Yksinkertainen ultraääniakustinen levitaatio arduino- ja hcsr04-ultraäänianturilla

On erittäin jännittävää nähdä jotain, joka kelluu ilmassa tai vapaassa tilassa, juuri siitä, mitä anti-gravitaatioprojekti on. Kohde (pohjimmiltaan pieni paperinpala tai termokololi) sijoitetaan kahden ultraäänianturin väliin, jotka tuottavat akustisia ääniaaltoja. Kohde kelluu ilmassa näiden aaltojen takia, jotka näyttävät olevan anti-painovoimaisia. Tämä ei ole vain viileä näköinen Arduino-levitaatioprojekti, mutta sillä on myös monia käytännön sovelluksia. Tutkijat työskentelevät ultraäänirobottien tarttujien parissa, joka toimii hyvin samankaltaisesti kuin nämä, ja nämä tarttujat voivat olla hyödyllisiä liikuttaessa esineitä koskematta niihin.

Komponentti vaaditaan

• Arduino Uno / Arduino Nano ATMEGA328P
• Ultraäänimoduuli HC-SR04
• IC- tai L239d H-Bridge -moduuli L239D
• Vero Board Pisteviiva Vero
• Diodi 4007
• Kondensaattori (PF) 104

Lisävaatimus 8v - 12v virtalähteelle

• Jännitesäädin LM 7809
• Led-ohjaimen virtalähde 12V 2Amp

Lisämateriaali: Jotkut kytkentälanka, urosotsikko, naaras-naaras-jumpperilanka

Ultraääni-levitaatiopiirikaavio

Koko Arduino Levitation -piiri on esitetty alla ja piirin toimintaperiaate on hyvin yksinkertainen. Tämän projektin pääkomponentti on Arduino, L239D -moottoriohjauspiiri ja ultraäänianturi, joka on kerätty ultraäänianturimoduulista HCSR04. Yleensä ultraäänianturi lähettää taajuussignaalin akustisen aallon välillä 25 kHz - 50 kHz, ja tässä projektissa käytämme ultraäänianturia HCSR04. Olemme aiemmin rakentaneet monia ultraäänianturiprojekteja, joissa HCSR04: ää käytetään ensisijaisesti etäisyyden mittaamiseen. Tässä projektissa olemme juottaneet anturin ulos moduulista.

Datalehden mukaan tämän ultraäänianturin työtaajuus on 40 kHz. Joten, Arduinon ja tämän pienen koodinpätkän käytön tarkoituksena on tuottaa 40 kHz: n suurtaajuusvärähtelysignaali ultraäänianturilleni tai -anturilleni ja tämä pulssi kohdistetaan kaksintaisteluajurin IC L239D -tuloon (Arduinon nastat 2 ja 6). A0- ja A1-nastat) ultraäänianturin käyttämiseksi. Lopuksi, käytämme tätä korkean taajuuden 40 kHz oskillaatiosignaalin kanssa käyttöjännite kautta ajo IC (tyypillisesti 8 12: een jännite annettu 8 ^{: nnen} pin L239D IC, Vcc2) on ultraäänianturin. Tämän seurauksena ultraäänianturi tuottaa akustisia ääniaaltoja. Sijoitimme kaksi anturia kasvotusten vastakkaiseen suuntaan siten, että niiden väliin jää jonkin verran tilaa. Akustiset ääniaallot kulkevat kahden anturin välillä ja antavat kohteen kellua.

Huomaa, että L293D on kaksi jännitteen tulo, toinen on voima IC itse, joka on kytketty Arduino 5v tässä projektissa ja toinen Vcc2 (8 ^th) sovelletaan tuotannon komponentti käyttöjännite ja tämä VCC tappi voi hyväksyä jopa 36V. Tässä mikropiirissä on 2 Enable-nastaa, 4 tulo- ja lähtönippiä, 4 maadoitettua nastaa. Tämän mikropiirin käytön käsite tulee käsitteestä käyttää mikro-ohjainta ja tätä sirua, jossa voimme muuttaa 2 moottorin suuntaa ja nopeutta erikseen antamalla vain loogisen tai digitaalisen signaalin mikro-ohjaimelta.

Tässä piirissä käytämme vain kahta IC L293D: n tuloa, tulotappi 1 (2) ja tulotappi 2 (7). Jotta nämä kaksi nastaa voidaan ottaa käyttöön, meidän on pidettävä IC Enable PIN 1 korkealla, joten ammuimme tämän nastan IC-nastalle 16, joka on tulo Vcc 1, saadaksesi lisätietoja, noudata L293D-taulukkoa.

