Απλή υπερηχητική ακουστική ανύψωση με χρήση αισθητήρα υπερήχων arduino και hcsr04

Είναι πολύ συναρπαστικό να βλέπουμε κάτι να επιπλέει στον αέρα ή στον ελεύθερο χώρο που είναι ακριβώς αυτό που αφορά ένα έργο κατά της βαρύτητας. Το αντικείμενο (βασικά ένα μικρό κομμάτι χαρτί ή θερμόκολλο) τοποθετείται ανάμεσα σε δύο μορφοτροπείς υπερήχων που δημιουργούν ακουστικά ηχητικά κύματα. Το αντικείμενο επιπλέει στον αέρα λόγω αυτών των κυμάτων που φαίνεται να είναι αντιβαρύτητας. Αυτό δεν είναι μόνο ένα δροσερό έργο ανύψωσης Arduino, αλλά έχει επίσης πολλές πρακτικές εφαρμογές. Οι ερευνητές εργάζονται σε Ultrasonic Robotic Grippers, το οποίο λειτουργεί πολύ παρόμοιο με αυτό, και αυτά τα πιασίματα μπορούν να είναι χρήσιμα στην κίνηση αντικειμένων χωρίς να τα αγγίζουν.

Απαιτείται συστατικό

• Arduino Uno / Arduino Nano ATMEGA328P
• Υπερηχητική μονάδα HC-SR04
• IC ή L239d H-Bridge Module L239D
• Πίνακας Vero Διάστικτο Vero
• Δίοδος 4007
• Πυκνωτής (PF) 104

Πρόσθετη απαίτηση για τροφοδοσία 8v έως 12v

• Ρυθμιστής τάσης LM 7809
• Παροχή ηλεκτρικού ρεύματος οδηγού 12V 2Amp

Πρόσθετο υλικό: Μερικά σύρματα σύνδεσης, αρσενική κεφαλίδα, θηλυκό σε θηλυκό καλώδιο άλτης

Διάγραμμα κυκλώματος υπερήχων

Το πλήρες κύκλωμα Arduino Levitation φαίνεται παρακάτω και η αρχή λειτουργίας του κυκλώματος είναι πολύ απλή. Το κύριο συστατικό αυτού του έργου είναι ένα Arduino, L239D κινητήρα IC και ένας μετατροπέας υπερήχων που συλλέγονται από την υπερηχητική μονάδα αισθητήρα HCSR04. Γενικά, ο αισθητήρας υπερήχων μεταδίδει ένα ακουστικό κύμα ενός σήματος συχνότητας μεταξύ 25khz έως 50 kHz, και σε αυτό το έργο, χρησιμοποιούμε μετατροπέα υπερήχων HCSR04. Έχουμε κατασκευάσει προηγουμένως πολλά έργα αισθητήρων υπερήχων, στα οποία το HCSR04 χρησιμοποιείται κυρίως για τη μέτρηση της απόστασης. Σε αυτό το έργο, έχουμε κολλήσει τον μετατροπέα από τη μονάδα.

Σύμφωνα με το δελτίο δεδομένων, αυτή η συχνότητα λειτουργίας του μετατροπέα υπερήχων είναι 40 kHz. Έτσι, ο σκοπός της χρήσης του Arduino και αυτού του μικρού κώδικα είναι η δημιουργία σήματος ταλαντώσεων υψηλής συχνότητας 40KHz για τον αισθητήρα υπερήχων ή τον μορφοτροπέα μου και αυτός ο παλμός εφαρμόζεται στην είσοδο του οδηγού μοτέρ IC L239D (Pin 2 & 6 από το Arduino Ακίδες A0 & A1) για την κίνηση του μετατροπέα υπερήχων. Τέλος, εφαρμόζουμε αυτό το σήμα ταλάντωσης υψηλής συχνότητας 40KHz μαζί με την τάση οδήγησης μέσω του IC οδήγησης (συνήθως 8 έως 12 τάση που δίνεται στον 8 ^ο ακροδέκτη του L239D IC, Vcc2) στον υπερηχητικό μετατροπέα. Ως αποτέλεσμα του οποίου ο υπερηχητικός μετατροπέας παράγει ακουστικά ηχητικά κύματα. Τοποθετήσαμε δύο μορφοτροπείς πρόσωπο με πρόσωπο στην αντίθετη κατεύθυνση με τέτοιο τρόπο ώστε να μένει λίγο διάστημα μεταξύ τους. Τα ακουστικά ηχητικά κύματα ταξιδεύουν μεταξύ δύο μορφοτροπέων και επιτρέπουν στο αντικείμενο να επιπλέει.

