- Composant requis
- Schéma du circuit de lévitation ultrasonique
- Programmation Arduino pour la lévitation ultrasonique
- Construire la configuration de lévitation ultrasonique
C'est très excitant de voir quelque chose flotter dans les airs ou dans l'espace libre qui est exactement ce qu'est un projet anti-gravité. L'objet (essentiellement un petit morceau de papier ou de thermocolle) est placé entre deux transducteurs ultrasoniques qui génèrent des ondes sonores acoustiques. L'objet flotte dans l'air à cause de ces vagues qui semblent être anti-gravité. Ce n'est pas seulement un projet de lévitation Arduino cool, mais il a également de nombreuses applications pratiques. Les chercheurs travaillent sur des pinces robotiques à ultrasons, qui fonctionnent de manière très similaire, et ces pinces peuvent être utiles pour déplacer des objets sans les toucher.
Composant requis
- Arduino Uno / Arduino Nano ATMEGA328P
- Module à ultrasons HC-SR04
- Module IC ou L239d H-Bridge L239D
- Vero Board Dotted Vero
- Diode 4007
- Condensateur (PF) 104
Exigence supplémentaire pour l'alimentation 8v à 12v
- Régulateur de tension LM 7809
- Alimentation LED Driver 12V 2Amp
Matériel supplémentaire: certains fils de raccordement, en-tête mâle, fil de liaison femelle à femelle
Schéma du circuit de lévitation ultrasonique
Le circuit complet de lévitation Arduino est illustré ci-dessous et le principe de fonctionnement du circuit est très simple. Le composant principal de ce projet est un Arduino, un circuit intégré d'entraînement de moteur L239D et un transducteur à ultrasons collectés à partir du module de capteur à ultrasons HCSR04. Généralement, le capteur à ultrasons transmet une onde acoustique d'un signal de fréquence entre 25 kHz et 50 kHz, et dans ce projet, nous utilisons un transducteur à ultrasons HCSR04. Nous avons déjà construit de nombreux projets de capteurs à ultrasons, dans lesquels le HCSR04 est principalement utilisé pour mesurer la distance. Dans ce projet, nous avons soudé le transducteur du module.
Selon la fiche technique, la fréquence de travail de ce transducteur à ultrasons est de 40 kHz. Ainsi, le but de l'utilisation d'Arduino et de ce petit morceau de code est de générer un signal d'oscillation haute fréquence de 40 KHz pour mon capteur ou transducteur à ultrasons et cette impulsion est appliquée à l'entrée du pilote de moteur duel IC L239D (broches 2 et 6 d'Arduino Broches A0 et A1) pour piloter le transducteur à ultrasons. Enfin, on applique ce signal d'oscillation de 40 kHz à haute fréquence le long de la conduite avec la tension à travers la conduite de circuit intégré (typiquement 8 à 12 de tension donné sur le 8 ème broche du circuit intégré L239D, Vcc2) sur le transducteur à ultrasons. En conséquence, le transducteur à ultrasons produit des ondes sonores acoustiques. Nous avons placé deux transducteurs face à face dans la direction opposée de manière à laisser un espace entre eux. Les ondes sonores acoustiques voyagent entre deux transducteurs et permettent à l'objet de flotter.
S'il vous plaît noter que L293D a double entrée de tension, celui- ci est à la puissance du circuit intégré lui - même, qui est alimenté à partir d' Arduino 5V dans ce projet et un autre Vcc2 (8 e) appliqué à la tension d' entraînement du composant de sortie et cette broche VCC peut accepter jusqu'à 36V. Ce circuit intégré a 2 broches d'activation, 4 broches d'entrée-sortie, 4 broches de masse. Le concept d'utilisation de ce circuit intégré vient du concept d'utilisation d'un microcontrôleur et de cette puce où nous pouvons changer la direction et la vitesse de 2 moteurs individuellement en fournissant simplement un signal logique ou numérique du microcontrôleur.
Dans ce circuit, nous n'utilisons que deux entrées de l'IC L293D, la broche d'entrée 1 (2) et la broche d'entrée 2 (7). Pour activer ces deux broches, nous devons garder IC Enable PIN 1 à un niveau élevé, nous avons donc tiré cette broche sur la broche IC 16 qui est l'entrée Vcc 1, pour en savoir plus, veuillez suivre la fiche technique L293D.
