- Vyžaduje sa komponent
- Schéma zapojenia ultrazvukovej levitácie
- Programovanie Arduina pre ultrazvukovú levitáciu
- Budovanie nastavenia ultrazvukovej levitácie
Je veľmi vzrušujúce vidieť niečo plávať vo vzduchu alebo vo voľnom priestore, o čom presne je antigravitačný projekt. Objekt (v zásade malý kúsok papiera alebo termokol) je umiestnený medzi dva ultrazvukové meniče, ktoré generujú zvukové zvukové vlny. Objekt pláva vo vzduchu kvôli týmto vlnám, ktoré sa zdajú byť antigravitačné. Toto nie je len skvelo vyzerajúci levitačný projekt Arduino, ale má aj veľa praktických aplikácií. Vedci pracujú na ultrazvukových robotických chápadlách, ktoré fungujú veľmi podobne ako tieto, a tieto chápadlá môžu byť užitočné pri presúvaní predmetov bez toho, aby sa ich dotkli.
Vyžaduje sa komponent
- Arduino Uno / Arduino Nano ATMEGA328P
- Ultrazvukový modul HC-SR04
- IC alebo L239d H-Bridge modul L239D
- Doska Vero bodkovaná Vero
- Dióda 4007
- Kondenzátor (PF) 104
Dodatočné požiadavky na napájanie 8v až 12v
- Regulátor napätia LM 7809
- Napájací zdroj LED pre ovládač 12V 2Amp
Dodatočný materiál: Niektoré prepojovacie vodiče, zástrčky, zdierky, prepojovacie vodiče
Schéma zapojenia ultrazvukovej levitácie
Kompletný obvod Arduino Levitation je uvedený nižšie a princíp práce obvodu je veľmi jednoduchý. Hlavnou súčasťou tohto projektu je Arduino, integrovaný obvod riadenia motora L239D a ultrazvukový prevodník zhromaždený z modulu ultrazvukového snímača HCSR04. Ultrazvukový senzor spravidla prenáša akustické vlny frekvenčného signálu medzi 25 kHz až 50 kHz a v tomto projekte používame ultrazvukový prevodník HCSR04. Predtým sme vytvorili mnoho projektov ultrazvukových senzorov, v ktorých sa HCSR04 primárne používa na meranie vzdialenosti. V tomto projekte sme prepájali prevodník z modulu.
Podľa technického listu je pracovná frekvencia tohto ultrazvukového meniča 40 kHz. Účelom použitia Arduina a tohto malého kúska kódu je teda vygenerovať vysokofrekvenčný oscilačný signál 40 KHz pre môj ultrazvukový snímač alebo prevodník a tento impulz sa aplikuje na vstup ovládača duelového motora IC L239D (kolíky 2 a 6 od spoločnosti Arduino Piny A0 a A1) na pohon ultrazvukového meniča. Nakoniec sme použiť tento vysokofrekvenčný 40kHz oscilačný signál spolu s riadením napätia cez hnací IC (zvyčajne 8 až 12 napätia uvedeného na 8 th kolík L239D IC, Vcc2) na ultrazvukového meniča. Výsledkom je, že ultrazvukový menič vytvára akustické zvukové vlny. Dva meniče sme umiestnili tvárou v tvár opačným smerom tak, aby medzi nimi zostal určitý priestor. Akustické zvukové vlny sa šíria medzi dvoma meničmi a umožňujú objektu plávať.
Upozorňujeme, že L293D má vstup duálny napätie, jeden je moc IC sám, ktorý je napájaný z Arduino 5V do tohto projektu a ďalšie Vcc2 (8 th) aplikovaná na výstup komponentného hnacie napätie a to VCC pin môže prijať až 36V. Tento IC má 2 aktivované piny, 4 vstupno-výstupné piny, 4 uzemňovacie piny. Koncept použitia tohto IC vychádza z konceptu použitia mikrokontroléra a tohto čipu, kde môžeme jednotlivo meniť smer a rýchlosť 2 motorov iba poskytnutím logického alebo digitálneho signálu z mikrokontroléra.
V tomto obvode používame iba dva vstupy IC L293D, vstupný pin 1 (2) a vstupný pin 2 (7). Aby sme povolili tieto dva piny, musíme udržiavať IC Enable PIN 1 na vysokej hodnote, takže sme tento pin prestrelili na IC pin 16, ktorý je vstupom Vcc 1, ak chcete vedieť viac, postupujte podľa údajového listu L293D.
