Paprasta ultragarso akustinė levitacija naudojant „Arduino“ ir „hcsr04“ ultragarso jutiklį

Labai įdomu pamatyti tai, kas sklando ore ar laisvoje erdvėje, būtent tai yra antigravitacinis projektas. Objektas (iš esmės nedidelis popieriaus ar termokolado gabalas) dedamas tarp dviejų ultragarso keitiklių, kurie generuoja akustines garso bangas. Objektas sklando ore dėl šių bangų, kurios, atrodo, yra antigravitacinės. Tai ne tik šauniai atrodantis „ Arduino“ levitacijos projektas, bet ir daug praktinių pritaikymų. Mokslininkai dirba su ultragarso robotų griebtuvais, kurie veikia labai panašiai kaip šie, ir šie griebtuvai gali būti naudingi judinant objektus jų neliečiant.

Būtinas komponentas

• „Arduino Uno“ / „Arduino Nano“ ATMEGA328P
• Ultragarsinis modulis HC-SR04
• IC arba L239d H tilto modulis L239D
• Vero lenta taškuota Vero
• Diodas 4007
• Kondensatorius (PF) 104

Papildomas reikalavimas maitinti nuo 8v iki 12v

• Įtampos reguliatorius LM 7809
• Led vairuotojo maitinimas 12V 2Amp

Papildoma medžiaga: kai kuri jungiamoji viela, vyriška antraštė, moteriškos ir moteriškos megztinės vielos

Ultragarso levitacijos grandinės schema

Visa „ Arduino Levitation“ grandinė parodyta žemiau, o grandinės veikimo principas yra labai paprastas. Pagrindinis šio projekto komponentas yra „ Arduino“, L239D variklio IC ir ultragarso keitiklis, surinktas iš ultragarso jutiklių modulio HCSR04. Paprastai ultragarso jutiklis perduoda akustinę dažnio signalo bangą nuo 25 kHz iki 50 kHz, o šiame projekte mes naudojame ultragarso keitiklį HCSR04. Anksčiau mes sukūrėme daug ultragarso jutiklių projektų, kuriuose HCSR04 pirmiausia naudojamas atstumui matuoti. Šiame projekte mes modulio keitiklį ištirpdėme.

Pagal duomenų lapą šis ultragarso keitiklio darbinis dažnis yra 40 kHz. Taigi, naudojant „Arduino“ ir šį nedidelį kodo fragmentą, sukuriamas 40KHz aukšto dažnio virpesių signalas mano ultragarso jutikliui ar keitliui ir šis impulsas taikomas dvikovos variklio tvarkyklės IC L239D įėjimui („Arduino“ 2 ir 6 kaiščiai). A0 ir A1 kaiščiai), kad būtų galima valdyti ultragarso keitiklį. Galiausiai ultragarso keitliui pritaikome šį aukšto dažnio 40KHz virpesių signalą kartu su varomąja įtampa per varomąjį IC (paprastai nuo 8 iki 12 įtampos, nurodytos L239D IC, Vcc2 8 ^-ajame kaištyje). Dėl to ultragarso keitiklis sukuria akustines garso bangas. Du daviklius pastatėme akis į akį priešinga kryptimi taip, kad tarp jų liktų vietos. Akustinės garso bangos sklinda tarp dviejų daviklių ir leidžia objektui plaukti.

Atkreipkite dėmesį, kad L293D turi dvigubą įtampos įėjimą, vienas iš jų yra pats IC maitinimas, kuris šiame projekte maitinamas iš „Arduino 5v“, o kitas „Vcc2“ (8 ^-asis) taikomas išvesties komponentų varomosios įtampos ir šis VCC kaištis gali priimti iki 36v. Šiame IC yra 2 įgalinimo kaiščiai, 4 įvesties-išvesties kaiščiai, 4 įžeminimo kaiščiai. Šio IC naudojimo koncepcija kyla iš mikrovaldiklio ir šios mikroschemos naudojimo, kai mes galime atskirai pakeisti 2 variklių kryptį ir greitį, tik pateikdami loginį ar skaitmeninį mikrovaldiklio signalą.

Šioje grandinėje mes naudojame tik du IC L293D įėjimus, įvesties kaištį 1 (2) ir įvesties kaištį 2 (7). Norėdami įgalinti šiuos du kaiščius, mes turime išlaikyti aukštą IC įgalinimo PIN 1 kodą, todėl mes nufilmavome šį kaištį į IC kaištį 16, kuris yra įvesties Vcc 1, norėdami sužinoti daugiau, prašome vadovautis L293D duomenų lapu.

