Diego Luis Aristizábal R., M. Sc. en Física Profesor ... - Ludifisica

Diego Luis Aristizábal R., M. Sc. en FísicaProfesor AsociadoEscuela de FísicaUniversidad Nacional de ColombiaRoberto Fabián Restrepo A., M. Sc. en FísicaProfesor AsociadoEscuela de FísicaUniversidad Nacional de ColombiaCarlos Alberto Ramírez M., M. Sc. en FísicaProfesor AsociadoEscuela de FísicaUniversidad Nacional de ColombiaEsteban González V., Ing. FísicoAsistente TécnicoEscuela de FísicaMaestría en Enseñanza de las Ciencias Exactas y Naturales

Página 2PhysicsSensorLa sonda digital Ultrasónica –Distanciometro–DescripciónEn este manual se describe los pasos necesarios para laconstrucción de una sonda ultrasónica (figura 1), fabricadacon electrónica digital de bajo costo que acoplada alPC a través de una tarjeta de adquisición de datos comoARDUINO permite medir distancias en un rango de 2cm a 4 m.Figura 1MaterialesCantidad Descripción Costos1 Sensor SFR05 US$ 251 Cable 1x1 con plug de audífono de 1.5 m a 2 m de largo. US$ 2,001 Regleta de pines macho para montaje por presión de 40x1 a 90°. US$ 0,501 Base para montar el sensor en acrílico. US$ 7,002 Tornillo goloso de 1/8” x 1.5 mmTermoencogible de 3 mm.MultímetroElementos para hacer soldaduras con estañoProcedimiento• Los sensores SFR05 tienen espacio para conectar 10 pines, sin embargo, sólo se usará la mitadde ellos para alimentar el sensor y leer la respuesta (pines de la izquierda en la Figura 2a). Losotros pines sólo se emplean durante el proceso de fabricación del módulo y por tanto NO SEDEBEN USAR. Se necesitarán 5 pines de la regleta a 90° los cuales deben meterse en los huecosdel sensor como se muestra en la Figura 2b y sujetarse con puntos de soldadura desde laparte frontal del sensor.El módulo SFR05 viene con dos modos de funcionamiento; en el primero se utiliza la conexiónDisparo para enviar el pulso y se obtiene la respuesta por la conexión Salida ECO.

Universidad Nacional de ColombiaFacultad de Ciencias, Escuela de Física, Sede MedellínPágina 3La sonda digital Ultrasónica –Distanciometro-El segundo modo de funcionamiento utiliza la conexión Disparo para enviar el pulso y tambiénpara obtener la respuesta del sensor. Éste segundo será el modo que se implementará yaque permite disminuir el número de conexiones que se deben hacer y para activarlo se debenconectar en corto circuito las terminales Modo (N.C.) y GND.(a)Figura 2. Sensor SFR05 a) Conexionado b) Ubicación de los pines en el sensor.• Luego se toma el cable 1x1 y se corta en uno de los dos extremos de éste, dentro del cual se encontrarán3 cables de menor calibre. Es necesario utilizar el multímetro para saber a qué cablecorresponde cada uno de los contactos del plug, ya que se va a seguir la convención para las conexionesmostrada en la Figura 3a.(b)(a) (b) (c)Figura 3. a) Estándar elegido para trabajar con los plug de cable 1x1. Sensor SFR05 con elcable 1x1 solado a los pines b) Vista Frontal c) Vista Trasera.

Página 4PhysicsSensorLa sonda digital Ultrasónica –Distanciometro-• Antes de poner los puntos de soldadura se debe poner un trozo de termoencogible de 3 mmdentro de cada cable para prevenir posibles cortos circuitos no deseados. Se debe conectar ysoldar el cable de Alimentación (5V) al pin de +5VCC del sensor, el cable de Tierra (0V) al pinGND y el cable Señal al pin Disparo. Una vez terminadas las soldaduras se procede a poner eltermoencogible sobre éstas y encogerlo con calor, por lo que el sensor debe quedar como el quese muestra en las Figura 3b y 3c.• La base en la cual se montará el sensor se puede construir en el material que se desee; en éstecaso se eligió como material el acrílico. En las Figuras 4a y 4b se presentan los planos para suconstrucción. Una vez tenga la base se instala el sensor de modo que quede “atrapado” entreambas partes de ésta y se fija con los tornillos de Ø 1/8”.• La sonda se acoplará al PC a través de la tarjeta de adquisición de datos ARDUINO a través desus puertos digitales. Para desplegar en el PC las medidas de distancia se podrá emplear el paquetePhysicsSensor: este software se diseñó bajo el concepto de Instrumentación Virtual, esde libre uso y es propiedad de la Universidad Nacional de Colombia.Escuela de FísicaCorreo: dfisica_med@unal.edu.coProfesor Diego Luis Aristizábal RCorreo: daristiz@unal.edu.co

Universidad Nacional de ColombiaFacultad de Ciencias, Escuela de Física, Sede MedellínPágina 5La sonda digital Ultrasónica –Distanciometro-(a)(b)Figura 4. Planos para la construcciónde la base para el sensor SRF05