- Componente necessário
- Diagrama de Circuito de Levitação Ultrassônica
- Programando Arduino para Levitação Ultrassônica
- Construindo a configuração de levitação ultrassônica
É muito emocionante ver algo flutuando no ar ou no espaço livre que é exatamente o que um projeto de antigravidade trata. O objeto (basicamente um pequeno pedaço de papel ou termocolante) é colocado entre dois transdutores ultrassônicos que geram ondas sonoras acústicas. O objeto flutua no ar por causa dessas ondas que parecem ser de antigravidade. Este não é apenas um projeto de levitação Arduino bacana, mas também tem muitas aplicações práticas. Os pesquisadores estão trabalhando em garras robóticas ultrassônicas, que funcionam de forma muito semelhante a este, e essas garras podem ser úteis para mover objetos sem tocá-los.
Componente necessário
- Arduino Uno / Arduino Nano ATMEGA328P
- Módulo Ultrassônico HC-SR04
- IC ou L239d Módulo H-Bridge L239D
- Vero Board Dotted Vero
- Diodo 4007
- Capacitor (PF) 104
Requisito adicional para fonte de alimentação de 8v a 12v
- Regulador de tensão LM 7809
- Fonte de alimentação do driver led 12V 2Amp
Material adicional: Algum fio de conexão, conector macho, fio jumper fêmea para fêmea
Diagrama de Circuito de Levitação Ultrassônica
O circuito de Levitação Arduino completo é mostrado abaixo e o princípio de funcionamento do circuito é muito simples. O principal componente deste projeto é um Arduino, IC de acionamento de motor L239D e transdutor ultrassônico coletado do módulo sensor ultrassônico HCSR04. Geralmente, o sensor ultrassônico transmite uma onda acústica de um sinal de frequência entre 25 khz a 50 kHz e, neste projeto, estamos usando o transdutor ultrassônico HCSR04. Já construímos muitos projetos de sensores ultrassônicos, nos quais o HCSR04 é usado principalmente para medir distâncias. Neste projeto, soldamos o transdutor do módulo.
De acordo com a ficha técnica, a frequência de trabalho deste transdutor ultrassônico é de 40 kHz. Portanto, o objetivo de usar o Arduino e este pequeno código é gerar um sinal de oscilação de alta frequência de 40 KHz para meu sensor ou transdutor ultrassônico e esse pulso é aplicado à entrada do driver do motor duelo IC L239D (pinos 2 e 6 do Arduino Pinos A0 e A1) para conduzir o transdutor ultrassônico. Finalmente, aplica-se este sinal a 40 KHz oscilação de alta frequência ao longo com a condução da tensão através de condução IC (tipicamente 8 a 12 tensão dada no 8 th pino do L239D IC, VCC2) sobre o transdutor de ultra-sons. Como resultado do transdutor ultrassônico produz ondas sonoras acústicas. Colocamos dois transdutores frente a frente na direção oposta, de forma que algum espaço seja deixado entre eles. As ondas sonoras acústicas viajam entre dois transdutores e permitem que o objeto flutue.
Por favor note que L293D tem entrada dupla tensão, uma é a potência do próprio IC, o qual é alimentado a partir de 5v Arduino neste projecto e outro VCC2 (8 th) aplicada ao componente de saída de tensão de condução e este pino VCC pode aceitar-se para 36v. Este IC tem 2 pinos de habilitação, 4 pinos de entrada-saída e 4 pinos de aterramento. O conceito de usar este IC vem do conceito de usar um microcontrolador e este chip onde podemos mudar a direção e velocidade de 2 motores individualmente, apenas fornecendo um sinal lógico ou digital do microcontrolador.
Neste circuito, usamos apenas duas entradas do IC L293D, pino de entrada 1 (2) e pino de entrada 2 (7). Para habilitar esses dois pinos, devemos manter o IC Enable PIN 1 alto, então disparamos este pino no pino 16 do IC que é a entrada Vcc 1, para saber mais, siga a folha de dados do L293D.
O uso de um capacitor 100nF é opcional para apenas segurar o poder IC e como uma fonte de alimentação, usamos um motorista 12V LED 2Amp, em seguida, solte a tensão para 9v usando regulador de tensão IC LM7809 e fornecimento a 8 ª pino de L139D com bases comuns. De acordo com o fórum Arduino, Cc e Arduino, a placa Arduino UNO suporta 7 a 12 volts de entrada, mas é mais seguro colocar 9 V máx.
Programando Arduino para Levitação Ultrassônica
A codificação é muito simples, com poucas linhas. Usando este pequeno código com a ajuda de um temporizador e funções de interrupção, estamos fazendo alto ou baixo (0/1) e gerando um sinal oscilante de 40Khz para os pinos de saída A0 e A1 do Arduino.
Primeiro, comece com uma matriz de deslocamento de fase.
byte TP = 0b10101010;
E cada segunda porta recebe esse sinal oposto. Depois disso, na configuração void, definimos todas as portas analógicas como uma saída usando esta linha de código.
DDRC = 0b11111111;
Em seguida, inicializamos o temporizador 1 e desativamos todas as interrupções para serem definidas como zero.
Por este código, noInterrupts (); TCCR1A = 0; TCCR1B = 0; TCNT1 = 0;
Então, o temporizador um é configurado para acionar um relógio de interrupção de comparação em 80KHZ. O Arduino funciona a 16000000 MHZ ÷ 200 = 80.000 kHz. Ondas quadradas são geradas usando esta função.
OCR1A = 200; TCCR1B - = (1 << WGM12); TCCR1B - = (1 << CS10);
Depois disso, esta linha é ativada, compare a interrupção do temporizador.
TIMSK1 - = (1 << OCIE1A);
E, finalmente, ative a interrupção usando este trecho de código.
interrupções ();
Cada interrupção inverte o estado das portas analógicas, o que transforma o sinal de onda quadrada de 80 kHz em um sinal de ciclo de onda completa a 40 kHz. E então enviamos o valor para a saída A0 e porta A1 do Arduino.
ISR (TIMER1_COMPA_vect) {PORTC = TP; TP = ~ TP; // Inverta TP para a próxima execução}
E não há nada para colocar ou ser necessário executar sob os loops.
Construindo a configuração de levitação ultrassônica
Observe que para este projeto, a montagem correta dos transdutores ultrassônicos é importante. Eles devem estar voltados um para o outro na direção oposta, o que é muito importante, e devem estar na mesma linha para que as ondas sonoras ultrassônicas possam viajar e se cruzar em direções opostas. Para isso, você pode pegar dois pequenos pedaços de madeira ou placa de MD, porca de parafuso e cola. Você pode fazer dois furos para encaixar perfeitamente o transdutor na máquina de perfuração. No suporte, você pode pendurar o arranjo do transdutor ultrassônico.
Neste caso, usei dois pedaços de papelão e depois fixei o Transdutor ultrassônico com o auxílio da cola da pistola de cola. Mais tarde, para fazer o suporte, usei uma caixa de fiação simples e fixei tudo com cola.
Aqui estão algumas fotos da levitação ultrassônica que mostram o funcionamento do projeto.
A levitação ultrassônica ou levitação acústica também funciona se um lado for montado com o transdutor ultrassônico, mas um refletor será necessário nesse caso, o qual atuará como um obstáculo para que possa ser usado em pranchas flutuantes no futuro e transporte anti-gravidade. Você também pode conferir o vídeo de trabalho completo abaixo.
Espero que você tenha entendido o projeto e gostado de construir algo divertido. Se você tiver alguma dúvida, deixe-a na seção de comentários abaixo. Você também pode usar nossos fóruns para outras questões técnicas.