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Learn To Interface Tilt Switch Sensor To Arduino

Learn To Interface Tilt Switch Sensor To Arduino

Un interruptor de inclinación es un dispositivo que se puede utilizar para detectar una inclinación. 

En este tutorial, aprenderemos cómo funciona un interruptor de inclinación y compartiré algunos ejemplos de proyectos de interruptores de inclinación de Arduino, incluyendo una guía de conexión paso a paso y un código que puedes utilizar. 

Los interruptores basculantes son similares alos interruptores debotón.

Los interruptores basculantes se utilizan en juguetes, dispositivos de seguridad, robótica, sistemas de alarma y aplicaciones de detección de movimiento.

Son baratos, pequeños y fáciles de usar. 

Al final de este artículo, tendrás todos los conocimientos necesarios para trabajar con interruptores basculantes en tu propio proyecto.

Comencemos.

Componentes necesarios para construir el proyecto del sensor de inclinación de Arduino

Componentes de hardware

Software

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Cómo funciona un sensor de inclinación

En esta sección, entenderemos las propiedades intrínsecas del interruptor basculante.

Veremos cómo funcionan, los diferentes tipos de interruptores basculantes, sus ventajas y mucho más. 

En la siguiente imagen, se puede ver un sensor de inclinación montado en una placa de circuito impreso.

Utilizando el sensor como interruptor, puede generar una tensión alta (1 lógico) o una tensión baja (0 lógico).

Cómo funciona un sensor de inclinación

Interruptores basculantes Mercury

En el pasado, un interruptor basculante básico se construía utilizando mercurio como material de contacto.

Interruptores basculantes Mercury

El mercurio es un metal líquido a temperatura ambiente.

Al inclinar el interruptor de mercurio hacia un lado, éste se alejará de los contactos (estado del interruptor: abierto) o proporcionará una vía de conexión eléctrica entre dos contactos (estado del interruptor: cerrado). 

Hoy en día no se utiliza el mercurio. El mercurio es un metal pesado y peligroso para el medio ambiente. 

Existen otras técnicas utilizadas en los interruptores basculantes en lugar de las soluciones basadas en el mercurio.

Interruptor basculante de bola metálica

Uno de los interruptores basculantes más comunes es el que tiene bolas metálicas dentro de una cápsula.

Las bolas harán o romperán el interruptor en función de la orientación.

Interruptor basculante de bola metálica
Fuente: https://www.instructables.com/TILT-SWITCH-USING-ARDUINO-UNO-R3/

Los interruptores basculantes pueden durar más de 100.000 operaciones.

El código de Arduino sigue siendo el mismo para el interruptor de mercurio y el interruptor de inclinación basado en una bola metálica. 

interruptor de mercurio y el interruptor basculante de bola metálica

He tomado un extracto de la ficha técnica de un interruptor basculante de bola metálica.

Antes de elegir el interruptor basculante, debe tener en cuenta algunos parámetros importantes.

  • Disposición de los contactos: SPST
  • Ángulo del sensor: 0˚ a -10˚ alcance interior, terminal para desconectar la corriente eléctrica
  • Tensión mínima: 1 VDC 10mA (carga resistiva) 
  • Tensión máxima: 5 VDC 1mA (carga resistiva) 
  • Vida útil: 100.000 ciclos 
  • Resistencia de aislamiento: 1000 M Ω min. @ 100 VDC 
  • Resistencia dieléctrica: 500 V AC (50-60 Hz) 
  • Temperatura de funcionamiento: de -20ºC a +70ºC

Existen interruptores basculantes que evitan el interruptor mecánico. Los interruptores mecánicos tendrán desgaste.

A lo largo de su vida útil, la fiabilidad y el número de operaciones especificadas en la hoja de datos serán menores. 

Interruptor fotoeléctrico basculante 

Un fotointerruptor es otro tipo de interruptor basculante. El fotointerruptor ofrece la misma función que un interruptor basculante de bola metálica.

Interruptor fotoeléctrico basculante

La luz se interrumpirá al inclinar el sensor que provoca la detección.

Puede tener un microcontrolador para procesar la señal o un circuito adicional. 

Aplicaciones del interruptor basculante

Puede encontrar el interruptor basculante en muchas aplicaciones. Los interruptores basculantes son baratos, sencillos de usar, no consumen energía y son fáciles de manejar.