Käyttö 100nF kondensaattori on valinnainen vain pidä IC teho ja virtalähteen, käytämme 12V 2Amp LED kuljettaja, sitten pudota jännite 9V käyttäen Jännitteen säädin IC LM7809 ja tarjonnan 8 ^th pin L139D kanssa yhteistä perustaa. Arduino-, Cc- ja Arduino-foorumien mukaan Arduino UNO -levy tukee 7-12 voltin tuloa, mutta on turvallisempaa laittaa 9V Max.

Arduinon ohjelmointi ultraäänilevitykseen

Koodaus on hyvin yksinkertaista, vain muutama rivi. Käyttämällä tätä pientä koodia ajastimen ja keskeytystoimintojen avulla teemme korkean tai matalan arvon (0/1) ja muodostamme 40KHz: n värähtelevän signaalin Arduino A0- ja A1-lähtöliittimille.

Aloita ensin vaihesiirtojärjestelmällä.

tavu TP = 0b10101010;

Ja joka toinen portti vastaanottaa tämän vastakkaisen signaalin. Sen jälkeen mitätön asennuksen alla määritämme kaikki analogiset portit lähtöön käyttämällä tätä koodiriviä.

DDRC = 0b11111111;

Sitten alustamme ajastimen 1 ja poistamme kaiken keskeytyksen käytöstä nollaksi.

Tällä koodilla

no Keskeytykset (); TCCR1A = 0; TCCR1B = 0; TCNT1 = 0;

Sitten ajastin on konfiguroitu käynnistämään vertailukello 80 kHz: n nopeudella. Arduino toimii 16000000 MHZ ÷ 200 = 80 000 kHz neliöaallot muodostetaan tätä toimintoa käyttämällä.

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

Sen jälkeen tämä rivi aktivoituu, vertaa ajastimen keskeytystä.

TIMSK1 - = (1 << OCIE1A);

Lopuksi aktivoi keskeytys käyttämällä tätä koodia.

keskeyttää ();

Jokainen keskeytys kääntää analogisten porttien tilan, mikä muuttaa 80 kHz: n neliöaaltosignaalin täysiaallosyklisignaaliksi 40 kHz: n nopeudella. Ja sitten lähetämme arvon Arduinon lähtöön A0 ja A1.

ISR (TIMER1_COMPA_vect) {PORTC = TP; TP = ~ TP; // Käänteinen TP seuraavaa ajoa varten}

Ja silmukoiden alle ei tarvitse ajaa eikä tarvita mitään.

Ultrasonic Levitation Setup -sovelluksen rakentaminen

Huomaa, että tässä projektissa on tärkeää kiinnittää ultraäänianturit oikein. Niiden tulisi kohdata toisiaan vastakkaiseen suuntaan, mikä on erittäin tärkeää, ja niiden tulisi olla samalla linjalla, jotta ultraääniääniaallot voivat kulkea ja leikkaavat toisiaan vastakkaisiin suuntiin. Tätä varten voit ottaa kaksi pientä puuta tai MD-levyä, mutteripulttia ja liimaa. Voit tehdä kaksi reikää, jotka sopivat kaikuanturiin täydellisesti porakoneen kautta. Telineelle voit ripustaa ultraäänianturin järjestelyn.

Tässä tapauksessa käytin kahta kappaletta pahvia ja kiinnitin sitten ultraäänianturin liimapistoolin avulla. Myöhemmin jalustan valmistuksessa käytin yksinkertaista johdotuskoteloa ja kiinnitin kaiken liimalla.

Tässä on joitain kuvia ultraäänilevitaatiosta, jotka osoittavat projektin toiminnan.

Ultraääni- tai akustinen levitaatio toimii myös, jos toinen sivu on asennettu ultraäänianturin kanssa, mutta siinä tapauksessa tarvitaan heijastinta, joka toimii esteenä, jotta sitä voidaan käyttää leijulaudalla tulevaisuudessa ja painovoiman vastaisessa kuljetuksessa. Voit myös tarkistaa koko toimivan videon alla.

Toivon, että ymmärsit projektin ja nautit jonkin hauskan rakentamisesta. Jos sinulla on kysyttävää, jätä ne alla olevaan kommenttiosioon. Voit myös käyttää foorumeitamme muihin teknisiin kysymyksiin.