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Un inclinómetro o clinómetro es un instrumento utilizado para medir ángulos de pendiente , elevación o depresión de un objeto con respecto a la dirección de la gravedad . También se le conoce como indicador de inclinación , sensor de inclinación , medidor de inclinación , alerta de pendiente , indicador de pendiente , medidor de gradiente , gradiómetro , indicador de nivel , medidor de nivel , declinómetro e indicador de cabeceo y balanceo . Los clinómetros miden tanto las inclinaciones como las declinaciones utilizando tres unidades de medida diferentes: grados , puntos porcentuales y topos. El astrolabio es un ejemplo de inclinómetro que se utilizó para la navegación celeste y localización de objetos astronómicos desde la antigüedad hasta el Renacimiento .
Un sensor de inclinación puede medir la inclinación, a menudo en dos ejes, de un plano de referencia en dos ejes. Por el contrario, un movimiento completo utilizaría al menos tres ejes y, a menudo, sensores adicionales. Una forma de medir el ángulo de inclinación con referencia al plano terrestre es utilizar un acelerómetro . Se pueden encontrar aplicaciones típicas en la industria y en los controladores de juegos. En los aviones, la "bola", en coordinadores de giro o indicadores de giro y alabeo, a veces se denomina inclinómetro.
Los inclinómetros incluyen ejemplos como el inclinómetro de Well, cuyas partes esenciales son un lado plano, o base, sobre el que se apoya, y un disco hueco lleno hasta la mitad con un líquido pesado. La cara de vidrio del disco está rodeada por una escala graduada que marca el ángulo en el que se encuentra la superficie del líquido, con referencia a la base plana. La línea cero es paralela a la base, y cuando el líquido se encuentra sobre esa línea, el lado plano es horizontal; los 90 grados son perpendiculares a la base, y cuando el líquido se encuentra en esa línea, el lado plano es perpendicular o vertical. Los ángulos intermedios están marcados y, con la ayuda de tablas de conversión simples , el instrumento indica la tasa de caída por distancia establecida de medición horizontal y la distancia establecida de la línea inclinada.
Al-Biruni , un erudito persa, alguna vez quiso medir la altura del sol. Carecía del equipo necesario para medir esta altura. Se vio obligado a crear un arco calibrado en la parte posterior de una tabla de contar, que luego utilizó como cuadrante improvisado con la ayuda de una plomada. Determinó la latitud del lugar utilizando las medidas tomadas con esta rudimentaria herramienta. Lo más probable es que este cuadrante fuera un inclinómetro basado en el panel de un cuarto de círculo. [1]
El nivel Abney es un instrumento topográfico portátil desarrollado en la década de 1870 que incluye un tubo de observación y un inclinómetro, dispuestos de manera que el topógrafo pueda alinear el tubo de observación (y su punto de mira ) con el reflejo de la burbuja en el nivel de burbuja del inclinómetro cuando el La línea de visión está en el ángulo establecido en el inclinómetro.
Una de las instalaciones de inclinómetros más famosas estaba en el panel del Ryan NYP "The Spirit of St. Louis". En 1927, Charles Lindbergh eligió el ligero inclinómetro de grados Rieker Inc P-1057 [2] para obtener información sobre los ángulos de ascenso y descenso.
Los clinómetros portátiles se utilizan para una variedad de tareas topográficas y de medición. En la topografía y la cartografía terrestre, un clinómetro puede proporcionar una medición rápida de la pendiente de una característica geográfica o usarse para el estudio de cuevas . En la prospección de minerales, los clinómetros se utilizan para medir el rumbo y el buzamiento de las formaciones geológicas. En silvicultura, la medición de la altura de los árboles se puede realizar con un clinómetro utilizando métodos estandarizados que incluyen la triangulación . Los principales cañones de artillería pueden tener un clinómetro asociado que se utiliza para facilitar el apuntamiento de los proyectiles a largas distancias.
En los grandes movimientos de tierra, como las presas, se colocan inclinómetros instalados permanentemente para controlar la estabilidad a largo plazo de la estructura.
(La precisión general varía según el tipo de sensor de inclinación (o inclinómetro) y la tecnología utilizada)
Ciertos sensores inclinómetros electrónicos altamente sensibles pueden alcanzar una resolución de salida de 0,0001°; Dependiendo de la tecnología y el rango de ángulo, puede estar limitado a 0,01°. Sin embargo, la precisión verdadera o absoluta de un sensor inclinómetro (que es el error total combinado) es una combinación de conjuntos iniciales de compensación y sensibilidad del cero del sensor, linealidad del sensor, histéresis , repetibilidad y derivas de temperatura del cero y la sensibilidad: precisión de los inclinómetros electrónicos. normalmente puede oscilar entre ±0,01 y 2° según el sensor y la situación. Normalmente, en condiciones ambientales, la precisión se limita a la especificación de linealidad del sensor.