Παρακαλείστε να σημειώσετε ότι L293D έχει είσοδο διπλής τάσης, το ένα είναι στην εξουσία η ίδια η IC, η οποία τροφοδοτείται από το Arduino 5v σε αυτό το έργο και ενός άλλου Vcc2 (8 ^ος) εφαρμόζεται τάση οδήγησης στοιχείο εξόδου και αυτή η καρφίτσα VCC μπορεί να δεχθεί έως 36V. Αυτό το IC διαθέτει 2 καρφίτσες Ενεργοποίησης, 4 ακίδες εισόδου-εξόδου, 4 καρφίτσες γείωσης. Η ιδέα της χρήσης αυτού του IC προέρχεται από την έννοια της χρήσης μικροελεγκτή και αυτού του τσιπ όπου μπορούμε να αλλάξουμε την κατεύθυνση και την ταχύτητα των 2 κινητήρων ξεχωριστά, παρέχοντας απλώς ένα λογικό ή ψηφιακό σήμα από τον μικροελεγκτή.

Σε αυτό το κύκλωμα, χρησιμοποιούμε μόνο δύο εισόδους του IC L293D, τον ακροδέκτη εισόδου 1 (2) και τον ακροδέκτη εισόδου 2 (7). Για να ενεργοποιήσουμε αυτές τις δύο ακίδες, πρέπει να διατηρήσουμε το IC Enable PIN 1 ψηλά, οπότε τραβήξαμε αυτόν τον πείρο στον ακροδέκτη IC 16 που είναι είσοδος Vcc 1, για να μάθετε περισσότερα, ακολουθήστε το φύλλο δεδομένων L293D

Η χρήση ενός 100nF πυκνωτή είναι προαιρετική για τα απλά κρατήστε τη δύναμη IC και ως παροχή ηλεκτρικού ρεύματος, χρησιμοποιούμε ένα πρόγραμμα οδήγησης 12V 2Amp LED, στη συνέχεια, ρίχνετε την τάση να 9v χρήση Τάση ρυθμιστή IC LM7809 και προσφοράς στις 8 ^ου pin της L139D με κοινή λόγους. Σύμφωνα με το φόρουμ Arduino, Cc και Arduino, ο πίνακας Arduino UNO υποστηρίζει 7 έως 12 βολτ εισόδου, αλλά είναι ασφαλέστερο να τοποθετήσετε 9V Max.

Προγραμματισμός του Arduino για υπερήχους

Η κωδικοποίηση είναι πολύ απλή, με λίγες μόνο γραμμές. Χρησιμοποιώντας αυτόν τον μικρό κωδικό με τη βοήθεια χρονομετρητών και διακοπών συναρτήσεων, δημιουργούμε υψηλό ή χαμηλό (0/1) και δημιουργούμε ένα παλμικό σήμα 40Khz σε ακίδες Arduino A0 και A1.

Αρχικά, ξεκινήστε με έναν πίνακα αλλαγής φάσης.

byte TP = 0b10101010;

Και κάθε δεύτερη θύρα λαμβάνει αυτό το αντίθετο σήμα. Μετά από αυτό κάτω από την κενή ρύθμιση, ορίζουμε όλες τις αναλογικές θύρες ως έξοδο χρησιμοποιώντας αυτήν τη γραμμή κώδικα.

DDRC = 0b11111111;

Στη συνέχεια, αρχικοποιούμε το χρονοδιακόπτη 1 και απενεργοποιούμε όλη τη διακοπή για να οριστεί ως μηδέν.

