Cómo crear un sismógrafo casero desde cero paso a paso

marca de sismógrafo en papel

Un sismógrafo o sismómetro es un dispositivo que permite medir movimientos de la superficie terrestre, es decir, terremotos o temblores de cualquier tipo. Por lo general, se usan para medir los producidos por el movimiento de las placas tectónicas o litosféricas, y así poder realizar estudios y predecir posibles terremotos. El invento fue creado por el escoces James David Forbes en 1842.

El instrumento de aquella época era primitivo, y consistía en un péndulo que por su masa permanecía inmóvil debido a la inercia. Mientras que a su alrededor se movía todas las demás partes de la máquina. El péndulo tenía un punzón en su extremo y permitía escribir sobre un rodillo de papel pautado en el tiempo. De ese modo, cuando el suelo vibraba, se representaba en dicho papel en forma de curvas.

Poco a poco fueron evolucionando los instrumentos de medida para adaptarse a nuevas escalas para medir solo temblores que la gente podía sentir. Desde entonces, el desarrollo ha sido constante hasta los nuevos con mucha más precisión y mucho más sensibles para las distintas tareas de los geólogos y demás personal que suele usar este tipo de medidas. Con la llegada de la electrónica, estos aparatos se han ido modernizado y volviendo mucho más sofisticados hasta llegar a los actuales sismógrafos.

Actualmente, los sismógrafos pueden recibir información de temblores de diferentes puntos de la Tierra. Los cercanos a los epicentros pueden hacer lecturas del terremoto para registrar las llamadas ondas S y ondas P. En cambio, los más lejanos solo pueden registrar ondas P. Y por si no lo sabías, los sensores puestos en la tierra para captar esas vibraciones terrestres se denominan geófonos, aunque en el mar también se usa un hidrófono complementario para medir las ondas acústicas que se transmiten por el agua cuando ocurre un temblor.

Cómo montar el sismógrafo

Esquema de sismógrafo casero

Si eres un apasionado de este tipo de aparatos, y un maker, puedes hacer tu propio sismógrafo DIY por algo menos de 100€...

El funcionamiento de este proyecto es bastante sencillo, como se puede apreciar en el diagrama de la imagen superior. El sismógrafo casero detectará el movimiento del suelo gracias a un imán que cuelga de un muelle para que pueda rebotar de arriba y abajo con libertad.

Una bobina de alambre estacionaria se coloca alrededor del imán sobre la superficie de referencia. Gracias a ella se detectará cualquier movimiento por pequeño que sea que haga el imán, ya que generará corrientes en el cable que se podrán medir con precisión. El resto del dispositivo es la electrónica necesaria para transformar esa electrónica en datos que se puedan registrar y ver por la pantalla de nuestro PC.

Materiales necesarios

Para poder crear ese sistema, necesitarás unos elementos bastante básicos y que todos tenemos a nuestro alance. La lista completa es:

  • Un muelle metálico. Puede ser el típico del famoso juguete Slinky, Jr., esos que ves en algunas pelis que tiran por unas escaleras y van bajando solos…
  • Imán de anillo que sea potente (RC44), por ejemplo de neodimio.
  • Amplificador de señal OpAmp LT1677CN8, y bobina de hilo de cobre magnético (aislado con barniz de calibre 42) para convertir la señal débil en una más fuerte. (MW42-4)
  • Tubos de PVC para enrollar el cable.
  • Un dispositivo capaz de convertir la señal analógica en digital. En este caso se usa Arduino.
  • Un dispositivo de grabación y registro. En este caso un software ejecutado en nuestro PC para representar lo que capte Arduino…
  • Estructura de madera, metal o plástico para sujetar el muelle.
  • Protoboard o placa de circuito impreso para soldar.
  • Resistencias de 10K y de 866K
  • Condensadores de 0.01uF, 0.1uF, 1uF, 330pF
  • Cables para conexión

Procedimiento paso a paso

Paso 1

Primero debes enrollar un poco de hilo de cobre con aislante para crear una bobina. En este proyecto usan tubos de PVC que puedes encontrar en cualquier fontanería. La tubería se corta y dejarás aproximadamente 1 pulgada (2.54 cm) donde se envuelve con 2500 vueltas de hilo. Recuerda que debe estar aislado con algún barniz, se venden ya así en algunos establecimientos.

También puedes crear una pieza con una impresora 3D si lo prefieres, o usar otro tipo de materiales reciclados para sustituir a la tubería de PVC… Otra opción es usar las propias bobinas donde viene el hilo enrollado si tienes un par de ellas. Y para envolver el alambre, puedes usar la ayuda de una máquina de coser o un taladro como se aprecia en el vídeo.

Bobina de hilo de cobre

Recuerda que debes soldar cables normales a los dos extremos del hilo de cobre de la bobina. Con ellos podrás hacer mejor las conexiones, ya que el alambre de cobre de la bobina es extremadamente fino como para poder trabajar con él y conectarlo luego a la placa Arduino.

Paso 2

El siguiente paso es colgar y calibrar el muelle con el imán. Para ello deberás poner los imanes pegados al alambre o muelle. Deben quedar en suspensión dentro de la tubería con el bobinado que has creado en el paso anterior. Debes calibrar bien la distancia a la que lo cuelgas en el soporte de madera, metal o lo que uses…, para que cuando haya un temblor, el muelle mueva el imán justo en el centro de la bobina para que pueda inducir una corriente en ella.

Muelle con imán suspendido

Además, la calibración debe hacer que la vibración sea de 1Hz, es decir, que se mueva arriba y abajo una vez por segundo. Arriba y abajo es el ciclo completo que debe hacerse en un segundo.

Paso 3

Para amplificar la corriente inducida en la bobina, ya que al moverse el imán en el núcleo de la bobina genera corrientes muy pequeñas, se necesita un amplificador de la señal. Hay varios tipos de amplificadores de señal buenos, puedes usar el que sea. La conexión es simple, la puedes hacer sobre una protoboard o sobre una placa perforada solando, si lo vas a dejar permanente. Simplemente debes conectar los circuitos tal como se muestra en la imagen…

Paso 4

Ahora vamos a la placa Arduino UNO, que será la encargada de transformar la señal amplificada por el circuito del paso anterior y la transformará en datos digitales. El sismógrafo se basa en otro proyecto TC1 donde puedes encontrar más detalles sobre la configuración de Arduino.

Paso 5

Programa de registro de señal

Cuando conectes Arduino al PC, a través del USB, se captarán los datos, y mediante un software se podrá cargar los datos a través del monitor del puerto serie que tienes en Arduino IDE. Todo debería mostrar los datos adecuados, si no es así, revisa que esté bien conectado al puerto COM correcto.

Puedes usar jAmaSeis, es un proyecto interesante y poder ver y compartir datos con otros estudiantes y científicos del mundo.

También podrías hacer algunos ajustes y mejoras para reducir el ruido y evitar que de algunos datos falsos. El sistema es bastante sensible, por lo que puede registrar temblores que realmente no son terremotos. Puede que capte también vibraciones de algunos aparatos o vehículos cercanos. Ahora haz ¡Pureba y error! Hasta afinarlo…

Fuente:

Instructables – DIY Seismometer

Sismógrafo TC1

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