Mini Demo de Levitação Acústica com Arduino UNO e Sensor Ultrassônico HC-SR04

Componentes e Materiais

Componente	Quantidade
Arduino UNO	1
Sensor Ultrassônico HC-SR04 (Genérico)	1

Aplicativos e Serviços Online

• Arduino IDE

Sobre o Projeto

Veja este projeto no meu site para ver simulação de circuito e mais detalhes!

A levitação acústica é possível porque o som se comporta como onda. Quando duas ondas sonoras se intersectam, elas podem interferir construtiva ou destrutivamente. (É assim que fones de ouvido com cancelamento de ruído funcionam.)

Este projeto usa um sensor de distância ultrassônico para criar efeito de levitação. Funciona criando "bolsões" onde duas ondas sonoras opostas interferem. Quando um objeto é colocado no bolsão, ele permanece lá, aparentemente flutuando no lugar.

Materiais Necessários (links de afiliados Amazon)

• Placa Arduino: amzn.to/2DLjxR2
• Ponte H: amzn.to/2DXFw7y
• Sensor de distância: amzn.to/2PSbJU2
• Protoboard: amzn.to/2RYqiSK
• Jumpers: amzn.to/2Q7kiKc
• Diodo: amzn.to/2KlYMf8
• Capacitores (talvez): amzn.to/2DYnCla

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Passo 1: Obter Transmissores Ultrassônicos

Você precisará sacrificar um sensor de distância para este passo (não se preocupe, são baratos):

• Dessoldar e remover ambos os transmissores da placa
• Remover e guardar a tela de malha de um deles
• Soldar fios em ambos os transmissores

Passo 2: Criar o Circuito

Monte o circuito acima e observe:

• Você não necessariamente precisa dos dois capacitores de 100 nF. (Apenas se sua placa não aguentar o circuito e ficar desligando sozinha)
• A bateria de 9V representa qualquer fonte DC — funcionou bem com minha LiPo de 7,5V

Passo 3: Código

Faça upload deste código para seu Arduino:

// Código original: https://makezine.com/projects/micro-ultrasonic-levitator/
byte TP = 0b10101010; // Cada outra porta recebe sinal invertido

void setup() {
  DDRC = 0b11111111; // Define todas portas analógicas como saídas
  
  // Inicializa Timer1
  noInterrupts();           // Desabilita interrupções
  TCCR1A = 0;
  TCCR1B = 0;
  TCNT1 = 0;
  OCR1A = 200;              // Registrador comparador (16MHz / 200 = 80kHz onda quadrada -> 40kHz onda completa)
  TCCR1B |= (1 << WGM12);   // Modo CTC
  TCCR1B |= (1 << CS10);    // Prescaler 1 = sem prescaling
  TIMSK1 |= (1 << OCIE1A);  // Habilita interrupção comparador timer
  interrupts();             // Habilita interrupções
}

ISR(TIMER1_COMPA_vect) {
  PORTC = TP;   // Envia valor de TP para as saídas
  TP = ~TP;     // Inverte TP para próxima execução
}

void loop() {
  // Nada a fazer aqui :)
}

Passo 4: Montar Transmissores e Calibrar

Usei um "helping hands" (terceira mão) para posicionar:

1. Posicione os transmissores a ~19 mm (3/4") de distância
2. Pegue um pedacinho de isopor (EPS) do tamanho de meia ervilha (não precisa ser redondo)
3. Coloque o isopor na tela de malha do passo 1
4. Com pinça, posicione-o entre os dois transmissores (deve começar a vibrar quando chegar perto)
5. Mova os transmissores (mais perto/mais longe) até o isopor ficar parado

Solução de Problemas

Levei ~15 minutos para funcionar da primeira vez, depois ficou fácil. Se não funcionar de primeira:

• Verifique se a fiação está correta
• Aumente a tensão na ponte H (bateria diferente)
• Use pedaço menor de isopor
• Tente posição diferente dos transmissores
• Tente adicionar os capacitores (se não usou)
• Se ainda não funcionar, algo pode estar quebrado: tente outros transmissores ou nova bateria

Código

Snippet de código #1 (Arduino) — mesmo código mostrado no Passo 3.

Esquemático