L'utilisation d'un condensateur 100nF est facultative pour tenir à peu la puissance à circuit intégré et comme une source d'énergie, on utilise un pilote LED 12V 2Amp, puis laisser tomber la tension de 9V utilisant un régulateur de tension à circuit intégré LM7809 et la fourniture de 8 ème broche de L139D avec des bases communes. Selon le forum Arduino, Cc et Arduino, la carte Arduino UNO prend en charge 7 à 12 volts d'entrée, mais il est plus sûr de mettre 9V Max.
Programmation Arduino pour la lévitation ultrasonique
Le codage est très simple, juste de quelques lignes. En utilisant ce petit code à l'aide d'une minuterie et de fonctions d'interruption, nous faisons haut ou bas (0/1) et générons un signal oscillant de 40Khz vers les broches de sortie Arduino A0 et A1.
Commencez par un tableau de déphasage.
octet TP = 0b10101010;
Et chaque deuxième port reçoit ce signal opposé. Après cela, sous la configuration vide, nous définissons tous les ports analogiques comme une sortie en utilisant cette ligne de code.
DDRC = 0b11111111;
Ensuite, nous initialisons le temporisateur 1 et désactivons toutes les interruptions pour les mettre à zéro.
Par ce code, noInterrupts (); TCCR1A = 0; TCCR1B = 0; TCNT1 = 0;
Ensuite, le temporisateur un est configuré pour déclencher une horloge d'interruption de comparaison à 80 KHZ. Arduino fonctionne à 16000000 MHZ ÷ 200 = 80 000 kHz, des ondes carrées sont générées à l'aide de cette fonction.
OCR1A = 200; TCCR1B - = (1 << WGM12); TCCR1B - = (1 «CS10);
Après cela, cette ligne s'active, comparez l'interruption du minuteur.
TIMSK1 - = (1 << OCIE1A);
Et enfin, activez l'interruption en utilisant ce morceau de code.
interruptions ();
Chaque interruption inverse l'état des ports analogiques, ce qui transforme le signal d'onde carrée de 80 kHz en un signal de cyclage pleine onde à 40 kHz. Et puis nous envoyons la valeur au port A0 et A1 de la sortie Arduino.
ISR (TIMER1_COMPA_vect) {PORTC = TP; TP = ~ TP; // Inverser TP pour la prochaine exécution}
Et il n'y a rien à mettre ou à exécuter sous les boucles.
Construire la configuration de lévitation ultrasonique
Veuillez noter que pour ce projet, il est important de monter correctement les transducteurs à ultrasons. Ils doivent se faire face dans la direction opposée, ce qui est très important, et ils doivent être dans la même ligne afin que les ondes sonores ultrasoniques puissent se déplacer et se croiser dans des directions opposées. Pour cela, vous pouvez prendre deux petits morceaux de bois ou de panneau MD, un boulon à écrou et de la colle. Vous pouvez faire deux trous pour s'adapter parfaitement au transducteur par la perceuse. Sur le support, vous pouvez accrocher l'agencement du transducteur à ultrasons.
Dans ce cas, j'ai utilisé deux morceaux de carton puis fixé un transducteur à ultrasons à l'aide de la colle du pistolet à colle. Plus tard, pour fabriquer le support, j'ai utilisé un simple boîtier de câblage et j'ai tout fixé avec de la colle.
Voici quelques images de lévitation ultrasonique qui montrent le fonctionnement du projet.
La lévitation ultrasonique ou la lévitation acoustique fonctionne également si un côté est monté avec le transducteur ultrasonique, mais un réflecteur sera nécessaire dans ce cas qui agira comme un obstacle afin qu'il puisse être utilisé en hoverboard dans le futur et le transport anti-gravité. Vous pouvez également consulter la vidéo de travail complète ci-dessous.
J'espère que vous avez compris le projet et que vous avez aimé construire quelque chose d'amusant. Si vous avez des questions, veuillez les laisser dans la section commentaires ci-dessous, vous pouvez également utiliser nos forums pour d'autres questions techniques.