رفع صوتي بسيط بالموجات فوق الصوتية باستخدام مستشعر الموجات فوق الصوتية اردوينو و hcsr04

إنه لأمر مثير للغاية أن ترى شيئًا يطفو في الهواء أو في الفضاء الحر وهذا بالضبط ما يدور حوله مشروع مضاد للجاذبية. يتم وضع الكائن (بشكل أساسي قطعة صغيرة من الورق أو Thermocol) بين محولات طاقة فوق صوتية تولد موجات صوتية. يطفو الجسم في الهواء بسبب هذه الموجات التي يبدو أنها مضادة للجاذبية. هذا ليس فقط مشروع رفع أردوينو رائع المظهر ، ولكنه يحتوي أيضًا على العديد من التطبيقات العملية. يعمل الباحثون على القابض الآلي بالموجات فوق الصوتية ، والذي يعمل بشكل مشابه جدًا لهذا ، ويمكن أن تكون هذه القابض مفيدة في تحريك الأشياء دون لمسها.

المكون مطلوب

• اردوينو اونو / اردوينو نانو ATMEGA328P
• وحدة الموجات فوق الصوتية HC-SR04
• وحدة IC أو L239d H-Bridge L239D
• مجلس فيرو منقط فيرو
• ديود 4007
• مكثف (PF) 104

متطلبات إضافية لإمدادات الطاقة من 8 فولت إلى 12 فولت

• منظم الجهد LM 7809
• مزود طاقة سائق ليد 12 فولت 2 امبير

مادة إضافية: سلك توصيل ، رأس ذكر ، سلك توصيل من أنثى إلى أنثى

مخطط دائرة الرفع بالموجات فوق الصوتية

يتم عرض دائرة Arduino Levitation الكاملة أدناه ومبدأ عمل الدائرة بسيط للغاية. المكون الرئيسي لهذا المشروع هو Arduino ، L239D محرك IC ، ومحول طاقة فوق صوتي تم جمعه من وحدة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية HCSR04. بشكل عام ، ينقل المستشعر بالموجات فوق الصوتية موجة صوتية لإشارة تردد بين 25 كيلو هرتز إلى 50 كيلو هرتز ، وفي هذا المشروع ، نستخدم محول الطاقة بالموجات فوق الصوتية HCSR04. لقد قمنا سابقًا ببناء العديد من مشاريع أجهزة الاستشعار فوق الصوتية ، والتي يتم فيها استخدام HCSR04 بشكل أساسي لقياس المسافة. في هذا المشروع ، قمنا بإخراج محول الطاقة من الوحدة النمطية.

وفقًا لورقة البيانات ، فإن تردد عمل محول الطاقة فوق الصوتي هذا هو 40 كيلو هرتز. لذا ، فإن الغرض من استخدام Arduino وهذه القطعة الصغيرة من الكود هو إنشاء إشارة تذبذب عالية التردد 40 كيلو هرتز لمستشعر أو محول طاقة بالموجات فوق الصوتية ، ويتم تطبيق هذا النبض على مدخل محرك المحرك المزدوج IC L239D (دبوس 2 و 6 من Arduino دبابيس A0 & A1) لتشغيل محول الطاقة بالموجات فوق الصوتية. أخيرًا ، نطبق إشارة التذبذب 40 كيلو هرتز عالية التردد جنبًا إلى جنب مع جهد القيادة من خلال محرك IC (عادةً ما يكون من 8 إلى 12 جهدًا على الدبوس ^الثامن من L239D IC ، Vcc2) على محول الطاقة فوق الصوتي ونتيجة لذلك ينتج محول الطاقة بالموجات فوق الصوتية موجات صوتية. وضعنا اثنين من المحولات وجهاً لوجه في الاتجاه المعاكس بحيث تترك مسافة بينهما. تنتقل الموجات الصوتية بين محولين وتسمح للكائن بالطفو.

يرجى ملاحظة أن L293D يحتوي على دخل مزدوج للجهد ، أحدهما لتشغيل IC نفسه ، والذي يتم تشغيله من Arduino 5v في هذا المشروع وآخر Vcc2 (8 ^th) مطبق على جهد قيادة مكون الإخراج ويمكن أن يقبل دبوس VCC هذا حتى 36 فولت. يحتوي هذا IC على 2 دبابيس تمكين ، 4 دبابيس إدخال ومخرج ، 4 دبابيس أرضية. يأتي مفهوم استخدام هذا IC من مفهوم استخدام متحكم دقيق وهذه الشريحة حيث يمكننا تغيير اتجاه وسرعة محركين على حدة من خلال توفير إشارة منطقية أو رقمية من وحدة التحكم الدقيقة.

في هذه الدائرة ، نستخدم مدخلين فقط من IC L293D ، ودبوس الإدخال 1 (2) ، ودبوس الإدخال 2 (7). لتمكين هذين الدبابيس ، يجب أن نبقي IC Enable PIN 1 مرتفعًا ، لذلك قمنا بإطلاق هذا الدبوس على IC pin 16 وهو إدخال Vcc 1 ، لمعرفة المزيد ، يرجى اتباع L293D Datasheet.

