Un clinómetro es un instrumento que permite conocer el grado de inclinación respecto de un eje. Sirve, por ejemplo, para indicar el grado de escora, tanto en buques como en coches o aviones.
En nuestro caso será un clinómetro básico, basado en un péndulo y dos sensores infrarrojos, que permitirá conocer si hay o no inclinación y hacia donde, pero sin indicar el ángulo. En función de cómo lo pongas, detectará la inclinación lateral o longitudinal.
Diseño del clinómetro
Antes de ver el diseño de nuestra propuesta es conveniente saber cómo funciona. Nuestro clinómetro se basa en un péndulo que, gracias a la gravedad, se mantiene perpendicular a la superficie de la tierra. Mediante dos sensores infrarrojos podremos detectar la posición de dicho péndulo y, en consecuencia, hacia dónde se produce la inclinación. En función de hacia donde caiga el péndulo se activará uno de los sensores. En nuestro caso está diseñado para detectar inclinaciones superiores a 10º desde el plano vertical.
Este es el diseño del clinómetro realizado con un programa 3D:

En la imagen hemos eliminado una de las caras para que puedas ver su interior, en donde el péndulo cuelga libremente. Como ves, el prisma inferior del péndulo tiene una forma característica, no valdría cualquiera. En este caso está diseñado de forma de forma que, como te hemos adelantado antes, a 10º de inclinación presentará una cara plana frente al sensor correspondiente de forma que se podrá obtener una lectura correcta. A ambos lados de la estructura están los huecos diseñados para situar los sensores IR mirando hacia el interior.
Cuando el clinómetro esté vertical, ambos sensores devolverán un 0 ya que no detectarán el péndulo. Al inclinarse 10 grados o más hacia uno de los lados, el sensor correspondiente cambiará a estado 1 ya que detectará la luz reflejada en la cara del prisma inferior del péndulo. Si no lo has entendido bien seguro que la siguiente imagen te saca de dudas:

Material necesario
Para llevar a cabo este proyecto necesitaremos:
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La estructura del clinómetro, que puedes hacer con materiales reciclados (madera o cartón) o imprimirla en 3D. Las dimensiones puedes verlas cargando el fichero STL en el programa de diseño 3D de tu elección.
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1 Placa Zum Core.
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2 Sensores de infrarrojos.
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Tornillería de métrica 3, preferiblemente de nylon para evitar falsos contactos. Para sujetar el péndulo puedes utilizar tornillería metálica.
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Montaje del clinómetro
Montaje de la estructura
Como se ha dicho en el listado de materiales, la estructura la puedes hacer con otros materiales, es fácil de montar con cartón y si quieres algo más estable puedes usar madera. Ten en cuenta que es necesario que hagas los agujeros para asomar el sensor al interior así como dos agujeros por cada sensor para la tornillería que los fija a la caja. Además, necesitas otro agujero para pasar el tornillo que fija el péndulo. A partir de aquí el montaje es común para cualquier estructura que utilices.
Como habrás podido ver en el diseño, las dos caras del clinómetro donde van los sensores IR están marcadas con las letras A y B. Fíjate bien, ya que para orientarnos correctamente utilizaremos esta notación. En el diseño ya hemos incluido los orificios para los tornillos de métrica 3, así como hendiduras para las tuercas, lo que facilita el montaje.
El sensor de infrarrojos dispone de un potenciómetro integrado en el propio sensor que permite ajustar su sensibilidad. Los sensores son capaces de medir a diferentes distancias, en nuestro caso la limitaremos para que midan una vez el péndulo esté inclinado, pero no detecten cuando el mismo esté en vertical. Para calibrarlo puedes aplicar el siguiente método: como ya te habrás fijado, el sensor de infrarrojos tiene dos pequeños LED integrados, cuando el péndulo esté en posición vertical éstos deberán estar apagados. Si no fuese así, gira el potenciómetro del sensor en sentido horario hasta que se apaguen. Si , por el contrario, al inclinar el péndulo hacia uno de los lados, no se enciende el LED del sensor correspondiente, gira su potenciómetro en sentido anti horario. Este ajuste lo puedes realizar con los sensores ya montados, puesto que ambos potenciómetros quedan situados en la cara externa.
Montaje del péndulo
El péndulo va colgado en el interior. Puedes sujetarlo con un tornillo metálico que pase por los orificios que hay en la parte superior de las dos caras.
Tapa superior
Una vez montados los sensores de infrarrojos y el péndulo puedes cerrar el conjunto con la tapa suprior. Esto evita que la luz ambiente pueda afectar a las lecturas de los sensores de infrarrojos.
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Conexión de los componentes
Acorde al código de programación que hemos hecho, la conexión a la placa de los componentes es la de la imagen adjunta. Si quieres conectarlo a otros pines basta con que descargues el código Bitbloq y cambies en el mismo los pines asignados.
El sensor IR de la cara A se conecta en el pin digital 2, mientras que el sensor IR de la cara B se conecta en el pin digital 3.
Cuando se active el sensor conectado al pin digital 2, el clinómetro estará inclinado hacia la cara A y viceversa.
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Programación
Una forma adecuada de programar un instrumento, como es el caso, es hacerlo mediante una función, de forma que pueda utilizarse posteriormente en otros programas.
Nuestra propuesta es que la función asigne a la variable Inclinacion un valor según el siguiente criterio:
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Valor |
Sin inclinación: |
0 |
Inclinado hacia el lado del sensor A: |
1 |
Inclinado hacia el lado del sensor B: |
-1 |
No obstante, puedes modificarla para que asigne los valores que prefieras.
Esta es la función desarrollada para Bitbloq:

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Carga el código de Bitbloq y ... !pruébalo!
En la sección de descargas encontrarás el programa que te hemos mostrado previamente.
Ahora que ya dispones de un clinómetro… ¡puedes crear robots capaces de mantener la estabilidad!