Pengangkatan akustik ultrasonik ringkas menggunakan sensor ultrasonik arduino dan hcsr04

Sangat menggembirakan apabila melihat sesuatu yang terapung di udara atau ruang bebas yang sebenarnya merupakan projek anti graviti. Objek (pada dasarnya sekeping kecil kertas atau termokol) diletakkan di antara dua transduser ultrasonik yang menghasilkan gelombang bunyi akustik. Objek itu terapung di udara kerana gelombang ini yang kelihatannya anti-graviti. Ini bukan sahaja projek levitasi Arduino yang menarik, tetapi ia juga mempunyai banyak aplikasi praktikal. Para penyelidik mengusahakan Ultrasonik Robotic Grippers, yang berfungsi serupa dengan ini, dan pencengkam ini berguna dalam menggerakkan objek tanpa menyentuhnya.

Komponen Diperlukan

• Arduino Uno / Arduino Nano ATMEGA328P
• Modul Ultrasonik HC-SR04
• IC atau L239d H-Bridge Module L239D
• Papan Vero Bertitik Vero
• Diod 4007
• Kapasitor (PF) 104

Keperluan Tambahan untuk Bekalan Kuasa 8v hingga 12v

• Pengatur Voltan LM 7809
• Bekalan Kuasa Pemacu Led 12V 2Amp

Bahan Tambahan: Sebilangan wayar penyambung, kepala lelaki, wayar pelompat wanita ke wanita

Diagram Litar Ulitasi ultrasonik

Litar Arduino Levitation yang lengkap ditunjukkan di bawah dan prinsip kerja litar ini sangat mudah. Komponen utama projek ini adalah Arduino, IC pemacu motor L239D, dan transduser ultrasonik yang dikumpulkan dari modul sensor ultrasonik HCSR04. Secara amnya, sensor ultrasonik menghantar gelombang akustik isyarat frekuensi antara 25khz hingga 50 kHz, dan dalam projek ini, kami menggunakan transduser ultrasonik HCSR04. Kami sebelumnya telah membina banyak projek sensor ultrasonik, di mana HCSR04 digunakan terutamanya untuk mengukur jarak. Dalam projek ini, kami telah mengeluarkan transduser dari modul.

Menurut lembaran data, frekuensi kerja transduser ultrasonik ini adalah 40 kHz. Oleh itu, tujuan penggunaan Arduino dan sekeping kod kecil ini adalah untuk menghasilkan isyarat ayunan frekuensi tinggi 40KHz untuk sensor ultrasonik atau transduser saya dan nadi ini digunakan pada input pemandu motor duel IC L239D (Pin 2 & 6 dari Arduino Pin A0 & A1) untuk menggerakkan transduser ultrasonik. Akhir sekali, kami memohon frekuensi tinggi ini isyarat 40KHz ayunan bersama-sama dengan memandu voltan melalui memandu IC (biasanya 8 voltan to12 diberikan pada 8 ^th pin daripada L239D IC, Vcc2) di transduser ultrasonik. Hasilnya transduser ultrasonik menghasilkan gelombang bunyi akustik. Kami meletakkan dua transduser secara berhadapan ke arah yang berlawanan sedemikian rupa sehingga ada sedikit ruang di antara mereka. Gelombang bunyi akustik bergerak di antara dua transduser dan membiarkan objek melayang.

Harap maklum bahawa L293D mempunyai input voltan ganda, salah satunya adalah untuk menghidupkan IC itu sendiri, yang digerakkan dari Arduino 5v dalam projek ini dan Vcc2 lain (^ke- 8) digunakan untuk voltan penggerak komponen output dan pin VCC ini dapat menerima hingga 36v. IC ini mempunyai 2 pin Aktifkan, 4 pin input-output, 4 pin ground. Konsep menggunakan IC ini berasal dari konsep menggunakan mikrokontroler dan cip ini di mana kita dapat mengubah arah dan kelajuan 2 motor secara individu dengan hanya memberikan isyarat logik atau digital dari mikrokontroler.

Dalam litar ini, kita hanya menggunakan dua input IC L293D, pin input 1 (2), dan pin input 2 (7). Untuk mengaktifkan kedua pin ini, kita mesti tetap tinggi IC Enable PIN 1, jadi kita menembak pin ini ke pin IC 16 yang merupakan input Vcc 1, untuk mengetahui lebih lanjut, ikuti Lembar Data L293D.

