Levitación acústica mini con Arduino UNO y sensor ultrasónico HC-SR04

Componentes y materiales

• Arduino UNO (x1)
• Sensor ultrasónico HC-SR04 (se sacrifican sus dos transductores) (x1)
• Puente H (L298N o similar)
• Protoboard y cables jumper
• Diodo, condensadores 100 nF (opcional)
• Fuente DC 7,5-9 V (LiPo 7,5 V o pila 9 V)

Aplicaciones y servicios

• Arduino IDE

Descripción del proyecto

La levitación acústica aprovecha la interferencia de ondas sonoras. Dos ondas opuestas crean «bolsillos» de presión donde un objeto ligero (espuma de poliestireno) queda suspendido. Este proyecto usa los transductores de un HC-SR04 como emisores ultrasónicos de 40 kHz.

Paso 1: Extraer transductores del HC-SR04

1. Desoldar ambos transductores (emisor y receptor) de la placa del sensor.
2. Retirar y guardar la rejilla metálica de uno (sirve de base para la partícula).
3. Soldar cables a ambos transductores.

Paso 2: Circuito

Esquemático en sección Esquemáticos. Puntos clave:

• Puente H alimentado a 7,5-9 V (batería LiPo o 9 V).
• Los dos transductores conectados a salidas opuestas del puente H (señal invertida).
• Condensadores 100 nF en alimentación del puente H solo si la placa se reinicia por picos.
• Arduino controla el puente H generando 40 kHz mediante Timer1.

Paso 3: Código (generación 40 kHz por Timer1)

// Original: https://makezine.com/projects/micro-ultrasonic-levitator/
byte TP = 0b10101010; // Patrón alternado para salidas invertidas
void setup() {
  DDRC = 0b11111111; // Pines A0-A7 como salidas
  noInterrupts();
  TCCR1A = 0; TCCR1B = 0; TCNT1 = 0;
  OCR1A = 200; // 16 MHz / 200 = 80 kHz onda cuadrada → 40 kHz onda completa
  TCCR1B |= (1 << WGM12); // Modo CTC
  TCCR1B |= (1 << CS10);  // Prescaler 1
  TIMSK1 |= (1 << OCIE1A); // Interrupción por comparación
  interrupts();
}
ISR(TIMER1_COMPA_vect) {
  PORTC = TP; // Escribe patrón en puertos A0-A7
  TP = ~TP;   // Invierte para siguiente ciclo
}
void loop() {}

Paso 4: Montar transductores y calibrar

1. Usar «tercera mano» o soportes para fijar transductores enfrentados (~19 mm / 3/4").
2. Colocar trozo diminuto de espuma (mitad de guisante) sobre la rejilla guardada.
3. Con pinzas, situar la espuma entre transductores; debería vibrar.
4. Ajustar distancia hasta que la espuma quede quieta (levitando).

Solución de problemas

• Verificar cableado.
• Aumentar voltaje al puente H.
• Usar partícula más pequeña.
• Probar otras posiciones/distancias.
• Añadir condensadores si no estaban.
• Cambiar transductores o batería si persiste.

Código

Sketch completo mostrado arriba (genera 40 kHz por Timer1 en puertos analógicos).

Esquemático

Diagrama de conexiones (imagen).