 Veamos algunos ejemplos de aplicaciones en las que se pueden utilizar los interruptores basculantes:

  1. Juguetes - El bajo precio y la facilidad de uso hacen del interruptor basculante una parte favorable de los juguetes. Puede utilizar el interruptor basculante para cerrar el circuito cuando se agita o lanza un juguete. Como el circuito se activa sólo cuando alguien agita el juguete, el circuito no consume energía el resto del tiempo. 
  1. Detección de inclinación - Puede utilizar interruptores de inclinación para detectar la inclinación (inclinación máxima permitida) en las cuatro direcciones. Para lograr la detección de inclinación en cuatro direcciones, puede colocar cuatro interruptores de inclinación. 
  1. Indicación de entrada y salida de la mascota: puede reproducir un sonido cada vez que la mascota salga o entre en la habitación a través del pequeño portón de la puerta. Puede detectar el movimiento mediante un interruptor de inclinación cada vez que la mascota mueva la puerta.
  1. Aplicaciones de seguridad - También puede utilizar los interruptores de inclinación para activar una alarma si alguien abre la puerta. Puedes programar creativamente Arduino para que suene la alarma (durante la noche) o un pitido (durante el día) para alertar al propietario.
  2. Detección de caídas: puede utilizar el interruptor de inclinación para detectar si una persona se ha caído o el equipo se ha caído (durante el transporte o la manipulación).

Instrucciones paso a paso para conectar el interruptor de inclinación con Arduino UNO

En esta sección, conectaremos el interruptor de inclinación al Arduino UNO. Las conexiones son sencillas de seguir.

Si tiene alguna pregunta, no dude en publicarla en la sección de comentarios.

Me pondré en contacto con usted lo antes posible. Comencemos.

Una vez que haya completado las conexiones, consulte la sección de códigos más abajo.

El código de ejemplo le ayuda a empezar su proyecto más rápidamente.

¿Cómo conectar el interruptor de inclinación al Arduino UNO?

A continuación se muestra la guía de conexión paso a paso para completar el Arduino y el módulo IC del sensor de inclinación. 

Paso 1: Empezar con las conexiones GND

Comienza con las conexiones GND

Puedes elegir cualquier pin GND del Arduino para completar las conexiones GND.

Es una buena práctica conectar primero los pines GND. 

Siempre que hago conexiones, empiezo por la tierra porque mantener la tierra común desde la fase inicial de la construcción del circuito evita el flujo de corriente involuntario en otros caminos. 

Paso 2: Conectar la clavija S

Conecte la clavija S

El pin S de los módulos del sensor de inclinación es la señal de datos. El pin S será un uno o un cero dependiendo de la posición del interruptor de inclinación.

Algunos módulos de interruptores basculantes proporcionan 5 V cuando el interruptor está abierto, mientras que los otros proporcionan 0 V.

La hoja de datos del producto o la hoja de especificaciones técnicas es la clave. 

Consulte la hoja de datos para entender mejor la relación entre el interruptor de inclinación y el pin 'S'.

No todos los módulos de interruptores basculantes se comportan de la misma manera. Estoy eligiendo el pin A0 del Arduino UNO.

Puedes elegir cualquiera de los pines GPIO libres disponibles. 

Consejo: No olvides actualizar tu código sobre el pin que piensas utilizar para la detección de señales.

Paso 3: Conectar la fuente de alimentación

Conectar la fuente de alimentación

El Arduino UNO funciona a 5 V. Por lo tanto, conecta 5 V al pin de alimentación.

Si utilizas un dispositivo de 3,3 V (por ejemplo, Arduino Mini), deberás conectar 3,3 V al pin de alimentación del módulo del sensor de inclinación. 

Paso 4: La conexión completa

La conexión completa

Enhorabuena por haber completado todas las conexiones necesarias para probar su módulo de interruptor basculante.

La siguiente sección examinará los ejemplos de código Arduino para los interruptores de inclinación.  

Ejemplo de código Arduino para el proyecto del interruptor de inclinación

En esta sección, encontrarás el esquema necesario para construir un proyecto básico de detección de interruptores de inclinación.

Proyecto 1: Interruptor basculante para encender un LED

El interruptor de inclinación y el interruptor de botón son muy similares. Ambos proporcionan una salida similar para el Arduino UNO.

Puedes utilizar el código generado para un pulsador con el Arduino.

int ledPin = 13;
int inPin = 7;
int value = 0;
 
void setup()
{
  // initializes digital pin 13 as output
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
     
  // initializes digital pin seven as input         
  pinMode(inPin, INPUT_PULLUP);         
}
 
void loop()
{
  value = digitalRead(inPin);   // reads the value at a digital input
  digitalWrite(ledPin, value);          
}

Breve recorrido por el código 

El interruptor de inclinación se conecta al pin 7 de Arduino.

int inPin = 7;

El LED está conectado al pin 13 de Arduino. Arduino UNO tiene un LED a bordo, que se conecta al pin 13.

Por lo tanto, no es necesario utilizar otro LED adicional para este proyecto. 

int ledPin = 13;

La línea inferior define el pin del LED como un pin de salida de propósito general.

   pinMode(ledPin, OUTPUT);

En la función de bucle, puede leer el estado de inPin utilizando la función digitalRead().

