stanje analognih priključaka, što pretvara signal kvadratnog vala od 80 kHz u signal puštanja u ciklus na 40 kHz. A zatim vrijednost šaljemo na Arduino izlaz A0 i A1 port.

ISR (TIMER1_COMPA_vect) {PORTC = TP; TP = ~ TP; // Invertiraj TP za slijedeće pokretanje}

I nema se što staviti ili treba proći ispod petlji.

Izrada postavke ultrazvučne levitacije

Napominjemo da je za ovaj projekt važno pravilno postavljanje ultrazvučnih pretvarača. Trebali bi se sučeliti u suprotnom smjeru što je vrlo važno i trebali bi biti u istoj liniji kako bi ultrazvučni zvučni valovi mogli putovati i presijecati se u suprotnim smjerovima. Za to možete uzeti dva mala komada drveta ili MD ploče, maticu i ljepilo. Možete napraviti dvije rupe kako bi stroj za bušenje savršeno odgovarao sondi. Na postolje možete objesiti raspored ultrazvučnog pretvarača.

U ovom sam slučaju koristio dva komada kartona, a zatim fiksirao ultrazvučni pretvarač uz pomoć ljepila iz pištolja za ljepilo. Kasnije sam za izradu postolja koristio jednostavnu kutiju kućišta za ožičenje i sve popravio ljepilom.

Evo nekoliko slika ultrazvučne levitacije koje prikazuju rad projekta.

Ultrazvučna levitacija ili akustična levitacija također djeluje ako je jedna strana montirana ultrazvučnim pretvaračem, ali u tom će slučaju biti potreban reflektor koji će služiti kao prepreka kako bi se mogao koristiti u hoverboard-u u budućnosti i za anti-gravitacijski transport. U nastavku možete pogledati i cijeli radni video.

Nadam se da ste razumjeli projekt i uživali u izgradnji nečeg zabavnog. Ako imate bilo kakvih pitanja, ostavite ih u odjeljku za komentare u nastavku. Naše forume možete koristiti i za druga tehnička pitanja.