20. Sensor Inercial Acelerometro

 Tutorial: Introducción al Acelerómetro (Sensor Inercial)

¡Hola a todos! Bienvenidos a un nuevo capítulo de nuestro curso. Hoy exploraremos uno de los cuatro tipos de sensores inerciales: el acelerómetro. Los sensores inerciales incluyen el acelerómetro, el giroscopio, el magnetómetro y el barómetro, cada uno midiendo una función específica. En este caso, el acelerómetro se encarga de medir la aceleración que experimenta un objeto en sus ejes.

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¿Qué es un Acelerómetro?

Imaginemos un acelerómetro como un dispositivo que detecta cambios en la aceleración. Si lo colocamos en una posición plana y estable, la única fuerza que actúa sobre él es la gravedad, generando una aceleración de 1g (aproximadamente 9.8 m/s²).

Pero, ¿cómo puede medir esta aceleración si está estático? La clave está en su funcionamiento interno. Dentro del chip del acelerómetro, hay una masa suspendida (como una pequeña esfera o estructura) sostenida por microestructuras. Cuando la gravedad tira de esta masa, el sensor detecta la oposición a este movimiento y la traduce en una señal eléctrica. Es similar a cómo una balanza mide tu peso: aunque no te estés moviendo, la gravedad sigue actuando.

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Ejemplos Prácticos

1. Posición Plana

• Eje Z: Aceleración ≈ 1g (gravedad).

• Eje X y Y: Aceleración ≈ 0g.

• El acelerómetro genera voltajes proporcionales a estas aceleraciones.

2. Inclinación

Al inclinar el acelerómetro, la gravedad se descompone en sus componentes según los ejes del sensor. Por ejemplo:

• Si lo inclinamos hacia adelante, el eje Y registrará parte de la gravedad.

• El eje Z seguirá midiendo una componente, pero reducida.

• La suma vectorial de las aceleraciones en todos los ejes siempre será igual a 1g.

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Configuración y Código

Usaremos un acelerómetro analógico XBL335 o similar, conectado a un Arduino:

• Alimentación: 3.3V (¡no 5V!).

• Conexiones:

  • Eje X → Pin A0.

  • Eje Y → Pin A1.

  • Eje Z → Pin A2.

Ejemplo 1: Lectura de Valores Enteros

cpp

int x = analogRead(A0);
int y = analogRead(A1);
int z = analogRead(A2);

Serial.print("X = ");
Serial.print(x);
Serial.print(" | Y = ");
Serial.print(y);
Serial.print(" | Z = ");
Serial.println(z);
delay(200);

Ejemplo 2: Conversión a Voltaje

cpp

float voltX = (x * 5.0) / 1023;
float voltY = (y * 5.0) / 1023;
float voltZ = (z * 5.0) / 1023;

Ejemplo 3: Cálculo de Aceleración (en g)

Fórmula general:

$$\text{Aceleraci}\acute{\text{o}}\text{n}=\frac{\text{Voltaje}-\text{Voltaje de Referencia}}{0.33}$$

cpp

float accelX = (voltX - 1.74) / 0.33;
float accelY = (voltY - 1.76) / 0.33;
float accelZ = (voltZ - 2.16 + 0.33) / 0.33;

Ejemplo 4: Control de LED con Acelerómetro

Variamos la velocidad de parpadeo de un LED según la inclinación en el eje Y:

cpp

int ledPin = 8;
int delayTime = map(y, 286, 430, 50, 250);
digitalWrite(ledPin, HIGH);
delay(delayTime);
digitalWrite(ledPin, LOW);
delay(delayTime);

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Resultados

• En posición plana: (0, 0, 1).

• Invertido: (0, 0, -1).

• Inclinación lateral: (1, 0, 0) o (-1, 0, 0).

El acelerómetro responde correctamente a los cambios de orientación, permitiéndonos usarlo en proyectos como controles de videojuegos, estabilizadores, o wearables.

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Conclusión

Hemos aprendido los fundamentos del acelerómetro, su conexión con Arduino, y cómo interpretar sus datos. En el próximo capítulo, exploraremos aplicaciones más avanzadas.

¡Muchas gracias por su atención! Nos vemos en la siguiente lección.