Penggunaan kapasitor 100nf adalah pilihan untuk hanya menahan kuasa IC dan sebagai bekalan kuasa, kami menggunakan pemacu LED 12V 2Amp, kemudian turunkan voltan ke 9v menggunakan pengatur voltan IC LM7809 dan bekalan ^ke pin ^ke- 8 L139D dengan alasan umum. Menurut forum Arduino, Cc, dan Arduino, papan Arduino UNO menyokong input 7 hingga 12 volt, tetapi lebih selamat meletakkan 9V Max.

Pengaturcaraan Arduino untuk Ultrasonik Levitasi

Pengekodan sangat mudah, hanya beberapa baris. Dengan menggunakan kod kecil ini dengan bantuan pemasa dan fungsi gangguan, kami membuat tinggi atau rendah (0/1) dan menghasilkan isyarat berayun 40Khz ke pin output Arduino A0 dan A1.

Pertama, mulakan dengan susunan fasa.

bait TP = 0b10101010;

Dan setiap port kedua menerima isyarat bertentangan ini. Selepas itu di bawah penyediaan kosong, kami menentukan semua port analog sebagai output menggunakan baris kod ini.

DDRC = 0b11111111;

Kemudian kami memulakan pemasa 1 dan mematikan semua gangguan untuk ditetapkan sebagai sifar.

Dengan kod ini, noInterrupts (); TCCR1A = 0; TCCR1B = 0; TCNT1 = 0;

Kemudian, pemasa satu dikonfigurasikan untuk mencetuskan perbandingan jam gangguan pada 80KHZ. Arduino berjalan pada 16000000 MHZ ÷ 200 = 80,000 kHz gelombang persegi dihasilkan menggunakan fungsi ini.

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

Selepas itu, garis ini mengaktifkan, membandingkan gangguan pemasa.

TIMSK1 - = (1 << OCIE1A);

Dan akhirnya, aktifkan gangguan menggunakan kod ini

mengganggu ();

Setiap gangguan membalikkan keadaan port analog, ini mengubah isyarat gelombang persegi 80 kHz menjadi isyarat kitaran gelombang penuh pada 40Khz. Dan kemudian kami menghantar nilai ke port Arduino A0 dan port A1.

ISR (TIMER1_COMPA_vect) {PORTC = TP; TP = ~ TP; // Balik TP untuk jangka masa seterusnya}

Dan tidak ada yang perlu diletakkan atau diperlukan untuk berjalan di bawah gelung.

Membina Persediaan Levitasi Ultrasonik

Harap maklum bahawa untuk projek ini, pemasangan transduser ultrasonik dengan betul adalah mustahak. Mereka harus saling berhadapan dalam arah yang bertentangan yang sangat penting dan mereka harus berada dalam barisan yang sama sehingga gelombang bunyi ultrasonik dapat bergerak dan saling bersilang pada arah yang berlawanan. Untuk ini, anda boleh mengambil dua kepingan kayu atau papan MD kecil, baut kacang, dan gam. Anda mungkin membuat dua lubang agar sesuai dengan transduser dengan mesin gerudi. Di dudukan, anda boleh menggantung susunan transduser ultrasonik.

Dalam kes ini, saya menggunakan dua keping kadbod dan kemudian menetapkan Transduser ultrasonik dengan bantuan gam dari gam gun. Kemudian, untuk membuat pendirian, saya menggunakan kotak sarung pendawaian sederhana dan membetulkan semuanya dengan gam.

Berikut adalah beberapa gambar levitasi ultrasonik yang menunjukkan kerja projek tersebut.

Levitasi ultrasonik atau levitasi akustik juga berfungsi jika satu sisi dipasang dengan transduser ultrasonik tetapi reflektor akan diperlukan dalam hal ini yang akan bertindak sebagai halangan sehingga dapat digunakan di hoverboard di masa depan dan pengangkutan anti-graviti. Anda juga boleh melihat video kerja lengkap di bawah.

Saya harap anda memahami projek ini dan menikmati pembinaan sesuatu yang menyeronokkan. Sekiranya anda mempunyai pertanyaan, sila tinggalkan di bahagian komen di bawah, anda juga boleh menggunakan forum kami untuk pertanyaan teknikal yang lain.