Construa um Sismógrafo Altamente Sensível e de Baixo Custo com Arduino Nano – Detector de Terremotos DIY Fácil

Componentes e Materiais

Componente	Quantidade
Arduino Nano R3	1
Amplificador Operacional IC TL061	1
Resistor 10k ohm	2
Resistor 1M ohm	1
Capacitor Cerâmico de Disco, 39 pF	1
Bobina secundária de pequeno transformador 1-2W	1

Ferramentas e Máquinas Necessárias

• Ferro de Solda (genérico)

Aplicativos e Serviços Online

• Arduino IDE

Sobre o Projeto

O sismógrafo é um dispositivo para detecção de terremotos e medição de sua força. Basicamente, são instrumentos muito precisos e relativamente difíceis para autoconstrução. Sensores disponíveis comercialmente são muito caros, e módulos eletrônicos baratos sensíveis a choques não são suficientemente sensíveis para este propósito.

No texto e vídeo a seguir, você pode ver a criação de um dispositivo que é barato e relativamente fácil para DIY, e ainda assim é comparável a dispositivos comerciais caros deste tipo.

De outra forma, o sismógrafo em si consiste em duas partes: um detector mecânico de tremores, e uma parte eletrônica que transforma esses tremores em sinais elétricos, os amplifica e os converte em sinais digitais, que podemos então monitorar visualmente no software de registro de dados no PC.

Para converter os tremores em sinais elétricos, um ímã permanente é usado como parte móvel e um solenoide com muitas espiras para transformar os movimentos do ímã em sinais elétricos. Neste caso particular, usei o enrolamento primário de um pequeno transformador de rede com potência de 1.8 W e resistência de 1.2 kOhms. Nesta bobina, uma placa de alumínio é colada, que tem a função de amortecer as oscilações do ímã móvel, chamado de "efeito Lentz".

O próximo módulo serve para amplificar este sinal e contém um amplificador operacional de baixo ruído (TL061, NE5534...) ou amplificador operacional instrumental (OP07, OP27, LT1677...), mas funciona bem com o bom e velho 741 com fonte de alimentação externa. Agora, este sinal analógico amplificado é levado à entrada A0 do microcontrolador Arduino. Na verdade, o Arduino representa um conversor analógico-para-digital. Para fins de teste, podemos usar o exemplo do Arduino para conversor a/d chamado "AnalogInOutSerial", mas claro, o melhor é o código chamado "NERdaq". NERdaq é um sistema de aquisição de dados desenvolvido na New England Research para suportar sismógrafos baseados em slinky em escolas. O daq é construído em torno de um arduino e transmite valores de 16 bits (sobreamostrados) para uma porta USB; os dados são amostrados a cerca de 18.78 amostras/segundo. Códigos Arduino são fornecidos para uso irrestrito, e também estão disponíveis em https://code.google.com/archive/p/nerdaq/

O código contém vários filtros desenvolvidos especificamente para este propósito. Este sinal processado através do protocolo serial é levado ao software de registro de dados para armazenamento e representação visual.

O melhor software gratuito para este propósito é "Amaseis" e o mais novo "JAmaseis" (Java Amaseis). Estes programas podem ser baixados nos seguintes links:

• https://harvey.binghamton.edu/~ajones/AmaSeis.html
• https://www.iris.edu/hq/jamaseis/

Com a ajuda do JAmaseis, você pode enviar dados em tempo real para o servidor IRIS. Por exemplo, você pode ver dados em tempo real do meu sismógrafo em:

• https://geoserver.iris.edu/content/mpohr

Nas imagens abaixo, você pode fazer uma comparação entre meu sismógrafo e o do observatório sismológico oficial da minha cidade. É um tremor muito fraco e, como você pode ver, há quase nenhuma diferença entre os dois sismogramas, o que confirma a sensibilidade e precisão deste sismógrafo caseiro barato.

A imagem a seguir mostra um terremoto na Grécia com magnitude de 5.2 graus Richter registrado no meu sismógrafo a uma distância de 220 quilômetros do epicentro.

O instrumento é muito sensível a correntes de ar, então deve ser adequadamente protegido.

E finalmente, este é um design de sensor completamente novo inventado e patenteado por mim, que é tanto muito sensível quanto simples de construir. Projetei com base na experiência anterior na fabricação de tais dispositivos. No meu canal de vídeo você pode ver meus outros sismógrafos caseiros pré-fabricados:

• DIY sismógrafo piezo simples e barato
• Sismógrafo sensível de $10
• DIY sismógrafo Lehman
• DIY sismógrafo de pêndulo horizontal
• DIY sismógrafo AS1
• Sismógrafo vertical TC1

Acima: Terremoto na região de Fiji em 19.08.2018, a milhares de milhas de distância

Código

• código

código Arduino

Sem preview (apenas download).

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