100 nf kondensatoriaus naudojimas yra neprivalomas, norint tiesiog laikyti IC maitinimą, o kaip maitinimo šaltinį mes naudojame 12 V 2Amp LED tvarkyklę, tada naudodami įtampos reguliatorių IC LM7809, sumažinkite įtampą iki 9 V ir tiekdami 8 ^-ąjį L139D kaištį su bendrais pagrindais. Remiantis „Arduino“, „Cc“ ir „Arduino“ forumu, „Arduino UNO“ plokštė palaiko nuo 7 iki 12 voltų įvestį, tačiau saugiau įdėti „9V Max“.

„Arduino“ programavimas ultragarsinei levitacijai

Kodavimas yra labai paprastas, tik iš kelių eilučių. Naudodami šį mažą kodą laikmačio ir pertraukimo funkcijų pagalba, mes atliekame aukštą arba žemą lygį (0/1) ir generuojame 40 kHz virpesių signalą į „Arduino A0“ ir „A1“ išvesties kaiščius.

Pirmiausia pradėkite nuo fazės poslinkio masyvo.

baitas TP = 0b10101010;

Ir kas antras uostas gauna šį priešingą signalą. Po to tuščioje sąrankoje mes apibrėžiame visus analoginius prievadus kaip išvestį, naudodami šią kodo eilutę.

DDRC = 0b11111111;

Tada mes inicijuojame laikmatį 1 ir išjungiame visus pertraukimus, kad jie būtų lygūs nuliui.

Pagal šį kodą

noPertraukimai (); TCCR1A = 0; TCCR1B = 0; TCNT1 = 0;

Tada laikmatis sukonfigūruotas suaktyvinti palyginimo pertraukimo laikrodį esant 80 kHz. „Arduino“ veikia 16000000 MHZ ÷ 200 = 80 000 kHz kvadratinėmis bangomis, naudojant šią funkciją.

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

Po to ši eilutė įsijungia, palyginkite laikmačio pertraukimą.

TIMSK1 - = (1 << OCIE1A);

Galiausiai suaktyvinkite pertraukimą naudodami šį kodo fragmentą.

pertraukia ();

Kiekvienas pertraukimas pakeičia analoginių prievadų būseną, todėl 80 kHz kvadratinių bangų signalą paverčia visos bangos ciklo signalu esant 40 kHz. Tada mes siunčiame vertę į „Arduino“ išvesties A0 ir A1 prievadą.

ISR (TIMER1_COMPA_vect) {PORTC = TP; TP = ~ TP; // Apverskite TP kitam važiavimui}

Ir nėra ko dėti ar ko reikia bėgti po kilpomis.

Ultragarsinės levitacijos sąrankos kūrimas

Atkreipkite dėmesį, kad šiame projekte svarbu teisingai pritvirtinti ultragarso keitlius. Jie turėtų būti nukreipti vienas į kitą priešinga kryptimi, kuri yra labai svarbi, ir jie turėtų būti toje pačioje linijoje, kad ultragarso garso bangos galėtų keliauti ir kirstis viena kitą priešingomis kryptimis. Norėdami tai padaryti, galite paimti du mažus medžio gabalus arba MD plokštę, veržlės varžtą ir klijus. Galite padaryti dvi skylutes, kad ant gręžimo mašinos būtų idealiai pritaikytas daviklis. Stende galite pakabinti ultragarso keitiklių išdėstymą.

Šiuo atveju aš panaudojau du kartono gabalėlius ir tada klijų pagalba iš klijų pistoleto pritvirtinau ultragarso keitiklį. Vėliau, norėdamas pagaminti stendą, naudojau paprastą laidų korpuso dėžutę ir viską sutvarkiau klijais.

Štai keletas ultragarso levitacijos paveikslėlių, kurie parodo projekto veikimą.

Ultragarsinė arba akustinė levitacija taip pat veikia, jei viena pusė yra sumontuota su ultragarso keitliu, tačiau tokiu atveju reikės atšvaito, kuris veiks kaip kliūtis, kad ateityje jį būtų galima naudoti ant hoverboard ir gabenant antigravitacinius sunkumus. Taip pat galite peržiūrėti visą veikiantį vaizdo įrašą žemiau.

Tikiuosi, kad supratote projektą ir patiko kurti ką nors linksmo. Jei turite klausimų, palikite juos komentarų skiltyje žemiau, taip pat galite naudoti mūsų forumus kitiems techniniams klausimams.