- Componente requerido
- Diagrama del circuito de levitación ultrasónica
- Programación de Arduino para levitación ultrasónica
- Construcción de la configuración de levitación ultrasónica
Es muy emocionante ver algo flotando en el aire o en el espacio libre, de eso se trata exactamente un proyecto antigravedad. El objeto (básicamente un pequeño trozo de papel o termocol) se coloca entre dos transductores ultrasónicos que generan ondas sonoras acústicas. El objeto flota en el aire debido a estas ondas que parecen ser de antigravedad. Este no es solo un proyecto de levitación Arduino de aspecto atractivo, sino que también tiene muchas aplicaciones prácticas. Los investigadores están trabajando en pinzas robóticas ultrasónicas, que funcionan de manera muy similar a esto, y estas pinzas pueden ser útiles para mover objetos sin tocarlos.
Componente requerido
- Arduino Uno / Arduino Nano ATMEGA328P
- Módulo de ultrasonidos HC-SR04
- Módulo de puente H IC o L239d L239D
- Tablero Vero Vero punteado
- Diodo 4007
- Condensador (PF) 104
Requisito adicional para fuente de alimentación de 8v a 12v
- Regulador de voltaje LM 7809
- Fuente de alimentación LED Driver 12V 2Amp
Material adicional: algunos cables de conexión, cabezal macho, cable de puente hembra a hembra
Diagrama del circuito de levitación ultrasónica
El circuito de levitación Arduino completo se muestra a continuación y el principio de funcionamiento del circuito es muy simple. El componente principal de este proyecto es un Arduino, un IC de conducción de motor L239D y un transductor ultrasónico recogido del módulo de sensor ultrasónico HCSR04. Generalmente, el sensor ultrasónico transmite una onda acústica de una señal de frecuencia entre 25 kHz y 50 kHz, y en este proyecto, estamos usando un transductor ultrasónico HCSR04. Anteriormente, hemos construido muchos proyectos de sensores ultrasónicos, en los que el HCSR04 se utiliza principalmente para medir distancias. En este proyecto, hemos soldado el transductor del módulo.
Según la hoja de datos, la frecuencia de trabajo de este transductor ultrasónico es de 40 kHz. Entonces, el propósito de usar Arduino y este pequeño código es generar una señal de oscilación de alta frecuencia de 40KHz para mi sensor ultrasónico o transductor y este pulso se aplica a la entrada del controlador de motor de duelo IC L239D (Pin 2 y 6 de Arduino Pines A0 y A1) para impulsar el transductor ultrasónico. Finalmente, se aplica esta señal de 40KHz oscilación de alta frecuencia junto con la conducción de voltaje a través de la conducción IC (típicamente 8 a 12 de tensión dada en el 8 º pin de la L239D IC, Vcc2) en el transductor ultrasónico. Como resultado de lo cual el transductor ultrasónico produce ondas de sonido acústicas. Colocamos dos transductores cara a cara en la dirección opuesta de tal manera que queda algo de espacio entre ellos. Las ondas de sonido acústicas viajan entre dos transductores y permiten que el objeto flote.
Tenga en cuenta que L293D tiene entrada de doble voltaje, uno es al poder el propio IC, que es accionado desde Arduino 5V en este proyecto y otro Vcc2 (8 º) aplicado al voltaje de excitación componente de salida y este pin VCC puede aceptar hasta 36v. Este IC tiene 2 pines de habilitación, 4 pines de entrada y salida, 4 pines de tierra. El concepto de usar este IC proviene del concepto de usar un microcontrolador y este chip donde podemos cambiar la dirección y velocidad de 2 motores individualmente con solo proporcionar una señal lógica o digital desde el microcontrolador.
En este circuito, usamos solo dos entradas del IC L293D, el pin de entrada 1 (2) y el pin de entrada 2 (7). Para habilitar estos dos pines, debemos mantener IC Enable PIN 1 alto, por lo que disparamos este pin al IC pin 16, que es la entrada Vcc 1, para saber más, siga la hoja de datos L293D.
