超声波悬浮-STC8H8K64U

基本信息

用两束对射的40kHz超声波形成驻波，在波节处能悬浮轻小的物体，如泡沫颗粒。

驱动4颗RGB灯产生一定的灯效，并通过按键切换。

硬件

主控 STC8H8K64U，TSSOP20封装，使用USB的5V电源工作，支持USB直接烧录。

将5V用DCDC升压至12V，芯片使用 SDB628 或 SX1308 或 MT3608，这3种芯片的数据手册基本一致。

驱动使用H桥，芯片为 A4950 或 AT4950，两者基本可替代。

超声波发生器为 TCT40-16T，注意发射端后缀为T，接收端后缀为R，这里需要两个，均为发射端。

USB接口使用 TYPEC-306DDW-ARP16，注意此型号为针脚型，和常见的TYPE-C口有所不同，更易焊接。

RGB灯使用4颗 WS2812 灯珠，如果不需要灯光则可以不焊接。

C7~C10为灯珠退耦电容，实际上灯珠内一般自带，所以可以不焊接。

C1是参考其他设计添加的电容，但发现并无必要且会造成功耗和发热增加，因此C1不要焊接。

程序

使用STC8H8K64U的PWM外设直接产生两路互补的40kHz方波，无需定时器中断。

为4个灯珠编写了简单的光效，使用按键来切换，操作如下：

上电时为初始状态，4个灯都不亮。按一次按键，4个灯以白色进行亮度变化。再按一次按键，将当前变换到的亮度定住。

再按一次按键，4个灯以同样的颜色同步进行颜色变换。再按一次按键，将当前变换到的颜色定住。

再按一次按键，4个灯以不同的颜色分别进行颜色变换。再按一次按键，将当前变换到的颜色定住。

再按一次按键，4个灯熄灭，回到初始状态。

制作

需要上下两片同样的PCB，下面的PCB焊接全部需要的元件，上面的PCB只焊接超声发生器，两者用铜柱连接起来。

其中，离TYPE-C口远的两个铜柱负责将驱动电流传递到上面的PCB，因此上面的PCB应与下面的方向对齐（保证上面的C口正下方是下面的C口即可）。

由于使用铜柱导电，因此不要将本装置放在金属表面，以防短路，或者可以在铜柱底端加上尼龙螺母绝缘。

焊接超声发生器前，若有万用表则建议先测一下其阻值，因为我买的遇到了一个坏掉的，阻值很低，正常应该几百欧以上甚至测不出。

两片PCB间距50mm左右，中间铜柱可以使用两个M2*25mm的铜柱接起来，两端则用很短的铜柱或螺丝螺母固定住即可。

焊接超声发生器时，不要紧贴着PCB，最好悬空一点，让两个发生器的间距为23mm左右，即下图D≈23mm，据说这样效果较好。

烧录

使用STC-ISP软件烧录，软件可到STC官网获取。烧录方式为STC8H8K64U的USB直接烧录。

烧录时先打开hex固件文件，将芯片型号选为STC8H8K64U，注意要设置IRC频率为24MHz。

先按住PCB上的按键，然后再接入USB，再松开按键。若成功进入烧录模式，则软件中会显示STC-USB Writer，点击下载即可。

其他

悬浮器未开灯时的正常工作电流大概在60~120mA（超声发生器的功耗的个体差异较大，在十几到几十毫安不等）。

展示视频：https://www.bilibili.com/video/BV1ea4y1C7bZ