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DETTAGLI RIVISTA N. 211 - Dicembre 2016/Gennaio 2017
   
(continua da home page)
Sfera natalizia cambia colore
... Queste sfere possono funzionare in vario modo, a seconda di come vengono alimentate: con il classico intermittente pulsano lentamente, alimentate fisse si accendono costantemente, mentre è possibile far compiere loro dei giochi di luce pilotandole con le apposite centraline, che qualcuno chiama “computer”. In queste pagine vogliamo proporre qualcosa che va oltre, perché si tratta di una sfera luminosa a LED, che però genera in proprio (autonomamente) gli effetti luminosi: un concentrato di tecnologia che utilizza non un diodo luminoso qualsiasi né un RGB, che ormai oggi è la normalità, bensì uno speciale LED RGB che integra un microcontrollore in grado di generare effetti luminosi come la dissolvenza dei colori. Ma andiamo con ordine analizzando lo schema elettrico, peraltro semplicissimo, in quanto si riduce a pochissimi componenti.
RaspiLight
L'inverno è alle porte, la stagione fredda è arrivata e che cosa c’è di meglio di guardare un film davanti alla TV, sotto una coperta calda? E visto che ci siamo, una volta creato l’ambiente ottimale, perché non godersi la visione nel migliore dei modi, aiutati dalla tecnologia? Ebbene, il progetto descritto in questo articolo nasce con l’obiettivo di dare una marcia in più a tutte le moderne TV a schermo piatto: dai primi modelli alle nuovissime smart TV ricche di interessanti funzionalità. All’inizio degli anni 2000, i laboratori di ricerca e sviluppo della Philips idearono un sistema da loro denominato “Ambilight” che, mediante l’utilizzo di LED RGB applicati sui bordi della TV, permetteva di proiettare sul muro attorno allo schermo i colori corrispondenti ai contenuti video visualizzati in quell’istante. Questa tecnologia permetteva di attenuare il salto di luminosità tra l’immagine proposta dalla TV e il muro circostante, eliminare alcuni fastidiosi riflessi e aiutare lo spettatore a visualizzare maggiori dettagli dell’immagine trasmessa; in principio vi era una traccia separata per gestire le informazioni sul colore dei LED nella pellicola, ma in questo modo, ogni casa cinematografica avrebbe dovuto aggiungere le tracce ad ogni pellicola in fase di produzione: la seconda versione di Ambilight, prelevava le informazioni del colore direttamente dal video sullo schermo, in tempo reale. I bordi dello schermo sono suddivisi in settori logici, ad ogni settore è associato uno specifico LED e, facendo la media del colore dei pixel, si trova il colore da impostare affinché sia riprodotto dai LED; questa operazione viene ripetuta per tutti i LED montati sulla TV e il tutto viene riprodotto centinaia di volte al secondo per dare sincronismo e la massima fluidità ai colori che vengono proiettati attorno alla TV. Con RaspiLight è possibile ricreare questa tecnologia e applicarla a qualsiasi TV a schermo piatto, ma non solo: anche quando la TV è spenta il sistema si può controllare tramite app Android e iOS per creare effetti luminosi statici o dinamici e rendere la TV un punto luce animato rispetto a un semplice arredo luminoso.
Pedale multifunzione
Non è passato molto tempo da quando abbiamo pubblicato l’amplificatore domestico per chitarra (Elettronica In n° 209) e l’effetto tremolo (fascicolo n° 208), che vogliamo tornare sull’argomento tanto caro ai nostri lettori musicisti strimpellatori di corde. Si tratta di un nuovo “pedale” (ossia un effetto azionabile col piede...) che integra varie funzioni: un distorsore fuzz simmetrico e asimmetrico, oltre che un Drive e un controllo di tonalità. Il fuzz è un tipo di distorsore a cimatura (clipping) delle creste del segnale, ossia della cresta positiva e di quella negativa, ma in questo effetto lo proponiamo sia in questa versione, sia in versione a cimatura di una sola semionda; ne derivano due diversi effetti sonori che alterano il suono delle corde della chitarra in maniera differente (uno in prima armonica e l’altro in seconda). Il controllo di tonalità è il classico effetto che corregge la curva di risposta del segnale rinforzando o indebolendo i bassi e gli acuti, solo che a differenza di quello implementato nei preamplificatori hi-fi, ha un solo controllo, quindi se aumenta le basse frequenze attenua le alte (rende il suono più cupo e grave) e viceversa. Quanto al Drive, è un effetto simile al Gain: entrambi regolano la distorsione dell’amplificatore che segue il pedale, quindi possono essere considerati la stessa cosa. L’effetto del Drive sostanzialmente consiste in un’amplificazione supplementare che può elevare il livello dell’audio della chitarra, tanto da far distorcere l’amplificatore già all’ingresso (o l’ingresso del mixer utilizzato in regìa). Per questo aumentando il Drive, oltre a un aumento di volume si ottiene un aumento della distorsione, quindi se non si inserisce il Fuzz si regola il livello audio, mentre con il distorsore inserito si abbassa o si alza il livello dell’audio della chitarra che innesca la distorsione. Capirete meglio il concetto tra breve, quando analizzeremo lo schema elettrico del circuito. Per ora considerate che tipicamente un distorsore distorce nello stadio d’uscita, mentre con il Drive si mira a saturare già lo stadio d’ingresso.