El uso de un condensador de 100nF es opcional para sólo mantenga la potencia IC y como una fuente de alimentación, se utiliza un controlador de 12V 2Amp LED, a continuación, colocar la tensión a 9v usando Regulador de tensión IC LM7809 y el suministro a 8 º pin de L139D con bases comunes. Según el foro Arduino, Cc y Arduino, la placa Arduino UNO admite entre 7 y 12 voltios de entrada, pero es más seguro poner 9V Max.
Programación de Arduino para levitación ultrasónica
La codificación es muy simple, de pocas líneas. Usando este pequeño código con la ayuda de un temporizador y funciones de interrupción, estamos haciendo alto o bajo (0/1) y generando una señal oscilante de 40Khz a los pines de salida Arduino A0 y A1.
Primero, comience con una matriz de cambio de fase.
byte TP = 0b10101010;
Y cada segundo puerto recibe esta señal opuesta. Después de eso, bajo la configuración vacía, definimos todos los puertos analógicos como una salida usando esta línea de código.
DDRC = 0b11111111;
Luego inicializamos el temporizador 1 y deshabilitamos todas las interrupciones para ponerlas en cero.
Por este código, noInterrupts (); TCCR1A = 0; TCCR1B = 0; TCNT1 = 0;
Luego, el temporizador uno se configura para activar un reloj de interrupción de comparación a 80 KHZ. Arduino funciona a 16000000 MHZ ÷ 200 = 80,000 kHz se generan ondas cuadradas usando esta función.
OCR1A = 200; TCCR1B - = (1 << WGM12); TCCR1B - = (1 << CS10);
Después de eso, esta línea se activa, compare la interrupción del temporizador.
TIMSK1 - = (1 << OCIE1A);
Y finalmente, active la interrupción usando este código.
interrumpe ();
Cada interrupción invierte el estado de los puertos analógicos, esto convierte la señal de onda cuadrada de 80 kHz en una señal cíclica de onda completa a 40 kHz. Y luego enviamos el valor al puerto de salida A0 y A1 de Arduino.
ISR (TIMER1_COMPA_vect) {PORTC = TP; TP = ~ TP; // Invertir TP para la próxima ejecución}
Y no hay nada que poner o necesario para ejecutar debajo de los bucles.
Construcción de la configuración de levitación ultrasónica
Tenga en cuenta que para este proyecto, es importante montar correctamente los transductores ultrasónicos. Deben enfrentarse entre sí en la dirección opuesta, lo cual es muy importante y deben estar en la misma línea para que las ondas de sonido ultrasónicas puedan viajar y cruzarse en direcciones opuestas. Para ello, puede tomar dos pequeños trozos de madera o tablero MD, perno de tuerca y pegamento. Puede hacer dos agujeros para que el transductor encaje perfectamente con la máquina taladradora. En el soporte, puede colgar la disposición del transductor ultrasónico.
En este caso, utilicé dos piezas de cartón y luego fijé el transductor ultrasónico con la ayuda de pegamento de la pistola de pegamento. Luego, para hacer el soporte, utilicé una caja de cableado simple y arreglé todo con pegamento.
A continuación se muestran algunas imágenes de levitación ultrasónica que muestran el funcionamiento del proyecto.
La levitación ultrasónica o acústica también funciona si un lado está montado con el transductor ultrasónico, pero en ese caso se necesitará un reflector que actuará como un obstáculo para que pueda usarse en hoverboard en el futuro y en transporte antigravedad. También puede ver el video de trabajo completo a continuación.
Espero que hayas entendido el proyecto y hayas disfrutado construyendo algo divertido. Si tiene alguna pregunta, déjela en la sección de comentarios a continuación, también puede utilizar nuestros foros para otras preguntas técnicas.