Una báscula digital construida desde cero
Este proyecto convierte una señal mecánica de deformación en un dato numérico de masa, usando tres componentes que trabajan en cadena: el sensor de fuerza, el amplificador de señal y el microcontrolador que procesa y muestra el resultado.
¿Cómo se conecta todo?
La celda de carga tiene cuatro cables (excitación positiva y negativa, señal positiva y negativa) que se conectan directamente a las entradas del módulo HX711. El HX711, a su vez, se comunica con el ESP32 mediante dos pines digitales: DT (datos) y SCK (reloj). El ESP32 ejecuta el código de calibración, transforma la lectura cruda en gramos o kilogramos, y entrega ese valor a este dashboard para su registro y visualización.
Flujo de la señal
Cómo se relaciona el proyecto con la física
Toca cada tarjeta para ver cómo este montaje pone en práctica cuatro temas centrales de la física.
Proceso de medición en física
Tema 01Medir es comparar una magnitud desconocida contra una unidad de referencia. Aquí el proceso completo está presente: la celda de carga es el instrumento (transductor), el HX711 es el sistema de adquisición que amplifica y digitaliza, y el ESP32 aplica una calibración (comparando lecturas crudas contra masas conocidas) para asociar un valor numérico en gramos a la deformación detectada. También se evidencian conceptos como la resolución del instrumento, el error de medición y la necesidad de calibrar antes de confiar en los datos.
Representaciones gráficas
Tema 02Los datos de masa obtenidos a lo largo del tiempo se pueden representar en gráficas de líneas o de barras, lo que permite observar tendencias, comparar mediciones y detectar variaciones o errores. En este dashboard, la sección de registro incluye gráficas que muestran la evolución de las mediciones realizadas, traduciendo números en información visual fácil de interpretar.
Magnitudes físicas escalares y vectoriales
Tema 03La masa que mide este sistema es una magnitud escalar: queda completamente definida por un número y una unidad (por ejemplo, 350 gramos), sin necesidad de dirección. Esto contrasta con magnitudes vectoriales como el peso o la fuerza, que además de magnitud tienen dirección y sentido (siempre apuntando hacia el centro de la Tierra). El proyecto permite ilustrar esta diferencia de forma concreta y medible.
Mecánica
Tema 04El funcionamiento físico de la celda de carga se basa en la mecánica de materiales: al aplicar una fuerza, la estructura metálica interna sufre una deformación elástica mínima, descrita por la ley de Hooke, que es detectada por las galgas extensométricas como un cambio de resistencia. Este principio conecta directamente con la segunda ley de Newton, ya que la fuerza detectada es el resultado del peso (masa por gravedad) actuando sobre el objeto colocado en la báscula.
Registro de mediciones
Cada vez que se coloca un objeto sobre la celda de carga, el sistema guarda la fecha, la hora y el valor de masa obtenido.
Tendencia de pesajes
Tabla de registros
| Día | Fecha | Hora | Masa (g) | Estado |
|---|
Este proyecto mide masa, no peso
En el lenguaje cotidiano decimos "pesa 500 gramos", pero en física masa y peso son cantidades distintas. Aclarar esta diferencia es uno de los objetivos educativos de este proyecto.
Masa
- Es una propiedad intrínseca e invariable del objeto.
- No depende de la ubicación: la masa de un objeto es la misma en la Tierra, en la Luna o en el espacio.
- Se mide en kilogramos (kg) o gramos (g).
- Es una magnitud escalar.
- Es lo que efectivamente calcula este sistema con la celda de carga.
Peso
- Es la fuerza gravitacional que actúa sobre un objeto.
- Sí depende de la ubicación, ya que varía según la gravedad del lugar.
- Se mide en newtons (N), una unidad de fuerza.
- Es una magnitud vectorial (tiene dirección, hacia el centro del planeta).
- Se calcula como peso = masa × gravedad.
¿Por qué se confunden tanto?
En la vida cotidiana usamos "pesar" para describir lo que en realidad es medir masa, y las balanzas domésticas muestran el resultado en kilogramos en lugar de newtons. Esto refuerza la idea errónea de que masa y peso son lo mismo. La diferencia se vuelve evidente cuando se piensa en distintos lugares: un objeto de 1 kg de masa pesa aproximadamente 9.8 N en la Tierra, pero en la Luna, donde la gravedad es unas seis veces menor, ese mismo objeto seguiría teniendo 1 kg de masa, aunque su peso sería mucho menor.
¿Cómo se comportó la masa en la última semana?
El sistema toma todas las lecturas de los últimos 7 días y prueba distintos modelos matemáticos (lineal, potencial, exponencial y logarítmico) para encontrar cuál describe mejor la tendencia de los datos.
Aquí aparecerá una breve explicación de qué significa el tipo de tendencia detectado una vez que haya suficientes lecturas de los últimos 7 días (mínimo 3).