Sensor de Vibración Piezoeléctrico

El componente clave de este sensor es una lámina de material piezoeléctrico. El efecto piezoeléctrico es una propiedad que tienen ciertos materiales (como algunas cerámicas o cristales) de generar una diferencia de potencial eléctrico (voltaje) cuando son sometidos a una tensión o deformación mecánica (como una vibración o un golpe). Cuando este sensor experimenta una vibración, la lámina cerámica piezoeléctrica se deforma o flexiona. Esta deformación mecánica hace que las cargas eléctricas dentro del material se reorganicen, produciendo un voltaje momentáneo a través de sus terminales. Cuanto mayor sea la intensidad de la vibración o el impacto, mayor será la deformación y, por lo tanto, mayor será el voltaje generado. Este voltaje es luego procesado por la circuitería del módulo para proporcionar las salidas analógicas y digitales.

La «funcionalidad dual, con salidas digitales y analógicas» ofrece versatilidad:

• Salida Analógica (AOUT o AO): Esta salida proporciona un voltaje que es proporcional a la intensidad de la vibración detectada. Cuanto mayor sea la vibración, mayor será el voltaje de salida analógica (dentro del rango de operación del sensor, usualmente 0V hasta cerca del voltaje de alimentación VCC). Esta señal se conecta a un pin de entrada analógica (ADC) de tu microcontrolador (ej. A0 en Arduino). Permite medir la «magnitud» de la vibración, no solo su presencia. Es «perfecto para aplicaciones que requieren una respuesta proporcional precisa».
• Salida Digital (DOUT o DO): Esta salida proporciona una señal binaria (ALTO o BAJO) que indica si la vibración ha superado un umbral preestablecido. El umbral de sensibilidad para esta salida digital se ajusta mediante el potenciómetro integrado en el módulo.
  • Si la vibración es superior al umbral, la salida digital cambia de estado (ej. de BAJO a ALTO, o viceversa, dependiendo del diseño del módulo).
  • Si la vibración es inferior al umbral, la salida permanece en su estado normal.

  Esta señal se conecta a un pin de entrada digital de tu microcontrolador y es útil para una detección simple de «sí/no hay vibración» o para generar interrupciones.

El potenciómetro integrado en el módulo permite ajustar la sensibilidad de detección, principalmente para la salida digital:

• Ajuste de Sensibilidad: Al girar el tornillo del potenciómetro, estás ajustando el umbral de voltaje con el que se compara la señal analógica generada por el elemento piezoeléctrico.
  • Girar en un sentido hará que el sensor sea más sensible, lo que significa que vibraciones más leves serán suficientes para que la salida digital cambie de estado.
  • Girar en el sentido opuesto lo hará menos sensible, requiriendo vibraciones más fuertes para activar la salida digital.
• Impacto en la Salida Digital: Cuando la magnitud de la vibración (convertida a voltaje por el piezo) supera el umbral establecido por el potenciómetro, la salida digital se activa (cambia a ALTO o BAJO, según la lógica del módulo).
• LED Indicador de Estado: El LED en el módulo generalmente está conectado a la salida digital. Se encenderá (o apagará) cuando la salida digital se active, proporcionando una indicación visual inmediata de que se ha detectado una vibración que supera el umbral de sensibilidad ajustado. Esto es útil para calibrar la sensibilidad sin necesidad de tener un microcontrolador conectado.

El ajuste del potenciómetro no afecta directamente la magnitud de la señal en la salida analógica, solo el punto de disparo para la salida digital.

La compatibilidad con microcontroladores de 3.3V requiere algunas consideraciones:

• Alimentación del Sensor (VCC): El sensor está especificado para un «Voltaje de operación: 5V». Alimentarlo directamente con 3.3V podría resultar en un funcionamiento errático, una sensibilidad reducida, o que no funcione en absoluto, ya que la circuitería interna está diseñada para 5V. Idealmente, deberías alimentar el sensor con 5V.
• Niveles de Señal de Salida hacia un MCU de 3.3V:
  • Salida Analógica (AO): Si el sensor se alimenta con 5V, la salida analógica podría llegar hasta cerca de 5V. Si tu microcontrolador de 3.3V tiene pines ADC que no son tolerantes a 5V, necesitarás usar un divisor de voltaje para reducir la señal analógica a un rango seguro (0-3.3V) antes de conectarla al ADC del MCU.
  • Salida Digital (DO): Si el sensor se alimenta con 5V, la salida digital ALTA también será de aproximadamente 5V. De nuevo, si el pin de entrada digital de tu MCU de 3.3V no es tolerante a 5V, necesitarás un convertidor de niveles lógicos (de 5V a 3.3V) para esta señal. Algunos MCUs de 3.3V tienen pines tolerantes a 5V, pero siempre es más seguro verificarlo y usar conversión de niveles si hay duda.

