Egyszerű ultrahangos akusztikus lebegés arduino és hcsr04 ultrahangos érzékelővel

Nagyon izgalmas látni, hogy valami lebeg a levegőben vagy a szabad térben, pontosan erről szól az antigravitációs projekt. A tárgyat (alapvetően egy kis darab papír vagy termokoládé) két ultrahangos átalakító közé helyezzük, amelyek akusztikus hanghullámokat generálnak. A tárgy ezek a hullámok miatt lebegnek a levegőben, amelyek antigravitációs hatásúak. Ez nem csak egy hűvös megjelenésű Arduino levitációs projekt, hanem számos gyakorlati alkalmazást is kínál. A kutatók ultrahangos robotfogókon dolgoznak, amelyek ehhez nagyon hasonlóan működnek, és ezek a megfogók hasznosak lehetnek tárgyak mozgatásában anélkül, hogy hozzáérnének.

Alkatrész szükséges

• Arduino Uno / Arduino Nano ATMEGA328P
• HC-SR04 ultrahangos modul
• IC vagy L239d H-híd modul L239D
• Vero Board Pontozott Vero
• Dióda 4007
• Kondenzátor (PF) 104

További követelmény a 8v-12v-os tápegységre

• LM 7809 feszültségszabályozó
• Led meghajtó tápegység 12V 2Amp

Kiegészítő anyag: Néhány összekötő vezeték, férfi fejléc, női-női átkötő vezeték

Ultrahangos levitációs áramkör diagram

Az alábbiakban a teljes Arduino Levitation áramkör látható, és az áramkör működési elve nagyon egyszerű. A projekt fő eleme egy Arduino, L239D motoros IC, és a HCSR04 ultrahangos érzékelő modulból összegyűjtött ultrahangos jelátalakító. Általában az ultrahangos szenzor 25 khz és 50 kHz közötti frekvenciajel akusztikus hullámát továbbítja, és ebben a projektben a HCSR04 ultrahangos jelátalakítót használjuk. Korábban számos ultrahangos érzékelő projektet építettünk, amelyekben elsősorban a HCSR04-et használják a távolság mérésére. Ebben a projektben forrasztottuk ki az átalakítót a modulból.

Az adatlap szerint ez az ultrahangos jelátalakító működési frekvenciája 40 kHz. Tehát az Arduino és ennek a kis kóddarabnak a célja egy 40 kHz-es nagyfrekvenciás rezgésjel előállítása az ultrahangos érzékelőmhez vagy átalakítómhoz, és ezt az impulzust a párbaj-motorvezérlő IC L239D bemenetére alkalmazzák (Arduino 2. és 6. tűje) A0 és A1 csapok) az ultrahangos jelátalakító meghajtására. Végül, mi vonatkozik ez a nagyfrekvenciás 40kHz oszcillációs jel együtt vezetési feszültség révén vezetési IC (tipikusan 8 to12 feszültség adott a 8 ^-én pin a L239D IC, Vcc2) a ultrahang-átalakító. Ennek eredményeként az ultrahangos átalakító akusztikus hanghullámokat produkál. Két átalakítót egymással szemben, ellentétes irányba helyeztünk úgy, hogy maradjon köztük némi hely. Az akusztikus hanghullámok két jelátalakító között haladnak, és lehetővé teszik az objektum lebegését.

Felhívjuk figyelmét, hogy L293D kettős bemeneti feszültség, az egyik az, hogy erő az IC is, amely Tápellátása Arduino 5V ebben a projektben és a másik Vcc2 (8 ^th) alkalmazott kimeneti komponens vezetési feszültség, és ez a VCC pin képes fogadni a 36V. Ennek az IC-nek 2 engedélyező csapja, 4 bemeneti-kimeneti csapja, 4 földelt csapja van. Ennek az IC-nek a koncepciója a mikrovezérlő és a chip használatának koncepciójából származik, ahol 2 motor irányát és sebességét külön-külön megváltoztathatjuk, csupán logikai vagy digitális jelet adva a mikrovezérlőtől.