Controller CNC su USB
Nel fascicolo di novembre avete avuto modo di conoscere e valutare la nostra nuova fresa CNC dotata di elettromandrino a 9.000 giri, disponibile in kit di montaggio e dotata di telaio in PVC compatto; questa macchina, che si distingue per l’ottimo rapporto qualità/prezzo, come si addice a una CNC per uso hobbistico, è stata pensata principalmente per incidere targhette (tipo cassetta della posta, citofono, porta) e particolari in plastica (anche in POM, tra cui il Delrin); poi sicuramente ci si lavora il legno e, ma senza esagerare, ci si può incidere (ma a bassa profondità) targhette in alluminio. In questo articolo vi facciamo vedere come impiegarla per incidere i circuiti stampati utilizzando, però, un software open source per il controllo e una raffinata soluzione hardware che ci consente di gestirla via USB da PC che non dispongono della parallela. Come la gran parte delle CNC, anche la nostra (presentata nel fascicolo n° 210) dispone di una scheda di controllo dei tre assi interfacciata su porta parallela, per poter essere pilotata con software tipo Mach 3, che converte il G-code in impulsi prodotti direttamente sulla parallela. Siccome molti PC desktop e tutti i portatili non hanno più la parallela, abbiamo pensato a una soluzione che vi descriveremo in queste pagine, che consente il pilotaggio direttamente da USB, quindi con tutti i computer moderni. Si tratta di un’apposita scheda che abbiamo realizzato perché per gestire la CNC da USB non è sufficiente utilizzare un convertitore USB/parallelo tradizionale; infatti, siccome i dati verrebbero inviati su una LPT virtuale e in forma seriale (visto che l’USb è seriale), sarebbero poi ricostituiti in forma parallela con un certo ritardo, o peggio, con ritardi non uguali tra i bit, il che porterebbe ad avere sui tre assi movimenti non perfettamente sincronizzati e quindi errori nella lavorazione del pezzo.
Conoscere i regolatori LDO
Avete avuto modo di vedere, e speriamo di provare, il nostro sistema modulare per visualizzatori a matrice di LED RGB pubblicato nei fascicoli di settembre e ottobre scorsi: LED Matrix, così si chiama, è una soluzione basata su matrici di LED RGB facilmente reperibili a buon mercato perché nate per il mondo dei Maker, che gestiamo tramite una scheda controller omonima, estremamente potente in quanto basata su un FPGA Spartan 6 della Xilinx, che non è limitata alla gestione delle matrici che avete visto utilizzate negli articoli apparsi nei predetti fascicoli, ma che, con opportuni firmware (bitstream, visto che stiamo parlando di FPGA...) può pilotare display di dimensioni maggiori o svolgere altri compiti che avremo modo di descrivere nei fascicoli futuri di Elettronica In. L’applicazione proposta in settembre e ottobre scorsi riguarda la visualizzazione su matrici da 32x32, 64x32 o 128x32 pixel (LED) ed è basata su un firmware libero (gratuito) fornito con la scheda; ma esistono anche estensioni, diciamo “commerciali” della scheda LED Matrix, basate su un firmware per uso professionale (ma a pagamento) che consentono ad esempio di gestire matrici di dimensioni maggiori e di farlo anche autonomamente dal PC, in modalità stand-alone. Quest’ultima è particolarmente apprezzabile quando si debba installare il display in un luogo dove è scomodo accedere o comunque dove debba lavorare riproducendo sempre la stessa animazione. In queste pagine descriveremo proprio la sezione SD-Card che sinora abbiamo tralasciato nell’analisi dello schema elettrico fatta nel fascicolo di settembre e quella che consente il “cascading” necessario al pilotaggio di matrici molto estese. Ma andiamo con ordine e occupiamoci della prima variante, che è appunto quella per il controllo di display di dimensioni maggiori di quelle consentite dalla versione libera della scheda.
