- Component obligatori
- Diagrama de circuits de levitació per ultrasons
- Programació d'Arduino per a la levitació per ultrasons
- Construint la configuració de la levitació per ultrasons
És molt emocionant veure alguna cosa surant a l’aire o a l’espai lliure que és exactament el que tracta un projecte contra la gravetat. L'objecte (bàsicament un petit tros de paper o termocol) es col·loca entre dos transductors d'ultrasons que generen ones sonores acústiques. L’objecte sura a l’aire a causa d’aquestes ones que semblen antigravitàries. Aquest no només és un projecte de levitació Arduino d’ aspecte genial, sinó que també té moltes aplicacions pràctiques. Els investigadors estan treballant en Pinzas Robòtiques Ultrasòniques, que funcionen molt semblant a aquestes, i aquestes pinces poden ser útils per moure objectes sense tocar-los.
Component obligatori
- Arduino Uno / Arduino Nano ATMEGA328P
- Mòdul d'ultrasons HC-SR04
- IC o L239d Mòdul de pont H L239D
- Tauler de Vero amb punt Vero
- Diodo 4007
- Condensador (PF) 104
Requisit addicional per a la font d'alimentació de 8v a 12v
- Regulador de tensió LM 7809
- Font d'alimentació del controlador LED 12V 2Amp
Material addicional: Alguns cables de connexió, capçalera masculí, cable de pont femella a femella
Diagrama de circuits de levitació per ultrasons
A continuació es mostra el circuit complet de levitació Arduino i el principi de funcionament del circuit és molt senzill. El component principal d’aquest projecte és un circuit Arduino, un motor L239D que condueix un CI i un transductor d’ultrasons recollit al mòdul del sensor d’ultrasons HCSR04. En general, el sensor d’ultrasons transmet una ona acústica d’un senyal de freqüència entre 25 kHz a 50 kHz i, en aquest projecte, estem utilitzant un transductor d’ultrasons HCSR04. Anteriorment hem construït molts projectes de sensors ultrasònics, en els quals l'HCSR04 s'utilitza principalment per mesurar la distància. En aquest projecte, hem soldat el transductor del mòdul.
Segons el full de dades, la freqüència de treball d’aquest transductor d’ultrasons és de 40 kHz. Per tant, el propòsit d’utilitzar Arduino i aquest petit fragment de codi és generar un senyal d’oscil·lació d’alta freqüència a 40 KHz per al meu sensor o transductor d’ultrasons i aquest pols s’aplica a l’entrada del controlador de motor de duel IC L239D (Pin 2 i 6 d’Arduino Pins A0 i A1) per accionar el transductor d'ultrasons. Finalment, s'aplica aquest senyal de 40Khz oscil·lació d'alta freqüència juntament amb la conducció de voltatge a través de la conducció IC (típicament 8 a 12 de tensió donada en el 8 º pin de la L239D IC, Vcc2) al transductor ultrasònic. Com a resultat, el transductor d'ultrasons produeix ones sonores acústiques. Vam col·locar dos transductors cara a cara en sentit contrari de manera que quedés una mica d’espai entre ells. Les ones sonores acústiques viatgen entre dos transductors i permeten que l’objecte suri.
Recordeu que L293D té entrada de doble voltatge, un és a el poder el propi IC, que és accionat des Arduino 5V en aquest projecte i un altre Vcc2 (8 º) aplicat a l'voltatge d'excitació component de sortida i aquest pin VCC pot acceptar fins 36v. Aquest CI té 2 pins d’activació, 4 pins d’entrada-sortida i 4 pins de terra. El concepte d’utilitzar aquest CI prové del concepte d’utilitzar un microcontrolador i aquest xip on podem canviar la direcció i la velocitat de 2 motors individualment només proporcionant un senyal lògic o digital des del microcontrolador.
En aquest circuit, utilitzem només dues entrades de l’IC L293D, el pin d’entrada 1 (2) i el pin d’entrada 2 (7). Per habilitar aquests dos pins, hem de mantenir el PIN d'activació IC 1 alt, de manera que hem disparat aquest pin al pin IC 16 que és l'entrada Vcc 1, per saber-ne més, seguiu el full de dades L293D.
