- Componente richiesto
- Schema del circuito di levitazione ultrasonica
- Programmazione di Arduino per la levitazione ultrasonica
- Costruire la configurazione della levitazione ultrasonica
È molto emozionante vedere qualcosa che fluttua nell'aria o nello spazio libero che è esattamente ciò di cui parla un progetto antigravitazionale. L'oggetto (fondamentalmente un piccolo pezzo di carta o thermocol) è posto tra due trasduttori ultrasonici che generano onde sonore acustiche. L'oggetto fluttua nell'aria a causa di queste onde che sembrano essere antigravitazionali. Questo non è solo un bel progetto di levitazione Arduino, ma ha anche molte applicazioni pratiche. I ricercatori stanno lavorando su Ultrasonic Robotic Grippers, che funziona in modo molto simile a questo, e queste pinze possono essere utili per spostare oggetti senza toccarli.
Componente richiesto
- Arduino Uno / Arduino Nano ATMEGA328P
- Modulo a ultrasuoni HC-SR04
- Modulo H-Bridge IC o L239d L239D
- Vero Board Dotted Vero
- Diodo 4007
- Condensatore (PF) 104
Requisiti aggiuntivi per alimentazione da 8 V a 12 V.
- Regolatore di tensione LM 7809
- Alimentatore Led Driver 12V 2Amp
Materiale aggiuntivo: alcuni cavi di collegamento, intestazione maschio, cavo jumper da femmina a femmina
Schema del circuito di levitazione ultrasonica
Di seguito è mostrato il circuito completo di levitazione di Arduino e il principio di funzionamento del circuito è molto semplice. Il componente principale di questo progetto è un Arduino, un circuito integrato di pilotaggio del motore L239D e un trasduttore a ultrasuoni raccolti dal modulo del sensore a ultrasuoni HCSR04. Generalmente, il sensore a ultrasuoni trasmette un'onda acustica di un segnale di frequenza tra 25 kHz e 50 kHz e in questo progetto stiamo utilizzando il trasduttore a ultrasuoni HCSR04. Abbiamo già realizzato molti progetti di sensori a ultrasuoni, in cui l'HCSR04 viene utilizzato principalmente per misurare la distanza. In questo progetto, abbiamo saldato il trasduttore fuori dal modulo.
Secondo la scheda tecnica, la frequenza di lavoro di questo trasduttore ultrasonico è di 40 kHz. Quindi, lo scopo dell'utilizzo di Arduino e questo piccolo pezzo di codice è quello di generare un segnale di oscillazione ad alta frequenza di 40 KHz per il mio sensore o trasduttore a ultrasuoni e questo impulso viene applicato all'ingresso del driver del motore duello IC L239D (Pin 2 e 6 da Arduino Pin A0 e A1) per pilotare il trasduttore ultrasonico. Infine, applichiamo questo segnale di oscillazione ad alta frequenza a 40 KHz insieme alla tensione di pilotaggio attraverso l'IC di pilotaggio (tipicamente la tensione da 8 a 12 data sull'8 ° pin dell'IC L239D, Vcc2) sul trasduttore ultrasonico. A seguito del quale il trasduttore ultrasonico produce onde sonore acustiche. Abbiamo posizionato due trasduttori uno di fronte all'altro nella direzione opposta in modo tale da lasciare un po 'di spazio tra di loro. Le onde sonore acustiche viaggiano tra due trasduttori e consentono all'oggetto di galleggiare.
Si prega di notare che L293D ha un doppio ingresso di tensione, uno è per alimentare l'IC stesso, che è alimentato da Arduino 5v in questo progetto e un altro Vcc2 (8 °) applicato alla tensione di pilotaggio del componente di uscita e questo pin VCC può accettare fino a 36v. Questo IC ha 2 pin di abilitazione, 4 pin di ingresso-uscita, 4 pin di terra. Il concetto di utilizzo di questo IC deriva dal concetto di utilizzo di un microcontrollore e questo chip in cui possiamo cambiare la direzione e la velocità di 2 motori individualmente fornendo semplicemente un segnale logico o digitale dal microcontrollore.
