Publicação: Desenvolvimento de um sistema de levitação acústica controlado por microcontrolador
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA, CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::ELETRONICA INDUSTRIAL, SISTEMAS E CONTROLES ELETRONICOS, CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA GERAL
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Resumo
Este trabalho apresenta o desenvolvimento e a validação de um protótipo didático de
levitação acústica, baseado em ondas ultrassônicas, com o objetivo de demonstrar, de forma
acessível e prática, conceitos de ondas estacionárias e ressonância acústica. O sistema foi
construído utilizando um microcontrolador Arduino Uno, driver de potência L298N, matriz de
transdutores ultrassônicos de 40 kHz, estrutura impressa em 3D e interface homem-máquina
composta por display LCD 16×2 e botões de controle. O protótipo permite a manipulação em
tempo real dos padrões de excitação acústica, exibindo no LCD informações como frame ativo,
frequência nominal e índice de amplitude relativa. A montagem modular, de baixo custo e fácil
reprodução, garante aplicabilidade em ambientes educacionais e laboratoriais. Os testes
realizados confirmaram a formação de zonas de pressão capazes de sustentar microesferas em
levitação estável, validando a proposta como ferramenta didática para ensino de acústica,
eletrônica e física aplicada. O sistema demonstrou simplicidade, interatividade e confiabilidade,
apresentando-se como alternativa viável para experimentos acadêmicos e futuras melhorias,
como medições quantitativas de amplitude e controle automatizado dos padrões de excitação.
Abstract
This work presents the development and validation of a didactic acoustic levitation
prototype based on ultrasonic waves, aiming to provide an accessible and practical
demonstration of standing wave concepts and acoustic resonance. The system was built using
an Arduino Uno microcontroller, an L298N power driver, a 40 kHz ultrasonic transducer array,
a 3D-printed structure, and a human-machine interface composed of a 16×2 LCD display and
control buttons. The prototype allows real-time manipulation of acoustic excitation patterns,
displaying on the LCD the active frame, nominal frequency, and relative amplitude index. Its
low-cost, modular, and easy-to-replicate design ensures applicability in educational and
laboratory environments. Experimental tests confirmed the formation of pressure zones capable
of stably levitating microbeads, validating the system as a didactic tool for teaching acoustics,
electronics, and applied physics. The prototype demonstrated simplicity, interactivity, and
reliability, proving to be a feasible alternative for academic experiments and future
improvements such as quantitative amplitude measurements and automated control of
excitation patterns.
Palavras-chave
Ondas ultrassônicas, Arduino, Protótipo didático, Ensino de física, Controle eletrônico
Citação
TEIXEIRA, Hudson Samuel Castro. Desenvolvimento de um sistema de levitação acústica controlado por Microcontrolador. 2025. 61 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Eletrônica e de Telecomunicações) – Universidade Federal de Uberlândia, Patos de Minas, 2025.