Alimentatore da banco
Chiunque abbia dedicato anche solo qualche ora all’hobby dell’elettronica, sa benissimo che ci sono tre strumenti di cui non si può fare assolutamente a meno: un saldatore, un tester e un alimentatore da banco. I primi due ormai sono commercializzati sotto forma di prodotti finiti disponibili in infiniti modelli e con prezzi per tutte le tasche, davvero bassi se paragonati alla qualità offerta; quindi non ha senso proporne la realizzazione. L’alimentatore, invece, è qualcosa che ben si presta all’autocostruzione, peraltro ancor oggi sensata perché spesso deve poter sopperire ad ogni esigenza che si verrà a creare nel tempo, quindi non sempre ci si può affidare a prodotti standard. Per questa ragione abbiamo pensato di proporvi il progetto di un alimentatore da laboratorio che vuol essere insieme un’occasione per fare della didattica e una valida proposta per allestire il vostro banco di lavoro personalizzato.
Torpedo: il DC/DC 2.0
Qualche tempo fa vi abbiamo presentato l’alimentatore switching Torpedo, un particolare tipo di DC/DC chiamato SEPIC in grado di fornire 5V da una serie di sorgenti di alimentazione esterne, tra cui una tensione esterna compresa fra 3,5 e 20 volt circa, i 5 volt provenienti da un connettore USB oppure i 3,7 volt forniti da una batteria ai polimeri di litio. Il piccolissimo alimentatore disponeva inoltre di un circuito in grado di caricare la batteria tramite le sorgenti esterne, quando presenti. L’unico vero limite di Torpedo era la corrente in uscita di 800 mA massimi circa, sufficiente per alimentare piccole apparecchiature e/o schede di prototipazione come Arduino e Fishino con qualche shield a bordo, ma non, per esempio, una Raspberry Pi, che richiede correnti intorno ai 2 ampere. Tra l’altro ci è stata fatta notare un’interessante applicazione di tale alimentatore, alla quale non avevamo assolutamente pensato: connettendo sull’ingresso di Torpedo un pannello solare e dotandolo di batteria LiPo si ottiene una fonte di alimentazione praticamente eterna, utilissima per esempio in caso di sensori remoti dove risulta difficoltoso sostituire pile o giungere con i cavi di alimentazione. Quindi una perfetta soluzione di Energy Harvesting.
Sensore acqua bivalente
Come si fa a riconoscere il giusto valore di umidità del terreno o della terra nel vaso di una pianta? L’esperienza sicuramente aiuta, come pure aspettare di vedere quando la pianta inizia a perdere tono e a seccare, ma in questo caso il metodo non sarebbe l’ideale perché potrebbe essere troppo tardi per intervenire, in quanto anche annaffiando la pianta magari non si riuscirebbe più a farla riprendere. Allora possono venire in aiuto quegli strumenti da giardinaggio che indicano l’umidità della terra; strumenti che in queste pagine vogliamo riproporre in chiave elettronica, con un circuito semplicissimo e particolare, in quanto in base all’elemento sensore che gli colleghiamo all’ingresso può svolgere due funzioni: la prima è quella suaccennata, cioè con due punte metalliche conficcate nel terreno andiamo a verificare se la terra è sufficientemente umida; la seconda si basa ancora sul rilevamento dell’acqua, ma in questo caso consiste in un sensore di pioggia (di bagnamento, in generale...) che sfrutta per il rilevamento un circuito stampato ad elettrodi interdigitati. Alla fine il circuito è sempre lo stesso e si basa sul rilevamento di una quantità d’acqua sufficiente, come vedremo nello schema elettrico, a far scattare un circuito a soglia, sfruttando la conducibilità elettrica intrinseca dell’acqua mineralizzata (ossia l’acqua comune, non certo quella distillata, che teoricamente è isolante). La differenza è che nel primo caso ci serve la segnalazione quando c’è poca acqua a unire i contatti e nel secondo quando invece ce n’è più di tanta.