In questo circuito, utilizziamo solo due ingressi dell'IC L293D, pin di ingresso 1 (2) e pin di ingresso 2 (7). Per abilitare questi due pin, dobbiamo mantenere alto il PIN 1 di abilitazione IC, quindi abbiamo sparato questo pin al pin 16 IC che è l'ingresso Vcc 1, per saperne di più, segui la scheda tecnica L293D.
L'uso di un condensatore da 100nf è opzionale per mantenere solo l'alimentazione del circuito integrato e come alimentatore, utilizziamo un driver LED da 12V 2Amp, quindi abbassiamo la tensione a 9v usando il regolatore di tensione IC LM7809 e alimentiamo l'8 ° pin di L139D con terra comune. Secondo il forum Arduino, Cc e Arduino, la scheda Arduino UNO supporta da 7 a 12 volt di ingresso, ma è più sicuro mettere 9V Max.
Programmazione di Arduino per la levitazione ultrasonica
La codifica è molto semplice, solo di poche righe. Usando questo piccolo codice con l'aiuto di un timer e delle funzioni di interruzione, stiamo facendo alto o basso (0/1) e generando un segnale oscillante di 40 Khz per i pin di uscita Arduino A0 e A1.
Innanzitutto, inizia con un array di sfasamento.
byte TP = 0b10101010;
E ogni seconda porta riceve questo segnale opposto. Dopodiché, nella configurazione void, definiamo tutte le porte analogiche come output utilizzando questa riga di codice.
DDRC = 0b11111111;
Quindi inizializziamo il timer 1 e disabilitiamo tutti gli interrupt per impostarli a zero.
Con questo codice, noInterrupts (); TCCR1A = 0; TCCR1B = 0; TCNT1 = 0;
Quindi, il timer uno è configurato per attivare un clock di interrupt di confronto a 80KHZ. Arduino funziona a 16000000 MHZ ÷ 200 = 80.000 kHz Le onde quadre vengono generate usando questa funzione.
OCR1A = 200; TCCR1B - = (1 << WGM12); TCCR1B - = (1 << CS10);
Dopodiché, questa riga si attiva, confronta l'interruzione del timer.
TIMSK1 - = (1 << OCIE1A);
E infine, attiva l'interrupt usando questo pezzo di codice.
interrompe ();
Ogni interrupt inverte lo stato delle porte analogiche, trasformando il segnale a onda quadra da 80 kHz in un segnale ciclico a onda intera a 40 Khz. E poi inviamo il valore all'uscita Arduino A0 e alla porta A1.
ISR (TIMER1_COMPA_vect) {PORTC = TP; TP = ~ TP; // Inverti TP per la prossima esecuzione}
E non c'è niente da mettere o necessario per correre sotto i loop.
Costruire la configurazione della levitazione ultrasonica
Si noti che per questo progetto è importante montare correttamente i trasduttori a ultrasuoni. Dovrebbero essere uno di fronte all'altro nella direzione opposta, il che è molto importante e dovrebbero essere sulla stessa linea in modo che le onde sonore ultrasoniche possano viaggiare e intersecarsi a vicenda in direzioni opposte. Per questo, puoi prendere due piccoli pezzi di legno o MD, bullone e colla. È possibile praticare due fori per adattare perfettamente il trasduttore al trapano. Sul supporto è possibile appendere la disposizione del trasduttore a ultrasuoni.
In questo caso, ho usato due pezzi di cartone e poi ho fissato il trasduttore ad ultrasuoni con l'aiuto della colla della pistola per colla. Successivamente, per la realizzazione del supporto, ho utilizzato una semplice scatola portacablaggio e ho fissato il tutto con la colla.
Di seguito alcune immagini di levitazione ultrasonica che mostrano il funzionamento del progetto.
La levitazione ultrasonica o la levitazione acustica funziona anche se un lato è montato con il trasduttore ultrasonico, ma in tal caso sarà necessario un riflettore che fungerà da ostacolo in modo che possa essere utilizzato in hoverboard in futuro e trasporto antigravità. Puoi anche guardare il video completo di lavoro qui sotto.
Spero che tu abbia capito il progetto e ti sia piaciuto costruire qualcosa di divertente. Se hai domande, ti preghiamo di lasciarle nella sezione commenti qui sotto, puoi anche usare i nostri forum per altre domande tecniche.