Με αυτόν τον κωδικό, noInterrupts (); TCCR1A = 0; TCCR1B = 0; TCNT1 = 0;

Στη συνέχεια, ο χρονοδιακόπτης έχει ρυθμιστεί ώστε να ενεργοποιεί ένα ρολόι σύγκρισης σύγκρισης στα 80KHZ. Το Arduino τρέχει στα 16000000 MHZ ÷ 200 = 80.000 kHz τετραγωνικά κύματα δημιουργούνται χρησιμοποιώντας αυτήν τη λειτουργία.

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

Μετά από αυτό, αυτή η γραμμή ενεργοποιείται, συγκρίνετε το χρονόμετρο διακοπής.

TIMSK1 - = (1 << OCIE1A);

Και τέλος, ενεργοποιήστε τη διακοπή χρησιμοποιώντας αυτό το κομμάτι κώδικα.

διακόπτει ();

Κάθε διακοπή αντιστρέφει την κατάσταση των αναλογικών θυρών, αυτό μετατρέπει το σήμα τετραγωνικού κύματος των 80 kHz σε ένα σήμα κύκλου πλήρους κύματος στα 40Khz. Και μετά στέλνουμε την τιμή στη θύρα Arduino A0 και A1.

ISR (TIMER1_COMPA_vect) {PORTC = TP; TP = ~ TP; // Αντιστρέψτε το TP για την επόμενη εκτέλεση}

Και δεν υπάρχει τίποτα να βάλεις ή να χρειαστεί να τρέξεις κάτω από τους βρόχους.

Δημιουργία της υπερηχητικής εγκατάστασης

Λάβετε υπόψη ότι για αυτό το έργο, η σωστή τοποθέτηση μετατροπέων υπερήχων είναι σημαντική. Θα πρέπει να αντιμετωπίζουν ο ένας τον άλλον προς την αντίθετη κατεύθυνση που είναι πολύ σημαντικό και πρέπει να βρίσκονται στην ίδια γραμμή έτσι ώστε τα υπερηχητικά ηχητικά κύματα να μπορούν να ταξιδεύουν και να τέμνονται μεταξύ τους σε αντίθετες κατευθύνσεις. Για αυτό, μπορείτε να πάρετε δύο μικρά κομμάτια ξύλου ή σανίδα MD, μπουλόνι παξιμαδιών και κόλλα. Μπορείτε να φτιάξετε δύο τρύπες για να ταιριάζει τέλεια στον μορφοτροπέα από το τρυπάνι. Στη βάση, μπορείτε να κρεμάσετε τη διάταξη υπερήχων.

Σε αυτήν την περίπτωση, χρησιμοποίησα δύο κομμάτια χαρτονιού και έπειτα σταθεροποίησα τον υπερηχητικό μορφοτροπέα με τη βοήθεια κόλλας από το πιστόλι κόλλας. Αργότερα, για να φτιάξω το περίπτερο, χρησιμοποίησα ένα απλό κουτί καλωδίωσης και σταθεροποίησα τα πάντα με κόλλα.

Ακολουθούν μερικές εικόνες υπερηχητικής ανύψωσης που δείχνουν τη λειτουργία του έργου.

Η υπερηχητική ανύψωση ή ακουστική ανύψωση λειτουργεί επίσης εάν η μία πλευρά είναι τοποθετημένη με τον υπερηχητικό μορφοτροπέα, αλλά θα χρειαστεί ένας ανακλαστήρας σε αυτή την περίπτωση που θα λειτουργήσει ως εμπόδιο έτσι ώστε να μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε hoverboard στο μέλλον και κατά της βαρύτητας μεταφοράς. Μπορείτε επίσης να δείτε το πλήρες βίντεο εργασίας παρακάτω.

Ελπίζω να καταλάβατε το έργο και να απολαύσατε την κατασκευή κάτι διασκεδαστικό Εάν έχετε οποιεσδήποτε ερωτήσεις, αφήστε τις στην παρακάτω ενότητα σχολίων, μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε τα φόρουμ μας για άλλες τεχνικές ερωτήσεις.