L’ús d’un condensador de 100nf és opcional per mantenir l’alimentació IC i, com a font d’alimentació, fem servir un controlador LED de 12V 2Amp i, a continuació, baixem el voltatge a 9v mitjançant el regulador de voltatge IC LM7809 i el subministrem al 8 º pin de L139D amb bases comunes. Segons el fòrum Arduino, Cc i Arduino, la placa Arduino UNO admet entre 7 i 12 volts d’entrada, però és més segur posar 9V màx.
Programació d'Arduino per a la levitació per ultrasons
La codificació és molt senzilla, només de poques línies. Utilitzant aquest petit codi amb l’ajut d’un temporitzador i funcions d’interrupció, obtenim un valor alt o baix (0/1) i generem un senyal oscil·lant de 40 Khz als pins de sortida Arduino A0 i A1.
Primer, comenceu amb una matriu de desplaçament de fase.
byte TP = 0b10101010;
I cada segon port rep aquest senyal oposat. Després, a la configuració del buit, definim tots els ports analògics com a sortida mitjançant aquesta línia de codi.
DDRC = 0b11111111;
A continuació, inicialitzem el temporitzador 1 i inhabilitem tota la interrupció per establir-la com a zero.
Per aquest codi, noInterrupts (); TCCR1A = 0; TCCR1B = 0; TCNT1 = 0;
A continuació, el temporitzador està configurat per activar un rellotge d’interrupció de comparació a 80 KHz. Arduino funciona a 16000000 MHZ ÷ 200 = 80.000 kHz es generen ones quadrades amb aquesta funció.
OCR1A = 200; TCCR1B - = (1 << WGM12); TCCR1B - = (1 << CS10);
Després d'això, aquesta línia s'activa, compareu la interrupció del temporitzador.
TIMSK1 - = (1 << OCIE1A);
I, finalment, activeu la interrupció mitjançant aquest fragment de codi.
interrupcions ();
Cada interrupció inverteix l'estat dels ports analògics, cosa que converteix el senyal d'ona quadrada de 80 kHz en un senyal de ciclisme d'ona completa a 40 Khz. I, a continuació, enviem el valor a la sortida Arduino dels ports A0 i A1.
ISR (TIMER1_COMPA_vect) {PORTC = TP; TP = ~ TP; // Inverteix TP per a la propera prova}
I no hi ha res a posar ni necessitar per córrer sota els bucles.
Construint la configuració de la levitació per ultrasons
Tingueu en compte que per a aquest projecte és important muntar correctament els transductors d'ultrasons. Han d’estar enfrontats en direcció contrària, cosa que és molt important i han d’estar en la mateixa línia perquè les ones sonores d’ultrasons puguin viatjar i creuar-se en direccions oposades. Per a això, podeu agafar dues petites peces de fusta o tauler MD, cargol de rosca i cola. Podeu fer dos forats per adaptar-se perfectament al transductor mitjançant la màquina de trepar. Al suport, podeu penjar la disposició del transductor d'ultrasons.
En aquest cas, he utilitzat dos trossos de cartró i després heu fixat el transductor d’ultrasons amb l’ajut de la cola de la pistola de cola. Més tard, per fer el suport, vaig utilitzar una caixa de carcassa senzilla i vaig arreglar-ho tot amb cola.
Aquí hi ha algunes imatges de la levitació per ultrasons que mostren el funcionament del projecte.
La levitació per ultrasons o la levitació acústica també funciona si es monta un costat amb el transductor d'ultrasons, però en aquest cas serà necessari un reflector que actuï com un obstacle perquè pugui ser utilitzat a hoverboard en el transport futur i antigravitat També podeu veure el vídeo de treball complet a continuació.
Espero que hagueu entès el projecte i us hagi agradat construir alguna cosa divertit. Si teniu cap pregunta, deixeu-les a la secció de comentaris a continuació, també podeu utilitzar els nostres fòrums per a altres qüestions tècniques.