Ebben az áramkörben az IC L293D IC-nek csak két bemenetét, az 1. (2) és a 2-es (7) bemeneteket használjuk. Ennek a két csapnak az engedélyezéséhez magasan kell tartanunk az IC Enable PIN 1 PIN-kódot, ezért ezt a csapot a Vcc 1 bemenetű 16-os IC-tűre lőttük. Ha többet szeretne tudni, kövesse az L293D adatlapot.

Használata a 100nF kondenzátor fakultatív csak tartsa az IC teljesítmény és a tápegység is használja a 12V 2Amp LED driver, majd vidd a feszültség 9V segítségével feszültség szabályozó IC LM7809 és az ellátási 8 ^th csapját L139D közös alapon. Az Arduino, a Cc és az Arduino fórum szerint az Arduino UNO alaplapja 7-12 V bemenetet támogat, de biztonságosabb a 9 V Max-ot elhelyezni.

Arduino programozása ultrahangos levitációhoz

A kódolás nagyon egyszerű, csak néhány sorból áll. Ennek a kis kódnak az alkalmazásával egy időzítő és megszakítási funkciók segítségével magas vagy alacsony (0/1) értéket állítunk elő, és 40Khz rezgő jelet állítunk elő az Arduino A0 és A1 kimeneti csapokhoz.

Először kezdjen egy fáziseltolásos tömböt.

bájt TP = 0b10101010;

És minden második port megkapja ezt az ellentétes jelet. Ezt követően a void beállítás alatt az összes analóg portot kimenetként definiáljuk ezzel a kódsorral.

DDRC = 0b11111111;

Ezután inicializáljuk az 1. időzítőt, és letiltjuk az összes megszakítást, hogy nulla legyen.

Ezzel a kóddal

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

Ezután az első időzítő úgy van beállítva, hogy kiváltsa az összehasonlító megszakítási órát 80 kHz-en. Az Arduino 16000000 MHZ ÷ 200 = 80 000 kHz négyzethullámot generál ezzel a funkcióval.

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

Ezt követően ez a sor aktiválódik, összehasonlítja az időzítő megszakítását.

TIMSK1 - = (1 << OCIE1A);

És végül aktiválja a megszakítást ezzel a kóddarabbal.

megszakítja ();

Minden megszakítás megfordítja az analóg portok állapotát, ezáltal a 80 kHz-es négyzethullámú jel teljes hullámú ciklikus jellé alakul 40 kHz-en. Ezután elküldjük az értéket az Arduino A0 és A1 kimenetére.

ISR (TIMER1_COMPA_vect) {PORTC = TP; TP = ~ TP; // TP megfordítása a következő futtatáshoz}

És nincs mit tenni, vagy szükség lenne a hurkok alá futni.

Az ultrahangos lebegés beállításának kiépítése

Felhívjuk figyelmét, hogy ennél a projektnél fontos az ultrahangos átalakítók helyes felszerelése. Szembe kell nézniük az ellenkező irányba, ami nagyon fontos, és ugyanabban a vonalban kell lenniük, hogy az ultrahangos hanghullámok ellentétes irányban haladhassanak és keresztezhessék egymást. Ehhez két apró fadarabot vagy MD táblát, anyacsavart és ragasztót vehet fel. Két lyukat készíthet, hogy az átalakító tökéletesen illeszkedjen a fúrógéphez. Az állványon felakaszthatja az ultrahangos jelátalakító elrendezését.

Ebben az esetben két darab kartont használtam, majd rögzítettem az ultrahangos jelátalakítót a ragasztópisztoly ragasztójának segítségével. Később az állvány elkészítéséhez egy egyszerű vezetékes házdobozt használtam, és mindent ragasztóval rögzítettem.

Íme néhány kép az ultrahangos levitációról, amelyek bemutatják a projekt működését.

Az ultrahangos lebegés vagy az akusztikus lebegés akkor is működik, ha az egyik oldal az ultrahangos jelátalakítóval van felszerelve, de ebben az esetben egy reflektorra lesz szükség, amely akadályként szolgál, hogy a jövőben és a gravitációellenes szállítás során a hoverboardon használható legyen. Az alábbiakban megnézheti a teljes működő videót is.

Remélem, megértette a projektet, és élvezettel készített valami szórakoztatót. Ha bármilyen kérdése van, kérjük, hagyja őket az alábbi megjegyzés részben, fórumunkat egyéb technikai kérdésekhez is felhasználhatja.