Un sismògraf o sismòmetre és un dispositiu que permet mesurar moviments de la superfície terrestre, És a dir, terratrèmols o tremolors de qualsevol tipus. En general, s'usen per mesurar els produïts pel moviment de les plaques tectòniques o litosfèriques, i així poder realitzar estudis i predir possibles terratrèmols. L'invent va ser creat pel escocès James David Forbes en 1842.
L'instrument d'aquella època era primitiu, i consistia en un pèndol que per la seva massa romania immòbil a causa de la inèrcia. Mentre que al seu voltant es movia totes les altres parts de la màquina. El pèndol tenia un punxó en el seu extrem i permetia escriure sobre un corró de paper pautat en el temps. D'aquesta manera, quan el sòl vibrava, es representava en aquest paper en forma de corbes.
A poc a poc van anar evolucionant els instruments de mesura per adaptar-se a noves escales per mesurar només tremolors que la gent podia sentir. Des de llavors, el desenvolupament ha estat constant fins als nous amb molta més precisió i molt més sensibles per a les diferents tasques dels geòlegs i la resta de personal que sol utilitzar aquest tipus de mesures. Amb l'arribada de l'electrònica, aquests aparells s'han anat modernitzat i tornant molt més sofisticats fins a arribar als actuals sismògrafs.
Actualment, els sismògrafs poden rebre informació de tremolors de diferents punts de la Terra. Els propers als epicentres poden fer lectures de terratrèmol per registrar les trucades ones S i ones P. En canvi, els més llunyans només poden registrar ones P. I per si no ho sabies, els sensors posats en la terra per captar aquestes vibracions terrestres s'anomenen geófonos, encara que al mar també es fa servir un hidròfon complementari per mesurar les ones acústiques que es transmeten per l'aigua quan ocorre un tremolor.
Com muntar el sismògraf
Si ets un apassionat d'aquest tipus d'aparells, i un maker, pots fer el teu propi sismògraf DIY per una mica menys de 100 €...
El funcionament d'aquest projecte és bastant senzill, com es pot apreciar en el diagrama de la imatge superior. El sismògraf casolà detectarà el moviment de terra gràcies a un imant que penja d'una molla perquè pugui rebotar de dalt i avall amb llibertat.
Una bobina de filferro estacionària es posa al voltant de l'imant sobre la superfície de referència. Gràcies a ella es detectarà qualsevol moviment per petit que sigui que faci l'imam, ja que generarà corrents en el cable que es podran mesurar amb precisió. La resta de el dispositiu és l'electrònica necessària per transformar aquesta electrònica en dades que es puguin registrar i veure per la pantalla del nostre PC.
materials necessaris
Per poder crear aquest sistema, necessitaràs uns elements bastant bàsics i que tots tenim al nostre ALANÇ. La llista completa és:
- Un moll metàl·lic. Pot ser el típic de l'famós joguina Slinky, Jr., aquests que veus en algunes pelis que tiren per unes escales i van baixant sols ...
- Imant d'anell que sigui potent (RC44), per exemple de neodimi.
- amplificador de senyal opamp LT1677CN8, i bobina de fil de coure magnètic (aïllat amb vernís de calibre 42) per convertir el senyal feble en una més forta. (MW42-4)
- Tubs de PVC per enrotllar el cable.
- Un dispositiu capaç de convertir el senyal analògic en digital. En aquest cas es fa servir Arduino.
- Un dispositiu de gravació i registre. En aquest cas un programari executat en nostre PC per representar el que capti Arduino ...
- Estructura de fusta, metall o plàstic per subjectar al moll.
- protoboard o placa de circuit imprès per soldar.
- resistències de 10K i de 866K
- Condensadors de 0.01uF, 0.1uF, 1uF, 330pF
- Cables per connexió
Procediment pas a pas
pas 1
Primer has enrotllar una mica de fil de coure amb aïllant per crear una bobina. En aquest projecte fan servir tubs de PVC que pots trobar en qualsevol fontaneria. La canonada es talla i deixaràs aproximadament 1 polzada (2.54 cm) on s'embolica amb 2500 voltes de fil. Recorda que ha d'estar aïllat amb algun vernís, es venen ja així en alguns establiments.
També pots crear una peça amb una impressora 3D si ho prefereixes, O fer servir un altre tipus de materials reciclats per substituir la canonada de PVC ... Una altra opció és fer servir les pròpies bobines on ve el fil enrotllat si tens un parell d'elles. I per embolicar el filferro, pots fer servir l'ajuda d'una màquina de cosir o un trepant com s'aprecia en el vídeo.
Recorda que has de soldar cables normals als dos extrems de el fil de coure de la bobina. Amb ells podràs fer millor les connexions, ja que el filferro de coure de la bobina és extremadament fi com per poder treballar amb ell i connectar després a la placa Arduino.
pas 2
El següent pas és penjar i calibrar el moll amb l'imam. Per a això hauràs de posar els imants enganxats a la corda fluixa o moll. Han de quedar en suspensió dins de la canonada amb el bobinatge que has creat en el pas anterior. Has calibrar bé la distància a la qual ho penges al suport de fusta, metall o el que facis servir ..., perquè quan hi hagi un tremolor, el moll mogui l'imam just al centre de la bobina perquè pugui induir un corrent en ella .
A més, el calibratge ha de fer que la vibració sigui de 1Hz, És a dir, que es mogui amunt i avall una vegada per segon. Amunt i avall és el cicle complet que s'ha de fer en un segon.
pas 3
Per a la amplificar el corrent induït en la bobina, Ja que a l'moure l'imant en el nucli de la bobina genera corrents molt petites, es necessita un amplificador del senyal. Hi ha diversos tipus d'amplificadors de senyal bons, pots fer servir el que sigui. La connexió és simple, la pots fer sobre una protoboard o sobre una placa perforada solando, si ho vas a deixar permanent. Simplement has de connectar els circuits tal com es mostra a la imatge ...
pas 4
Ara anem a la placa Arduino UN, Que serà l'encarregada de transformar el senyal amplificada pel circuit de el pas anterior i la transformarà en dades digitals. El sismògraf es basa en un altre projecte TC1 on pots trobar més detalls sobre la configuració d'Arduino.
pas 5
Quan connectis Arduino a l'ordinador, a través del USB, es captaran les dades, i mitjançant un programari es podrà carregar les dades a través de l' monitor del port sèrie que tens en Arduino IDE. Tot hauria de mostrar les dades adequades, si no és així, revisa que estigui ben connectat a l'port COM correcte.
podeu fer servir jAmaSeis, És un projecte interessant i poder veure i compartir dades amb altres estudiants i científics de l'món.
També podries fer alguns ajustaments i millores per reduir el soroll i evitar que d'algunes dades falses. El sistema és bastant sensible, de manera que pot registrar tremolors que realment no són terratrèmols. Potser capti també vibracions d'alguns aparells o vehicles propers. Ara fes ¡Pureba i error! Fins afinar ...
font:
Instructables - DIY Seismometer