Los sensores de inclinación y los inclinómetros generan un horizonte artificial y miden la inclinación angular con respecto a este horizonte. Se utilizan en cámaras, controles de vuelo de aviones, sistemas de seguridad de automóviles e interruptores especiales y también se utilizan para nivelación de plataformas, indicación del ángulo de la pluma y en otras aplicaciones que requieren medición de la inclinación.
Las especificaciones importantes a considerar para sensores de inclinación e inclinómetros son el rango del ángulo de inclinación y el número de ejes. Los ejes suelen ser, aunque no siempre, ortogonales . El rango del ángulo de inclinación es el rango de salida lineal deseada.
Las implementaciones comunes de sensores de inclinación e inclinómetros son acelerómetro, líquido capacitivo , electrolítico, burbuja de gas en líquido y péndulo.
La tecnología de sensor de inclinación también se ha implementado en los videojuegos. Yoshi's Universal Gravitation y Kirby Tilt 'n' Tumble están construidos alrededor de un mecanismo de sensor de inclinación, que está integrado en el cartucho. Los controladores de juegos de PlayStation 3 y Wii también utilizan la inclinación como medio para jugar videojuegos.
Los inclinómetros también se utilizan en ingeniería civil , por ejemplo, para medir la inclinación del terreno a construir.
Algunos inclinómetros proporcionan una interfaz electrónica basada en CAN (Controller Area Network) . Además, dichos inclinómetros podrán soportar el perfil CANopen estandarizado (CiA 410). En este caso, estos inclinómetros son compatibles y en parte intercambiables.
Los niveles de burbuja tradicionales y los instrumentos de nivelación electrónicos basados en péndulo suelen estar limitados por un solo eje y un rango de medición de inclinación estrecho. Sin embargo, la mayoría de las tareas de nivelación de precisión, medición de ángulos, alineación y perfilado de planitud de superficies implican esencialmente un ángulo plano de superficie bidimensional en lugar de dos objetos ortogonales independientes de un solo eje. Los inclinómetros de dos ejes construidos con sensores de inclinación MEMS proporcionan lecturas de ángulos bidimensionales simultáneas de un plano de superficie tangente al dato terrestre.
Las ventajas típicas del uso de inclinómetros MEMS de dos ejes sobre los instrumentos de nivelación mecánicos o de "burbuja" convencionales de un solo eje pueden incluir:
Como los inclinómetros miden el ángulo de un objeto con respecto a la fuerza de gravedad, las aceleraciones externas como movimientos rápidos, vibraciones o choques introducirán errores en las mediciones de inclinación. Para superar este problema, es posible utilizar un giroscopio además de un acelerómetro. Cualquiera de las aceleraciones mencionadas anteriormente tiene un gran impacto en el acelerómetro, pero un efecto limitado en las velocidades de rotación medidas del giroscopio. Un algoritmo puede combinar ambas señales para obtener el mejor valor de cada sensor. De esta manera es posible separar el ángulo de inclinación real de los errores introducidos por las aceleraciones externas. [3]
Los inclinómetros se utilizan para:
Nintendo utilizó tecnología de sensor de inclinación en cinco juegos de su serie Game Boy de sistemas de juegos portátiles. El sensor de inclinación permite a los jugadores controlar aspectos del juego girando el sistema de juego. Juegos que utilizan esta función:
Los sensores de inclinación también se pueden encontrar en controladores de juegos como el Microsoft Sidewinder Freestyle Pro y el controlador PlayStation 3 de Sony .
Sin embargo, a diferencia de estos otros controladores en los que el sensor de inclinación sirve como complemento a los métodos de control normales, sirve como una de las características centrales del Wii Remote de Nintendo y el accesorio Nunchuk . Junto con los acelerómetros, los sensores de inclinación son el principal método de control en la mayoría de los juegos de Wii .
Ahora se utiliza en muchos aspectos diferentes, en lugar de sólo juegos como motocross y simuladores de vuelo. Se puede utilizar para juegos deportivos, juegos de disparos en primera persona y otros usos extraños, como en WarioWare: Smooth Moves.
Otro ejemplo es una versión virtual de un laberinto de madera con obstáculos en el que hay que maniobrar una bola inclinando el laberinto. Se creó una interfaz de sensor de inclinación casera para Palm (PDA) .
