转载自：CSDN– 使用Arduino和HCSR04超声波传感器进行简单的超声波悬浮_acktomas的博客-CSDN博客_声悬浮arduino
使用Arduino和HCSR04超声波传感器进行简单的超声波悬浮
经过**尼兰詹·罗伊(Nilanjan Roy)** 2020年6月30日修改
使用Arduino的超声声悬浮
看到漂浮在空中或自由空间中的东西真是令人兴奋，这正是反重力计划的目的。将物体(基本上是一小块纸或热缩胶)放置在两个产生声波的超声换能器之间。由于这些似乎是反重力的波，物体漂浮在空中。这不仅是一个很酷的Arduino悬浮项目，而且还有许多实际应用。研究人员正在研究与之非常相似的超声波机器人抓取器，这些抓取器可用于移动物体而不接触它们。
所需组件
- Arduino Uno / Arduino纳米ATMEGA328P
- 超声波模块HC-SR04
- IC或L239d H桥模块L239D
- Vero董事会点缀Vero
- 二极管4007
- 电容器(PF)104
8v至12v电源的附加要求
- 稳压器LM 7809
- LED驱动器电源12V 2Amp
**附加材料：**一些连接线，公头，母对母跳线
超声波悬浮电路图
完整的Arduino悬浮电路如下所示，该电路的工作原理非常简单。该项目的主要组件是Arduino，L239D电机驱动IC和从超声传感器模块HCSR04收集的超声换能器。通常，超声波传感器会发送25khz至50kHz之间的频率信号的声波，在本项目中，我们使用HCSR04超声波传感器。我们之前已经建立了许多超声波传感器项目，其中HCSR04主要用于测量距离。在这个项目中，我们将换能器从模块中焊接出来。
根据[数据表](https://components101.com/sites/default/files/component_datasheet/HCSR04 Datasheet.pdf)，此超声换能器的工作频率为40 kHz。因此，使用Arduino和这小段代码的目的是为我的超声传感器或换能器生成40KHz的高频振荡信号，并将此脉冲施加到双电机驱动器IC L239D的输入(Arduino的引脚2和6 A0和A1引脚)以驱动超声换能器。最后，我们通过超声波换能器上的驱动IC(通常为L239D IC的第8引脚上的8至12电压，Vcc2)施加此40KHz高频振荡信号以及驱动电压。结果是哪个超声换能器产生声波。我们以相反的方向面对面放置了两个换能器，以使它们之间留有一定的空间。声波在两个换能器之间传播，并使物体漂浮。
请注意，L293D具有双电压输入，一个用于为IC本身供电，该电压由该项目中的Arduino 5v供电，另一个Vcc2(第8个)应用于输出组件驱动电压，并且该VCC引脚可以接受高达36v的电压。该IC具有2个使能引脚，4个输入-输出引脚，4个接地引脚。使用该IC的概念来自使用微控制器和该芯片的概念，在该芯片中，我们只需提供来自微控制器的逻辑或数字信号就可以分别更改2个电机的方向和速度。
在此电路中，我们仅使用IC L293D的两个输入，即输入引脚1(2)和输入引脚2(7)。要启用这两个引脚，我们必须将IC Enable PIN 1保持为高电平，因此我们将此引脚连接到输入Vcc 1的IC引脚16上，要了解更多信息，请遵循[L293D数据表](https://components101.com/sites/default/files/component_datasheet/L293D Datasheet.pdf)。
可选地使用100nf电容器来保持IC电源，并且作为电源，我们使用12V 2Amp LED驱动器，然后使用稳压器IC LM7809将电压降至9v，并提供给具有公共接地的L139D的第8引脚。根据Arduino，Cc和Arduino论坛的说法，Arduino UNO板支持7到12伏的输入，但是放9V Max更为安全。
编程Arduino以实现超声悬浮
编码非常简单，只有几行。在计时器和中断功能的帮助下使用此小代码，我们使高电平或低电平(0/1)并向Arduino A0和A1输出引脚生成40Khz的振荡信号。
首先，从相移阵列开始。
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1 2 |
byte TP = 0b10101010; |
第二个端口接收相反的信号。之后，在void设置下，我们使用此行代码将所有模拟端口定义为输出。
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1 2 |
DDRC = 0b11111111; |
然后，我们初始化计时器1并禁用所有中断以将其设置为零。
通过此代码，
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1 2 3 4 5 |
noInterrupts(); TCCR1A = 0; TCCR1B = 0; TCNT1 = 0; |
然后，将定时器一配置为以80KHZ触发比较中断时钟。Arduino以16000000 MHZ÷200 = 80,000 kHz的方波运行。
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1 2 3 4 |
OCR1A = 200; TCCR1B | = (1 << WGM12); TCCR1B | =(1 << CS10); |
此后，此行激活，比较计时器中断。
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1 2 |
TIMSK1 | =(1 << OCIE1A); |
最后，使用这段代码激活中断。
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1 |
interrupts(); |
每个中断都会反转模拟端口的状态，从而将80 kHz方波信号转换为40Khz的全波循环信号。然后，我们将该值发送到Arduino输出A0和A1端口。
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1 2 3 4 5 6 |
ISR(TIMER1_COMPA_vect) { PORTC = TP； TP =〜TP；//反转TP，以便下次运行 } |
循环之下没有什么可放置或不需要运行的。
建立超声波悬浮设置
请注意，对于此项目，正确安装超声换能器很重要。它们应该在非常重要的相反方向上彼此面对，并且应该在同一条直线上，以便超声波可以在相反的方向上传播和相交。为此，您可以拿两小块木板或MD板，螺母螺栓和胶水。您可以在钻孔机上打两个孔，以使其完全适合换能器。在支架上，您可以悬挂超声换能器装置。
在这种情况下，我先用两块纸板，然后借助胶枪上的胶水固定超声换能器。后来，为了制作支架，我使用了一个简单的接线盒，并用胶水固定了所有东西。
这是一些超声波悬浮的照片，显示了该项目的工作情况。
如果一侧装有超声换能器，则超声悬浮或声悬浮也可以工作，但在这种情况下将需要一个反射器，该反射器将成为障碍，因此可以在将来的悬停板和反重力运输中使用。您也可以在下面查看完整的工作视频。
我希望您理解该项目并喜欢构建有趣的东西。如果您有任何疑问，请将其留在下面的评论部分，您也可以使用我们的论坛来解决其他技术问题。
代码
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byte TP = 0b10101010; //every 2nd port receives the opposite signal void setup() { DDRC = 0b11111111; //Define all analog ports as outputs // Initialize timer 1 noInterrupts(); // Disable interrupts TCCR1A = 0; TCCR1B = 0; TCNT1 = 0; OCR1A = 200; // Set Compare Match Register (16MHz / 200 = 80kHz square -> 40kHz full wave) TCCR1B |= (1 << WGM12); // CTC mode TCCR1B |= (1 << CS10); TIMSK1 |= (1 << OCIE1A); // Switch on Compare Timer Interrupt interrupts(); // Activate interrupts } ISR(TIMER1_COMPA_vect) { PORTC = TP; // Send the value TP to the outputs TP = ~TP; // Invert TP for the next run } void loop(){ // there is nothing left to do here:-( } |
