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DETTAGLI RIVISTA N. 217 - Luglio/Agosto 2017
   
(continua da home page)
Ethernet relè board
... diventare interattivi coordinandosi tra di loro e interagendo con l’utente; acquisiscono intelligenza e grazie al collegamento ad Internet consentono di condividere i dati generati con un utente o un’altra scheda collocata anche in un altro continente. Tuttavia, in questo scenario il termine “intelligenza” è a volte abusato. Spesso l’IoT ingloba non solo articoli elettronici capaci di prendere decisioni autonome al fine di semplificarci la routine quotidiana, ma anche quella vastità di prodotti che un tempo erano stand-alone. Per fare questo è sufficiente dotare i nostri vecchi dispositivi di un collegamento Internet. Il progetto che presentiamo in questo articolo vuole assolvere a tale compito creando, tramite opportuni collegamenti, la possibilità di controllare in remoto il proprio cancello, l’acquario di casa, la luce del giardino, l’impianto di irrigazione e così via con numerosi esempi. Si tratta di una scheda a relé controllata via ethernet, che può essere impiegata come attuatore per controllare direttamente carichi alimentati a 220V, per comandare segnali digitali tra 0V ÷ 5V oppure per poter leggere lo stato di ingressi digitali o analogici; il tutto da remoto, tramite una LAN affacciata ad Internet.
Itty Bitty City, dai vita alle tue creazioni
Sempre più l’elettronica e la programmazione vengono accostate al mondo della scuola e avvicinate agli studenti, negli ultimi anni anche a quelli più giovani, con la convinzione che questo ridurrà i tempi della formazione su quelle che sono ormai considerate le materie trainanti del futuro; convinzione suffragata dal fatto che ormai l’elettronica ed ancor più quella programmabile sono dappertutto. In quest’ottica sono nati linguaggi di programmazine come Scratch e kit didattici sempre più accattivanti come ad esempio Itty Bitty City, un kit di mCookie per otto esperimenti, capace di trasformare tante idee in applicazioni concrete e dare spazio alla creatività. Ogni aspetto di questo prodotto è pensato per chiunque desideri avvicinarsi al mondo dell’elettronica e vuole impararla in maniera semplice ed intituiva come, ad esempio, bambini interessati a questo campo, dato che permette di acquisire fondamentali conoscenze su Arduino e sul suo funzionamento per il controllo di hardware (sensori e dispositivi di vario tipo), diventando subito operativi. Un altro punto a favore di Itty Bitty City è che possiamo costruire progetti elettronici senza dover effettuare cablaggi né prendere in mano il saldatore, quindi senza correre alcun rischio, compreso quello di “prendere la scossa”. Tutti i progetti proposti si assemblano mettendo insieme i blocchi funzionali che li compongono, che hanno aspetto e fattore di forma (compreso il sistema di aggancio) dei popolari mattoncini LEGO; l’incastro realizza sia l’assemblaggio meccanico sia i collegamenti elettrici necessari, in virtù dell’appropriato posizionamento dei contatti. Speciali blocchi sono i Moduli, ognuno con differenti funzioni, applicabili tramite semplice impilamento magnetico e collegabili elettricamente tra loro tramite contatti a molla, che permettono di stabilire la connessione a pressione. Il tutto è infine gestito tramite una modifica del software base Arduino, chiamata ArduinoIDE v1.6.7, che contiene una serie di librerie compatibili con i moduli forniti.
Selettore per alimentatore a 3 uscite
In conclusione dell’articolo dell’alimentatore da laboratorio, se ricordate accennammo alla possibilità di impostare la tensione dell’uscita selezionabile VOUT1, invece che con il commutatore rotativo, attraverso un pannello di controllo. Ebbene, è arrivato il momento di presentarlo. Si tratta di realizzare un commutatore elettronico che ci permetta di attivare delle uscite open collector con due pulsanti, uno per far salire la tensione e uno per abbassarla, da collegare all’alimentatore tramite appositi connettori. Per quanto semplice e realizzabile con logica cablata, il circuito è stato basato su un microcontrollore: si tratta di un “piccolo” Atmel siglato ATTiny13A (datasheet all’indirizzo www.atmel.com/images/doc8126.pdf), che dispone di soli 8 piedini (di cui tre riservati che sono Vcc, GND e RESET) e ingombra pochissimo. L’utilizzo del micro è stato voluto per darci l’occasione di fare un po’ di didattica sull’utilizzo di questa classe di chip attraverso la realizzazione di un’applicazione pratica.
Photofish Digital Frame WiFi
Conoscerete probabilmente le “cornici digitali”, meglio note come “digital frame”, ossia quei dispositivi multimediali che sembrano un quadretto e che possono riprodurre una serie di fotografie presenti su un supporto come SD-Card o Pen Drive USB in varie modalità: ad esempio la sequenza ciclica con eventuali effetti video. Questi dispositivi, che nelle versioni più avanzate possono riprodurre anche filmati, sono limitate dal fatto che possono attingere solamente a un supporto di memoria permanente locale. Partendo da questa considerazione e guardandoci intorno, abbiamo voluto creare qualcosa di simile, però svincolato dai limiti della memoria locale; come scoprirete, il progetto descritto in queste pagine è sostanzialmente una digital frame con una marcia in più, perché capace di caricare e visualizzare contenuti attraverso la connettività WiFi fornita dalle nostre schede Fishino e mostrarli sfruttando le potenzialità dei nuovi modelli a 32 bit.
Radiocomando Long Range
Tra le tecnologie per la trasmissione via radio a grande distanza ma con basso consumo energetico, una su cui abbiamo focalizzato la nostra attenzione è quella chiamata LoRa (Long Range) proposta dalla Semtech (www.semtech.com) con un prodotto basato su di essa, qualche tempo fa (nei fascicoli 199, 200 e 201) abbiamo progettato e presentato uno shield per Arduino in grado di dotare la stessa della tecnologia LoRa. Si trattava, allora, di un progetto basato sull’integrato SX1278 della Semtech (o l’equivalente RFM98) che può essere utilizzato in vari modi:

• da ricetrasmettitore a banda stretta per la classica trasmissione di dati a modulazione di ampiezza (OOK);
• come un classico ricetrasmettitore dati a modulazione di frequenza (FSK), sempre a banda stretta;
• da ricetrasmettitore LoRa, ovvero con tecnologia a “Spread Spectrum”. Il modulo radio da noi utilizzato (SX1278) è la versione con frequenza base impostabile fino a 525 MHz (destinata tipicamente all’utilizzo a 433÷434 MHz) mentre quello utilizzato, per esempio, nella rete LoraWAN (come l’SX1276) lavora alla frequenza di 868 MHz. Nel primo articolo (fascicolo n° 199) abbiamo verificato la flessibilità del circuito, utilizzandolo come trasmettitore in modalità OOK per comandare le prese radiocontrollate prodotte da Avidsen o Velleman.
Sfasatore per amplificatore a ponte
Esistono, in elettronica, varie configurazioni per gli amplificatori di potenza allo stato solido e tra queste una molto interessante è quella a ponte, cosiddetta perché lo stadio di uscita è strutturato come un ponte ad H, che è la stessa tipologia di circuito che troviamo nei driver per motori passo-passo e a spazzole con inversione del verso di rotazione. Nella configurazione a ponte, si utilizzano due amplificatori identici pilotati in controfase, collegando l’altoparlante tra le uscite positive dei due, quindi sollevato dalla massa di riferimento, che resta comunque in comune tra i due circuiti; per effetto di ciò, in regime sinusoidale quando l’uscita di un amplificatore presenta la semionda positiva l’altra fornisce la negativa e viceversa all’inversione di polarità. Il vantaggio di questa configurazione è che a parità di tensione di alimentazione si ottiene, sull’altoparlante, un’escursione della tensione d’uscita quasi doppia rispetto all’utilizzo di un solo amplificatore (soluzione single-ended) collegando l’altoparlante tra l’uscita positiva e la massa, dato che il carico riceve simultaneamente le due tensioni. Il difetto dell’amplificatore a ponte è che la circuitazione richiesta per realizzarlo è più complessa e costosa (perché l’amplificatore è composto da due amplificatori single-ended) oltre a richiedere uno sfasatore che ricavi il segnale in controfase. Inoltre, essendoci in serie al carico due stadi finali che lavorano simultaneamente e attraversati dalla stessa corrente, le perdite di potenza sono doppie a parità di corrente nel carico, rispetto a un amplificatore single-ended che eroghi la stessa potenza.
Dosatore elettronico
In questi anni in cui molti identificano l’elettronica con Arduino, proporre circuiti a microcontrollore che non rientrino nella sfera della popolare piattaforma di prototipazione nata a Ivrea potrebbe creare un po’ di disorientamento; eppure ogni tanto fa bene ritornare ai circuiti tradizionali o comunque far vedere che si possono realizzare altri tipi di schede di prototipazione ugualmente pratici e versatili, con cui realizzare sistemi come controllori di velocità per diversi motori, sensori di luce, temperatura, umidità e molti altri progetti che utilizzano sensori, attuatori e comunicazione con altri dispositivi. Grazie ad una base software è possibile sviluppare programmi per connettere, a questo hardware, più o meno qualsiasi dispositivo elettronico, computer, sensori, display o attuatori. Anche la piattaforma proposta fa parte di un progetto open source, quindi è possibile trovare sul sito di Elettronica In i circuiti, i componenti e addirittura il codice per realizzarla da soli. Con la piattaforma abbiamo realizzato una bilancia di precisione in grado di indicare su un display quando è stata raggiunta la dose preimpostata, utile anche per preparare confezioni di componenti elettronici e minuterie, viti ecc.
Tutorial CapTIvate
Nella prima puntata di questo tutorial abbiamo avuto modo di introdurre la nuova tecnologia di touch-sensing CapTIvate, partendo dai sensori che impiega e procedendo con l’elettronica di controllo, fino ad arrivare alle sue applicazioni. Ci siamo quindi addentrati nell’esposizione del kit di sviluppo MSP CapTIvate MCU messo da Texas Instruments a disposizione degli sviluppatori che vogliono lavorare con la suddetta tecnologia. In questa puntata proseguiamo la carrellata su CapTIvate imparando a utilizzare il toolkit attraverso la realizzazione della nostra prima applicazione. Per utilizzare il kit di sviluppo bisogna innanzitutto:


• scaricare ed installare il software CapTIvate Design Center, disponibile all’indirizzo web ti.com/captivatedesigncenter, oppure come parte dell’MSPWare;
• installare e aggiornare l’IDE - Code Composer Studio, o in alternativa lo IAR Workbench;
• iniziare con la demo collegando i componenti.
Sensore di fulmini
I centri meteorologici effettuano il monitoraggio, oltre che dei parametri atmosferici allo scopo di stimare la probabilità di precipitazioni e la loro consistenza, anche dei temporali e dei fenomeni elettrostatici loro correlati, come i fulmini. In alcune nazioni esposte a consistenti fenomeni elettrici atmosferici e ai rischi che comportano, tale attività assume particolare rilievo. Senza scomodare la cinematografia, che non ci ha fatto mancare lungometraggi del genere catastrofico con fulmini “assassini”, possiamo comprendere come le saette che vediamo solcare il cielo o abbattersi al suolo possano essere pericolose, per l’energia notevole che possono cedere precipitando dal cielo (dove si formano) a terra, su edifici, alberi e purtroppo anche sull’uomo. Una pericolosità che diviene ancora maggiore in quelle aree dove possono verificarsi fulmini quasi a ciel sereno, ovvero in maniera inaspettata. Senza contare i danni che i fulmini caduti vicino alle linee di distribuzione elettrica e di telecomunicazioni causano, sotto forma di sovratensioni indotte, agli apparati elettrici e soprattutto elettronici.
L'ambiente MikroE
Nella precedente puntata abbiamo iniziato a prendere confidenza con l’ambiente di sviluppo MikroC, presentandone l’interfaccia e realizzando i primi semplici esempi usando una delle periferiche di base dei PIC18: il General Purpose Input and Output (GPIO). In questa terza puntata continuiamo ad analizzare le periferiche di base, spostando la nostra attenzione sui timer e sugli interrupt. I timer sono delle periferiche deputate al conteggio e vengono utilizzati in moltissime applicazioni; gli interrupt, invece, sono una serie di segnali asincroni presenti all’interno delle architetture embedded, collegati a diverse periferiche, che fanno capo ad un controller hardware in grado di modificare il flusso di esecuzione del programma, facendo saltare a una certa locazione di memoria il program counter al verificarsi di un determinato evento. Utilizzando gli interrupt è possibile scrivere una sezione di codice che si occupi di “servire”, in maniera asincrona rispetto al flusso di esecuzione, determinate situazioni, come ad esempio l’arrivo di un dato sulla seriale o l’overflow di un timer.
 
 
   
 
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