Si puedes alimentar el sensor con 5V y usar convertidores de niveles para las salidas hacia un MCU de 3.3V, obtendrás el rendimiento óptimo del sensor. Algunos sensores de este tipo pueden funcionar a 3.3V pero con un rango y sensibilidad reducidos.

Este sensor de vibración piezoeléctrico es muy versátil para:

• Proyectos Interactivos:
  • Instalaciones artísticas que reaccionan a golpes o vibraciones.
  • Juguetes que se activan o cambian de comportamiento al ser golpeados o sacudidos.
  • Interfaces de usuario basadas en toques o golpes en superficies.
• Tambores Electrónicos (DIY): Montando el sensor en una superficie (pad de práctica, objeto), se puede detectar el impacto de una baqueta. La salida analógica puede usarse para variar el volumen o el tipo de sonido generado por un microcontrolador y un sintetizador o sampler.
• Sistemas de Monitoreo de Movimiento y Seguridad:
  • Detectar si una ventana o puerta ha sido golpeada o forzada.
  • Monitorear vibraciones en maquinaria para detectar posibles fallos o funcionamiento anómalo (requiere calibración cuidadosa).
  • Detectar caídas de objetos.
  • Sistemas de alarma simples que se activan por vibración.
• Detección de Pasos o Golpes en el Suelo.
• Contadores de Impactos.

Su «fácil integración con sistemas electrónicos» lo hace popular para estas aplicaciones.

El «LED indicador que muestra el estado del interruptor» en este tipo de módulos de sensor está casi siempre asociado con la salida digital (DO).

• Se enciende cuando la vibración detectada excede el umbral establecido por el potenciómetro, y por lo tanto, la salida digital cambia de estado (generalmente de ALTO a BAJO, o viceversa, indicando detección).
• No refleja directamente la magnitud de la señal analógica, solo si se ha superado el umbral digital.

Uso para Calibración (de la salida digital):
El LED es muy útil para calibrar la sensibilidad de la salida digital sin necesidad de tener un microcontrolador conectado y leyendo el pin DO constantemente:

1. Alimenta el módulo con 5V.
2. Aplica el tipo de vibración o golpe que deseas que el sensor detecte.
3. Observa el LED indicador mientras ajustas el potenciómetro. Gira el potenciómetro hasta que el LED se encienda de manera fiable solo con el nivel de vibración que te interesa. Si el LED está siempre encendido, necesitas aumentar el umbral (girar en una dirección). Si no se enciende con la vibración deseada, necesitas disminuir el umbral (girar en la otra dirección).

Esto te permite «ajustar la sensibilidad para adaptarse a diferentes niveles de intensidad de vibración» de forma visual y rápida para la salida digital.

Sí, absolutamente. Un sensor de vibración piezoeléctrico como este es inherentemente sensible a los impactos directos o «golpes» (knocks). Un golpe es esencialmente una vibración de corta duración y alta intensidad.
Cuando el sensor recibe un impacto:

• La lámina piezoeléctrica se deforma bruscamente, generando un pico de voltaje en la salida analógica.
• Si la intensidad del golpe es suficiente para superar el umbral ajustado con el potenciómetro, la salida digital también se activará.

Por lo tanto, puedes usarlo eficazmente como:

• Detector de Golpes: Para proyectos donde necesitas detectar si algo ha sido golpeado (ej. una puerta, una máquina, un objeto).
• Interfaz de Usuario Basada en Golpes: Por ejemplo, un golpe para activar una función, dos golpes para otra.
• Sensor de Impacto Básico: Para detectar colisiones en robots pequeños o estructuras.

La sensibilidad ajustable es particularmente útil aquí para filtrar pequeños golpes accidentales y solo reaccionar a los de interés.