La función devolverá un uno o un cero según la condición del interruptor de inclinación.

  value = digitalRead(inPin); // lee el valor en una entrada digital

Proyecto 2: Proyecto de interruptor de inclinación para detectar el movimiento de la protoboard

En este proyecto, comprobarás si alguien ha inclinado el circuito.

Si el circuito no está inclinado, el LED verde se encenderá. Si el circuito está inclinado, el LED rojo se encenderá. 

Cuando se gira la placa, el interruptor se apaga. El Arduino detecta la condición de interruptor abierto y enciende el LED rojo.

El LED rojo está conectado al pin 7 del Arduino.

El LED verde se conecta al pin 6 del Arduino.

int tiltPin = 2;
int tiltVal;
int redPin = 7;
int greenPin = 6;
 
void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
  pinMode(tiltPin, INPUT);
  pinMode(redPin, OUTPUT);
  pinMode(greenPin, OUTPUT);
  digitalWrite(tiltPin, HIGH);
  Serial.begin(9600);
}
 
void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:
  tiltVal = digitalRead(tiltPin);
  Serial.println(tiltVal);
  if (tiltVal == 0) {
    digitalWrite(greenPin, HIGH);
    digitalWrite(redPin, LOW);
  }
  if (tiltVal == 1) {
    digitalWrite(greenPin, LOW);
    digitalWrite(redPin, HIGH);

  }
}

Preguntas frecuentes sobre el sensor de inclinación y los proyectos Arduino

He incluido una lista de las preguntas más frecuentes sobre el Arduino y los proyectos de inclinación.

La interfaz del sensor y el principio básico son fáciles de entender.

Sin embargo, puede haber preguntas que aún no han sido respondidas en el artículo. 

Por favor, publique las preguntas que tenga en los comentarios.

Intentaré responderles lo antes posible.

1) ¿Qué es el sensor de inclinación en el Arduino?

El sensor de inclinación es similar a un interruptor de botón. Cuando se inclina el sensor, el interruptor se cierra.

Puede utilizar el sensor de inclinación para detectar la inclinación, la vibración, el movimiento, etc.

2) ¿Cómo se programa un interruptor basculante?

El sensor de inclinación es un sensor pasivo con dos pines. Cuando se inclina el sensor, los dos pines se ponen en cortocircuito.

Se programa el Arduino como si se tratara de una interfaz con un pulsador.

Puedes convertir el sensor de inclinación en un interruptor activo alto o activo bajo. 

Puedes consultar la sección de código de Arduino en el artículo para aprender a programar el sensor de inclinación. 

3) ¿Qué tipo de sensor es un interruptor de inclinación?

El sensor de inclinación es un tipo de sensor inclinométrico. El sensor funciona con la gravedad y un mecanismo sencillo para detectar la inclinación o el movimiento.

El interruptor basculante del que hemos hablado en este artículo.

El interruptor de inclinación es un sensor inferior, pero se pueden combinar varios interruptores de inclinación con mejor precisión.

4) ¿Cómo se prueba un interruptor basculante?

Los interruptores de inclinación son fáciles de probar. Para probar un interruptor de inclinación:

  1. Conecte una clavija del interruptor de inclinación al terminal positivo del multímetro.
  2. Conecte la otra clavija al terminal negativo de un multímetro.
  3. Mantenga el multímetro en modo de continuidad.

El interruptor se abrirá si inclina el sensor en una posición. El interruptor de inclinación debería cerrarse si se inclina en el otro lado. 

El multímetro debe zumbar, indicando el cierre del interruptor. 

5) ¿Para qué sirve un interruptor de inclinación?

Los interruptores basculantes se utilizan para diversas aplicaciones.

Los interruptores de inclinación pueden ser útiles en la detección de ángulos, ángulos de rotación de válvulas, detección de apertura y cierre de manillas, detección de inclinación máxima en vehículos aéreos, etc. 

También se ven los interruptores de inclinación en los juguetes. Cuando los lances o los patees, brillarán.

He utilizado sensores de inclinación para detectar la vibración y la inclinación. Los he conectado con un LED y una batería.

Así, cada vez que alguien lo derribara, parpadearían los LEDs.

Conclusión

En este artículo se explica el principio básico de funcionamiento, los tipos y las aplicaciones de los interruptores basculantes.

También entendimos cómo mitigar los problemas de rebote asociados al interruptor de inclinación. 

Ahora deberías ser capaz de conectar el interruptor de inclinación a tu placa Arduino fácilmente, y hacer uso del código de ejemplo que he proporcionado.

Espero que le haya gustado este artículo sobre el interruptor basculante. El concepto es sencillo y muy utilizado. 

Por favor, comparta sus comentarios y sugerencias para mejorar el artículo y que sea fácil de usar.

No olvides compartir el artículo con tus compañeros entusiastas de Arduino.