Indicador preciso de profundidad de taladro con sensor giroscópico (MPU-6050) y Arduino Nano

Componentes y materiales

• Arduino Nano R3 (x1)
• Sensor giroscópico/acelerómetro GY-521 (MPU-6050) (x1)
• Display 7 segmentos 8 dígitos SPI (MAX7219) (x1)
• Pulsador (x1)
• Interruptor ON/OFF (x1)
• Alimentación: 6 pilas AA/AAA o power bank
• Carcasa impresa 3D + imán de neodimio

Herramientas necesarias

• Impresora 3D

Aplicaciones y servicios

• Arduino IDE

Descripción del proyecto

Los taladros de columna suelen tener una regla con cursor para medir profundidad, pero leer milímetros con precisión cuesta (mala luz, vista cansada). Este proyecto sustituye la regla por un display LED grande y legible que muestra la profundidad actual y una profundidad objetivo («stop») programable con un botón.

Principio de medida: ángulo del volante

El volante de avance del taladro gira ~270° (menos de una vuelta). Montando el MPU-6050 directamente en el eje hexagonal (SW17) del volante, el ángulo de inclinación del sensor corresponde linealmente a la profundidad. Ventajas: sin cables que se enreden, un solo componente barato, montaje sencillo.

Concepto de uso

1. Bajar la broca hasta rozar la pieza → pulsar botón → se guarda posición actual como «stop» (profundidad objetivo = actual + deseada).
2. El display muestra profundidad actual (izquierda) y restante hasta «stop» (derecha).
3. Al alcanzar «stop», muestra «StOP» (con «t» minúscula personalizada).

Conexiones

MPU-6050 (I2C)	Arduino Nano
VCC	5 V
GND	GND
SCL	A5
SDA	A4
XDA, XCL, ADO, INT	No conectados

Display 7 seg MAX7219 (SPI)	Arduino Nano
VCC	3,3 V
GND	GND
DIN	D12
CS	D10
CLK	D11

Pulsador	Arduino Nano
Pin	D9 (INPUT_PULLUP)

Carcasa

Diseñada en Fusion 360, impresa en Anycubic i3 Mega. Incluye alojamiento para imán de neodimio (fijación al cuerpo metálico del taladro) y soporte rotatorio para el MPU-6050 que encaja en la tuerca hexagonal SW17 del eje del volante.

Sketch Arduino (claves)

• Librería LedControl.h para display MAX7219.
• Comunicación I2C con MPU-6050 vía Wire.h (sin librería externa).
• Crítico: Tras despertar el MPU-6050 (Wire.write(0x6B, 0x00)), delay(1000) obligatorio; sin él, el sensor no da datos al alimentar con batería (solo funcionaba con USB).
• Calibración inicial: 100 lecturas para promediar offsets del acelerómetro.
• Cálculo ángulo X (grados):

  AccAngleX = atan(AccY / sqrt(AccX² + AccZ²)) * RAD_TO_DEG;
  TotalAngleX = 0.5 * TotalAngleX + 0.5 * AccAngleX; // filtro complementario simple
  

• Conversión a 0-360° según signos de AccZ y AccY.
• Profundidad actual: currentPos = 50.0 / 316.0 * DrillingMachineAngle (50 mm carrera máxima, 316° ángulo máximo medido).
• Botón: guarda stopPos = currentPos, muestra «8888» 1 s.
• Display: lado izquierdo = profundidad actual (1 decimal), derecho = restante hasta stop o «StOP».

Montaje y prueba

1. Fijar MPU-6050 con punto de silicona caliente en su soporte impreso; pasar cables por tapa.
2. Alinear sensor girando soporte hasta leer 0.0 en display.
3. Probar: el display responde rápido y coincide con regla mecánica.

Resultado: lectura cómoda sin gafas hasta los 85 años. «Fix what bugs you» — Paul Akers.

Código

Sketch completo drilling-depth.ino (incluye librería LedControl, lógica I2C, filtro, display, botón).

Partes personalizadas

Modelo 3D carcasa y soporte sensor (ZIP: drilling-depth-3d-model_Yn2q0MSNa4.zip).

Esquemático

Diagrama de conexiones (imagen).

Enlaces útiles

• MPU-6050 parte 1
• Playground Arduino MPU-6050
• Interfaz MPU-6050 con Arduino
• Librería GY-521 (Rob Tillaart)
• Libro «2 Second Lean» de Paul Akers
• Versión en alemán: techpluscode.de