Movimiento, presión y fuerza
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Existen diferentes sensores que nos dan información sobre como se mueven las cosas. Por ejemplo en los smarth phones, cuando una usario desea tomarse una selfie, el acelerometro detecta la orientación del dispositivo y con base en esta pone el display en modo Lanscape o Portrait con el fin de mostrar al usuario como quedará la selfie una vez esta sea tomada. En esta sección veremos diferentes tipos de sensores asociados con el movimiento.
Un sensor infrarojos pasivos (PIR) se emplean para la detección de movimiento a partir de la luz infraroja radiada por los objetos que se encuentran dentro de su campo de visión. La detección de movimiento es posible gracias a los cambios en la luz infrarroja del entorno la cual se da cuando un objeto que emite calor (persona o animal por ejemplo) se mueve dentro del rango del sensor. Es importante tener en cuenta que cuando un objeto desprende calor, emite radiación infrarroja la cual aumenta a medida que la tempertarura sube.
Un sensor PIR (propiamente dicho) esta compuesto por dos ranuras (slots) hechas de un material especial sensible a la luz IR. Estas se encuentran alojadas en una lata metalica hermeticamente sellada y se cubren con una ventana hecha de material transmisor de IR tal y como se muestra en la siguiente figura:
Cuando un sensor PIR esta inactivo, ambas ranuras detectan la misma cantidad de radiación IR (del ambiente radiada desde la habitación, las paredes o el exterior). Sin embargo, cuando pasa un cuerpo caliente (persona o animal) a traves del area de detección, este es detectado por la primera mitad la cual origina un voltaje diferencial positivo entre las dos mitades, luego, cuando el cuerpo sale del area de detección, el cambio es detectado por la segunda mitad la cual genera un voltaje diferencial negativo. Este cambio de pulsos es lo que se detecta y a partir de este es que se genera la señal de alarma.
El sensor PIR suele ir conectado a otros elementos circuitales y cubierto por una cúpula de plástico formada por lentes de Fresnel, que divide el espacio en zonas, y enfoca la radiación infrarroja a cada uno de los slots del PIR. Un modulo PIR muy comun es PIR Sensor with LED Signal de Parallax (datasheet).
La siguiente figura (tomada del tutorial PIR Motion Sensor de Adafruit) muestra un caso tipico de uso de un sensor PIR con arduino. En el siguiente link se muestra y explica el montaje y funcionamiento del código fuente que se ejecuta en el arduino:
Los sensores infrarojos pasivos (PIR) son los mas empleados en la construcción de alarmas.
Un acelerometro es un dispositivo electromecanico MEMS (Microelectromechanical System) empleado para medir aceleración. Ademas de medir a la aceleración, tambien es posible la medición de otras variables como vibración (vibration), impacto (shock) e inclinación (tild).
La mayoría de los acelerómetros vienen en un circuito integrado (IC) que no solo incluye tres acelerómetros, uno para cada dimensión, sino también toda la electrónica necesaria analoga y digital necesarios para la comunicación con otros dispositivos como microcontroladores. El siguiente diagrama de bloques para el Analog Devices ADXL345 accelerometer (datasheet):
Para medir la aceleración, se aprovecha la ley de Hooke (link) en la cual es posible obtener la aceleración (a) para un sistema masa-resorte si se conoce el estiramiento (o compresión) x de un resorte (con constante k conocida) respecto a su posición de equilibro y la masa (m). Como el acelerometro se puede esquematizar como un sistema masa resorte tenemos que:
Generalmente, los acelerometros contienen placas capacitivas internamente de modo que medición del desplazamiento se hace aprovechando el cambio en la capacitancia debido al cambio la posición en la masa (la cual es movil y se encuentra entre las placas capacitivas) cuando es acelerada.
Un cambio en la capacitación genera un cambio en el voltaje y por lo tanto, hemos llegado a lo que queriamos; obtener la relación entre la aceleración (a) y el voltaje medido (V), permitiendo que esta ultima vairable puede ser procesada por un sistema electronico como un microcontrolador por ejemplo.
En lo que respecta a la comunicación, la información sobre la aceleración puede ser transmida de manera analoga a traves de un voltaje continuo proporcional a la aceleración, de manera digital mediante una interfaz serial SPI o I2C o usando modulación PWM (Pulse Width Modulation), donde el ciclo de dureza varia con la aceleración.
Un ejemplo de uso, se muestra en la pagina ADXL3xx Accelerometer (link) en la cual la medición de la aceleración se envia al Arduino de manera analoga.
Aca vamos...