Stella di Natale
All’approssimarsi delle festività di fine anno, in Redazione si cerca sempre questa o quell’idea che possa coniugare la tradizione con l’innovazione, per non cadere nel solito o triviale, pur sempre gradito, gadget da decorazione natalizia che non può mancare sull’albero, su una finestra o sulla porta di casa. Per queste cose, LED RGB e strip luminescenti sono ormai divenute un “must” e quindi non abbiamo potuto esimerci dal proporre un classico delle decorazioni luminose (perché il Natale è festa tanto più se ci sono tante luci, segno di vita e di speranza...) rivisitato in chiave moderna perché affidato ai versatili e prestanti LED Neopixel. Con un certo numero di essi, collegati in fila e gestiti in cascata da una scheda Arduino, abbiamo dato vita a una stella di Natale a 5 punte, che farà bella mostra di sè in cima all’albero o dove altro la vorrete collocare (per esempio sull’uscio di casa). Vediamo dunque di cosa si tratta analizzando lo schema elettrico del circuito, che consta di una parte composta dai LED e della scheda di con-trollo, che nel nostro caso è una Arduino Micro, giusto per minimizzare l’ingombro della stella.
Smart Home System con Fishino
Supponiamo che vogliate realizzare un controllo per le vostre apparecchiature domestiche e che desideriate farlo con una soluzione semplice, modulare e caratterizzata da ampie possibilità di personalizzazione. Supponiamo anche che intendiate averne il controllo da remoto tramite il vostro smartphone, il tutto scrivendo solo poche righe di codice nel linguaggio di programmazione usato da Arduino. Con le nuove tecnologie sull’IOT di certo non mancano i mezzi per farlo e la soluzione al problema è a portata di mano. In queste pagine vedremo come trasformare il vostro intento in realtà, sfruttando la scheda Fishino UNO, progettata e realizzata in Italia, che integra tutte le funzionalità di una scheda Arduino UNO alle quali aggiunge un lettore di schede microSD, un RTC ed un modulo WiFi basato sull’integrato ESP8266. Tale scheda è adatta a realizzare dispositivi domotici, grazie alla comunicazione WiFi configurabile di cui dispone, che permette una facile interazione con dispositivi remoti.
Riconoscitore di targhe per cancelli automatici
Tutti avete probabilmente oltrepassato un cancello automatico, magari a casa, al lavoro o in un luogo aperto al pubblico e sapete che di norma l’apertura e la chiusura si comandano tramite un telecomando o un badge. Avete mai pensato, invece, di veder aprire il cancello senza che alcuno prema tasti, avvicini badge o compia alcuna azione manuale? Quanto sarebbe comodo arrivare davanti al cancello con la propria automobile e vederlo aprirsi perché ci ha riconosciuto? Ebbene, può essere realtà, perché il sistema che vi presentiamo in queste pagine ha esattamente tale obiettivo, ovvero quello di rilevare e riconoscere la targa di un veicolo e, nel caso essa sia tra quelle autorizzate all’ingresso, comandare l’apertura del cancello motorizzato. A questo scopo ci viene in aiuto la visione artificiale, ossia l’insieme dei processi atti ad acquisire, registrare ed elaborare le immagini; si tratta di una tecnologia molto utilizzata anche in campo industriale in abbinamento con la robotica e fino a poco tempo fa era impossibile pensarla applicata in realizzazioni civili e hobbistiche.
Tutorial QT: istruzioni per l'uso
Abbiamo conosciuto le librerie Qt e i tool di sviluppo che ci servono per realizzare la nostra app e con essi abbiamo costruito quello che abbiamo definito lo “scheletro” della nostra applicazione per il controllo da smartphone Android (o da PC con installato Windows), tramite link WiFi e la scheda Fishino di un modulo RGBW Colibrì. Nella seconda puntata di questo tutorial abbiamo anche spiegato come creare l’interfaccia grafica, che abbiamo costruito insieme e che per il momento è inattiva e naturalmente potrà funzionare solo dopo che avremo scritto il codice per “animarla”; abbiamo anche introdotto il sistema signal-slot, dove ogni widget (elemento grafico) è in grado di generare diversi tipi di eventi (signals) a seconda delle interazioni dell’utente (tali segnali possono essere connessi a pezzi di codice C++, chiamati slot, come un’azione viene correlata al codice che la deve gestire). In questa puntata conclusiva del nostro corso completiamo il nostro lavoro, mettendo mano al codice e scrivendo le parti mancanti nei file Colibri.h e Colibri.cpp accennati nella puntata precedente; ma prima di farlo aggiungiamo il modulo network al file del progetto, visto che avremo bisogno dei componenti per accedere ai socket UDP; il Listato 1 mostra il contenuto del file Colibri.pro al quale abbiamo aggiunto la sola parola network dopo QT +=.
 
 
   
 
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