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DETTAGLI RIVISTA N. 222 Febbraio 2018
   
(continua da home page)
Sensore di terremoti
... I terremoti hanno diverse origini, ma la causa più accreditata risiede nel modello della tettonica a zolle, secondo cui la Terra in origine era formata da un unico continente (ciò spiega la presenza di specie animali uguali in continenti tra loro staccati) che si è poi separato dividendosi in quelli che oggi conosciamo e che sono cinque; tecnicamente si parla di “deriva dei continenti” ed è accertato che i continenti si muovono ancora oggi. Quando il continuo e impercettibile movimento delle placche si arresta improvvisamente, accumulando energia e tensione nelle zone coinvolte per decenni o addirittura centinaia di anni, ad un certo punto la tensione di rottura viene superata e tutta l’energia immagazzinata viene rilasciata nell’arco di qualche secondo, generando un repentino scostamento della massa di roccia interessata e di conseguenza dando origine al fenomeno che noi e gli studiosi chiamiamo terremoto. Anche l’attività lavica sotto la crosta terrestre è collegata ai terremoti. Il rilevamento dell’attività sismica, un tempo effettuato prettamente tramite apparati elettromeccanici detti sismografi (composti da una massa collegata a un pennino montato su un bilanciere, capace di tracciare oscillazioni pari alla forza del movimento tellurico), negli ultimi tempi è stato affidato proficuamente all’elettronica, grazie all’esistenza di sensori come i MEMS, in grado di rilevare accelerazioni sui tre assi con estrema precisione. Sensori del genere hanno permesso la creazione di sismografi elettronici che possiamo considerare “allo stato solido” sebbene in realtà i chip su cui si basano integrano componenti che subiscono micromovimenti. Il progetto che descriviamo in questo articolo è basato proprio su un sensore del genere e, nello specifico, su un componente della Omron per il quale abbiamo realizzato una breakout board di pronto utilizzo, ideale per prototipare applicazioni e per sperimentare con esso. 
The Tactigon incontra il GPS
The Tactigon, come abbiamo avuto modo di spiegarvi nell’articolo che gli abbiamo dedicato nel fascicolo n° 220, è una periferica intelligente (e per di più Arduino-compatibile) che permette di realizzare un controller capace di rilevare gesture tridimensionali e parametri ambientali come temperatura e pressione, che ben si presta a sviluppare interfacce utente per giochi elettronici, gestione di robot industriali e di servizio, macchinari, droni e radiomodelli avanzati. La board è ideale in generale per la cattura dei movimenti e anche per applicazioni nell’ambito della realtà aumentata. La scheda è molto piccola, tanto da poter essere inglobata in sistemi indossabili e, ad esempio, in un guanto per rilevare e trasmettere a distanza il movimento del braccio e della mano. Questo piccolo gioiello è governato da un microcontrollore a 32 bit della ST Microelectronics, operante con un clock di 32 MHz, dotato di 80 kB di RAM, 512 kB di memoria di programma e 16 kB di EEPROM. The Tactigon (https://thetactigon.com/) è inoltre dotato di connessione wireless Bluetooth Low Energy ed ha a bordo una IMU a 10 gradi di libertà con accelerometro, giroscopio e magnetometro, sensore di temperatura e pressione barometrica. A completare l’hardware troviamo un regolatore di carica per la batteria al litio che lo alimenta, 5 GPIO e una porta seriale (su connettore GROVE) disponibili all’utente. Il prodotto, nato nei laboratori della Next Industries, è stato presentato a Roma all’ultimo Maker Faire ed è compatibile con le più recenti versioni dell’IDE Arduino, dal quale viene integrato come hardware di terze parti. La libreria IMU fornita a corredo è in grado restituire i quaternioni che sono la risultante di un calcolo effettuato sui valori di accelerometro, giroscopio e magnetometro. Questo significa che è possibile rilevare in modo relativamente semplice una caduta oppure un salto o un movimento di un oggetto.