Použitie 100nF kondenzátor je ponechané len držať moc IC a ako zdroj napájania, môžeme použiť ovládač 12V 2Amp LED, potom pokles napätia na 9V pomocou napäťového regulátora IC LM7809 a napájanie až 8 th kolík L139D sa spoločnými dôvodov. Podľa fóra Arduino, Cc a Arduino podporuje doska Arduino UNO vstup 7 až 12 voltov, ale je bezpečnejšie dať 9V Max.
Programovanie Arduina pre ultrazvukovú levitáciu
Programovanie je veľmi jednoduché, len pár riadkov. Pomocou tohto malého kódu pomocou funkcií časovača a prerušenia generujeme vysoké alebo nízke (0/1) a generujeme oscilačný signál 40 kHz na výstupné piny Arduino A0 a A1.
Najskôr začnite s poľom fázového posuvu.
bajt TP = 0b10101010;
A každý druhý port prijíma tento opačný signál. Potom v rámci nastavenia neplatnosti definujeme všetky analógové porty ako výstup pomocou tohto riadku kódu.
DDRC = 0b11111111;
Potom inicializujeme časovač 1 a deaktivujeme všetky prerušenia, aby boli nastavené na nulu.
Týmto kódom
noInterrupts (); TCCR1A = 0; TCCR1B = 0; TCNT1 = 0;
Potom je časovač jeden nakonfigurovaný na spustenie hodín porovnania prerušenia pri 80 kHz. Arduino beží na 1 600 000 000 MHZ ÷ 200 = pomocou tejto funkcie sa generujú štvorcové vlny 80 000 kHz.
OCR1A = 200; TCCR1B - = (1 << WGM12); TCCR1B - = (1 << CS10);
Potom sa tento riadok aktivuje, porovnajte prerušenie časovača.
TIMSK1 - = (1 << OCIE1A);
A nakoniec pomocou tejto časti kódu aktivujte prerušenie.
prerušenia ();
Každé prerušenie obráti stav analógových portov a premení to signál štvorcovej vlny 80 kHz na cyklický signál celej vlny pri 40 kHz. A potom pošleme hodnotu na Arduino výstup A0 a A1 port.
ISR (TIMER1_COMPA_vect) {PORTC = TP; TP = ~ TP; // Invertovať TP pre ďalší beh}
A nie je nič, čo by bolo potrebné alebo potrebné na spustenie pod slučkami.
Budovanie nastavenia ultrazvukovej levitácie
Upozorňujeme, že pre tento projekt je dôležité správne namontovanie ultrazvukových prevodníkov. Mali by smerovať proti sebe v opačnom smere, čo je veľmi dôležité, a mali by byť v tej istej línii, aby mohli ultrazvukové zvukové vlny cestovať a navzájom sa pretínať v opačných smeroch. Môžete si vziať dva malé kúsky dreva alebo MD dosky, maticovú skrutku a lepidlo. Môžete vytvoriť dva otvory, aby vrták dokonale zapadol do prevodníka. Na stojan môžete zavesiť usporiadanie ultrazvukového meniča.
V tomto prípade som použil dva kúsky lepenky a potom som pomocou lepidla z lepiacej pištole zafixoval ultrazvukový menič. Neskôr som na výrobu stojanu použil jednoduchú skrinku elektroinštalácie a všetko som zafixoval lepidlom.
Tu je niekoľko obrázkov ultrazvukovej levitácie, ktoré ukazujú fungovanie projektu.
Ultrazvuková levitácia alebo akustická levitácia funguje aj vtedy, ak je jedna strana namontovaná s ultrazvukovým meničom, ale v takom prípade bude potrebný reflektor, ktorý bude pôsobiť ako prekážka, aby ho bolo možné v budúcnosti použiť na hoverboard a na antigravitačnú prepravu. Ďalej si môžete pozrieť kompletné pracovné video.
Dúfam, že ste pochopili projekt a bavilo vás stavať niečo zábavné. Ak máte akékoľvek otázky, nechajte ich prosím v sekcii komentárov nižšie. Môžete tiež použiť naše fóra na ďalšie technické otázky.