يعد استخدام مكثف 100nf اختياريًا للاحتفاظ بطاقة IC فقط وكمصدر طاقة ، نستخدم محرك 12 فولت 2 أمبير LED ، ثم نخفض الجهد إلى 9 فولت باستخدام منظم الجهد IC LM7809 ونزود الدبوس ^الثامن من L139D بأسباب مشتركة. وفقًا لمنتدى Arduino و Cc و Arduino ، تدعم لوحة Arduino UNO من 7 إلى 12 فولت من المدخلات ، ولكن من الأفضل وضع 9V Max.

برمجة Arduino للرفع بالموجات فوق الصوتية

الترميز بسيط للغاية ، فقط من بضعة أسطر. باستخدام هذا الرمز الصغير بمساعدة مؤقت ووظائف المقاطعة ، نقوم بعمل مرتفع أو منخفض (0/1) ونولد إشارة متذبذبة من 40 كيلو هرتز إلى دبابيس إخراج Arduino A0 و A1.

أولاً ، ابدأ بمصفوفة إزاحة الطور.

البايت TP = 0b10101010 ؛

ويستقبل كل منفذ ثان هذه الإشارة المعاكسة. بعد ذلك في ظل الإعداد الفارغ ، نحدد جميع المنافذ التناظرية كإخراج باستخدام سطر التعليمات البرمجية هذا.

DDRC = 0b11111111 ؛

ثم نقوم بتهيئة المؤقت 1 وتعطيل كل المقاطعات لضبطها على الصفر.

بهذا الرمز ،

noInterrupts () ، TCCR1A = 0 ؛ TCCR1B = 0 ؛ TCNT1 = 0 ؛

بعد ذلك ، يتم تكوين الموقت الأول لتشغيل ساعة مقاطعة مقارنة عند 80 كيلو هرتز. يعمل Arduino بسرعة 16000000 ميجاهرتز ÷ 200 = يتم إنشاء موجات مربعة 80000 كيلو هرتز باستخدام هذه الوظيفة.

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

بعد ذلك ، يتم تنشيط هذا الخط ، قارن مقاطعة المؤقت.

TIMSK1 - = (1 << OCIE1A) ؛

وأخيرًا ، قم بتنشيط المقاطعة باستخدام هذا الجزء من التعليمات البرمجية.

المقاطعات () ؛

كل مقاطعة تعكس حالة المنافذ التناظرية ، وهذا يحول إشارة الموجة المربعة 80 كيلو هرتز إلى إشارة دورة كاملة الموجة عند 40 كيلو هرتز. ثم نرسل القيمة إلى مخرج Arduino A0 و A1.

ISR (TIMER1_COMPA_vect) {PORTC = TP ، TP = ~ TP ؛ // عكس TP للتشغيل التالي}

وليس هناك ما نضعه أو لا بد من تشغيله تحت الحلقات.

بناء إعداد الرفع بالموجات فوق الصوتية

يرجى ملاحظة أنه بالنسبة لهذا المشروع ، من المهم تركيب محولات الطاقة فوق الصوتية بشكل صحيح. يجب أن يواجهوا بعضهم البعض في الاتجاه المعاكس وهو أمر مهم للغاية ويجب أن يكونوا في نفس الخط بحيث يمكن أن تنتقل الموجات الصوتية فوق الصوتية وتتقاطع مع بعضها البعض في اتجاهين متعاكسين. لهذا ، يمكنك أن تأخذ قطعتين صغيرتين من الخشب أو لوح MD ، مسمار صامولة ، وغراء. يمكنك عمل فتحتين لتناسب محول الطاقة تمامًا بواسطة آلة الحفر. على الحامل ، يمكنك تعليق ترتيب محول الطاقة بالموجات فوق الصوتية.

في هذه الحالة ، استخدمت قطعتين من الورق المقوى ثم أصلحت محول الطاقة بالموجات فوق الصوتية بمساعدة الغراء من مسدس الغراء. لاحقًا ، لصنع الحامل ، استخدمت صندوقًا بسيطًا لتغليف الأسلاك وأثبتت كل شيء بالغراء.

فيما يلي بعض الصور للرفع بالموجات فوق الصوتية التي توضح عمل المشروع.

يعمل الرفع بالموجات فوق الصوتية أو الرفع الصوتي أيضًا إذا تم تركيب جانب واحد مع محول الطاقة فوق الصوتي ولكن ستكون هناك حاجة إلى عاكس في هذه الحالة والذي سيكون بمثابة عقبة بحيث يمكن استخدامه في لوح التزلج في المستقبل والنقل المضاد للجاذبية. يمكنك أيضًا مشاهدة فيديو العمل الكامل أدناه.

أتمنى أن تكون قد فهمت المشروع واستمتعت ببناء شيء ممتع. إذا كانت لديك أي أسئلة ، فيرجى تركها في قسم التعليقات أدناه ، كما يمكنك استخدام منتدياتنا للأسئلة الفنية الأخرى.