Domotica con Arduino
Non è la prima volta che affrontiamo il tema “domotica”, ossia l’automazione della casa finalizzata sia a semplificare la vita degli occupanti e ad offrire tutte le comodità tanto apprezzate, sia ad ottimizzare i consumi energetici tramite l’interazione con i sistemi di climatizzazione. In queste pagine, però, lo facciamo seguendo un approccio decisamente “maker” e descrivendo il lavoro degli studenti dell’Istituto Superiore Professionale IS “Galilei” di Conegliano Veneto, che hanno realizzato il loro progetto utilizzando le due tecnologie piú “cool” del momento: Arduino e la stampa 3D. Il lavoro dei “ragazzi” consiste in un controllo domotico implementato in un modello i cui sottosistemi replicano, in miniatura, quelli di un controllo reale installato in una casa. Seguendo la filosofia dell’open source, andremo ad analizzare nel dettaglio le tecniche hardware e software adottate nella progettazione dei vari sottosistemi componenti il modello, che sono: mainboard Arduino, display con pulsantiera, tenda motorizzata, porta motorizzata, illuminazione interna ed esterna, riscaldamento, campanello bitonale, antifurto e controller via Bluetooth basato su smartphone.
Gettoniera a tempo
Nelle applicazioni che prevedono l’accesso a pagamento ad alcuni prodotti o servizi, tipicamente vengono utilizzate le cosiddette “gettoniere” elettriche o elettroniche, ossia apparecchi in grado di identificare le monete o specifici gettoni (chi ha qualche decennio sulle spalle ricorderà quelli dei telefoni pubblici...) e fornire un impulso in corrispondenza dell’acquisizione di quelli previsti. Tipicamente ogni impulso attiva l’erogazione di un prodotto da parte di una macchina di vending o l’apertura di uno sportello di un tornello, ma anche i rubinetti di una doccia, un asciugacapelli o un servizio in un autolavaggio self-service, l’accesso alla tastiera di un computer pubblico o a un telefono e via di seguito. Esistono, però, situazioni dove più che un impulso serve disporre di una temporizzazione da avviare all’introduzione della moneta o della serie di monete che compone una tariffa; per queste abbiamo pensato di realizzare il progetto qui descritto, che si basa sulla gettoniera della Futura Elettronica cod. GETTON1, che già avevamo impiegato nel progetto del RetroPie apparso nel fascicolo n° 200 di Elettronica In. Questo apparato riconosce monete da 1 centesimo fino a 2 euro passando per le misure intermedie e fornisce, su un’interfaccia seriale o parallela, l’informazione relativa all’acquisizione di ciascun pezzo. Per convertire le informazioni fornite dalla gettoniera in temporizzazione abbiamo realizzato una scheda d’interfaccia che permette di contare i pezzi e assegnare a ciascuno o a un determinato importo introdotto, l’attivazione a tempo di un’apposita uscita, in modo da ottenere tempi rapportati all’importo introdotto, estendendo le possibilità d’impiego a tantissimi ambiti e a servizi con varie tariffe d’utilizzo.
Gestiamo un progetto datta A alla ... GIT
Per poter diventare un buon programmatore non basta conoscere i linguaggi di programmazione più in voga, saper scrivere il relativo codice, creare funzioni più o meno complesse o saper utilizzare i registri di un microcontrollore o microprocessore nel modo più opportuno. Almeno, oggi non basta più. Infatti non basta scrivere il proprio programma, bensì occorre anche apprendere i metodi per migliorarne la gestione e l’utilizzo. Vogliamo dimostrarvi e motivarvi quanto stiamo affermando portandovi a conoscenza dell’esistenza di specifici tool software per migliorare la gestione di un progetto firmware. In particolare, in queste pagine vogliamo introdurvi e insegnarvi a utilizzare Git. Alcuni di voi diranno: “che cos’è Git?” Altri ancora: “si ne ho sentito parlare ma non so se fa al caso mio”. Possiamo rispondere che l’abbiamo provato e che si è dimostrato molto utile sia per un uso dilettantistico che per l’impiego professionale.
Alimentatore DC/DC programmabile
Sul mercato si trova oggi una miriade di alimentatori, fissi e regolabili, in buona parte del tipo a commutazione, vale a dire switching; l’offerta di DC/DC è molto nutrita, in risposta alla crescente richiesta di dispositivi che riducano e regolino tensioni continue a partire da altre tensioni in continua. Una richiesta prevalente in molti ambiti dell’elettronica che vanno dall’automazione alla robotica, dalla sicurezza al controllo di azionamenti ecc. Infatti, se per prendere alimentazione dalla rete elettrica a 230Vca serve un unico alimentatore, per ottenere i vari 3,3V, 5V, 12V, 24V ecc. con cui far funzionare driver, controller, circuiti digitali e analogici, servono più regolatori di tensione; inoltre oggi i dispositivi funzionanti in bassa tensione (per ragioni di sicurezza nell’utilizzo) e a batterie sono moltissimi e certamente più di quelli operanti con la rete elettrica. Per soddisfare la vostra “fame” di convertitori DC/DC pubblichiamo sovente progetti che li riguardano o che li integrano, attingendo eventualmente al mercato, come nel caso di questo articolo, dove vogliamo descrivervi un ottimo prodotto commerciale realizzato dalla cinese Minghe Electronic Technology. Questo circuito può agevolmente supportare il maker, lo studente o il professionista che necessita di un alimentatore affidabile, versatile a prezzo contenuto. La sua particolarità è che si tratta di un DC/DC converter di tipo step-down (riduttore) completamente programmabile mediante una comoda interfaccia utente composta da quattro pulsanti, tre LED e un visualizzatore formato da 4 display 7 segmenti a LED. Alimentato con una tensione continua di valore compreso fra 6 e 40 Vcc (prelevabile sia da batterie che da un alimentatore AC/DC lineare o switching) può erogare da 0 a 36Vcc con una regolazione molto fine. La massima corrente che può erogare è di 3A se si usa una ventola per raffreddarlo, altrimenti il costruttore consiglia di non superare i 2A in caso di ventilazione naturale. Altra particolarità del DC/DC è che può funzionare in due modalità: “semplice” e “completa”; spiegheremo tra breve cosa si intende .
RS SWITCH
Il segnale e lo standard dei servocomandi nascono per garantire il controllo proporzionale di utilizzatori come i motori elettrici per il modellismo e i radiomodelli, allo scopo di impostare e mantenere, in questi ultimi, una posizione angolare dell'alberino ben definita. Vi sono però applicazioni in cui sarebbe auspicabile il comando on/off impulsivo o stabile, per attivare o disattivare un relé, alimentare e spegnere un circuito e via di seguito; ad esempio, nel modellismo dinamico permetterebbe di accendere le luci di bordo o di estrarre e ritrarre i carrelli di un aeromodello. Il comando on/off poco si concilia con quello proporzionale dei comuni trasmettitori da modellismo, giacché richiede la semplice presenza o assenza di un segnale codificato, invece della variazione della larghezza di un impulso. Ma è possibile, con un piccolo accorgimento, utilizzare un’unità di radiocomando proporzionale per attivare utilizzatori in modalità on/off: si tratta in pratica di stabilire che fino a un certo livello (valore) del segnale l’utilizzatore resti a riposo e che venga attivato oltre, o viceversa. In questo articolo vi spiegheremo come farlo, proponendovi un semplicissimo circuito che realizza la funzione desiderata.
Raspberry Pi 3 senza SD Card
Nel passato abbiamo presentato numerosi progetti che potevano trovare impiego continuativo in ambiente domestico, se non addirittura industriale. Si va dai sistemi di domotica, ai sistemi di controllo luci o impianti per mezzo di relè, ai media server, ai nas, ai sistemi di gestione delle stampanti 3D. Abbiamo anche presentato sistemi di backup “intelligenti” con batteria tampone, in grado di gestire in modo controllato la caduta dell’alimentazione principale. In ogni caso abbiamo sempre sottolineato come il principale punto debole dell’architettura Raspberry Pi fosse la micro SD Card, o meglio la tecnologia di costruzione delle SD Card stesse. Pur se migliorate notevolmente nel tempo, la principale vulnerabilità delle SD Card sta nel limite massimo di scritture che queste possono sopportare. Un tempo si trattava di numeri attorno alle 100.000 scritture. Un limite più che sufficiente se le SD Card sono utilizzate in una macchina fotografica, ma raggiungibile in tempi abbastanza brevi in caso di utilizzo in un microcomputer e magari con un’applicazione database di acquisizione dati, che aggiorna frequentemente lo stato del sistema sotto controllo e, tipicamente, tende a sovrascrive i dati sempre nelle stessse locazioni della memoria della SD Card. Chi scrive ha sperimentato “durate” delle vecchie SD Card anche di una sola settimana. In genere dopo qualche mese di utilizzo continuo si presentavano i problemi.
Piranha: la Fishino aggressiva!
Poco più di un anno fa abbiamo presentato la nostra prima scheda Arduino-like a 32 bit, chiamata Fishino32 (fascicoli n° 209 e 210) e caratterizzata dal formato della diffusissima Arduino UNO (ma anche della Fishino UNO), però equipaggiata con un microcontrollore a 32 bit capace di prestazioni eccezionali, se paragonate alla media delle schede di prototipazione del genere. Da parecchio tempo avevamo pronta anche la sua “sorellina minore”, della quale abbiamo posticipato la pubblicazione per motivi di tempo e di sviluppo delle librerie a 32 bit (che si sono rivelate piuttosto impegnative...) ma ora è giunto il momento di metterla sotto ai riflettori: la scheda è la piccola “Piranha”, un nome che è tutto un programma ed evidenzia la connotazione aggressiva, sul piano delle prestazioni. La scheda dispone infatti dello stesso microcontroller della Fishino32, ossia un PIC32MX con core MIPS, 128 kB di RAM e 512 kB di Flash, oltre ad un clock di ben 120 MHz, ma con le stesse dimensioni dell’Arduino MKR1000, ovvero con fattore di forma di poco superiore a quello della Arduino Nano e, come lunghezza, inferiore alla Fishino GUPPY, pur disponendo di un’invidiabile dotazione di periferiche incorporate. Abbiamo quindi a che fare con una scheda dotata di una potenza di calcolo notevole, però collocabile, in virtù del ridotto ingombro, quasi ovunque.
L'ambiente MikroE
Se ricordate, nella quinta puntata di questo corso dedicato all’ambiente mikroE, abbiamo analizzato i display LCD alfanumerici, e abbiamo visto come questi siano basati su un controller standard (il controller Hitachi HD44780) che costituisce uno standard de-facto per questa categoria di display. Se da un lato i display alfanumerici possono risultare molto pratici in alcune applicazioni per la loro semplicità di utilizzo, in molti casi non sono sufficienti per la realizzazione di interfacce grafiche complesse, specialmente se risulta necessario realizzare pulsanti, checkbox o altri elementi grafici e se si rende necessario il supporto del touch-screen. In questi ultimi casi si deve ricorrere a display LCD grafici (denominati solitamente GLCD, ossia Graphic LCD) che sono decisamente più complessi da gestire; fortunatamente ci vengono incontro alcuni tool di progettazione che semplificano lo sviluppo di interfacce grafiche basate su GLCD. Nelle prossime pagine ci occuperemo di come svolgere tale compito, iniziando dal descrivere i tipici controller integrati nei display grafici a cristalli liquidi. Partiamo con la Fig. 1, nella quale è riportato un tipico esemplare di display LCD grafico .
 
 
   
 
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