L'elettronica di Arduino nelle scuole

Perché bisognerebbe insegnare l'elettronica in tutte le scuole e incoraggiare gli studenti a costruire oggetti interattivi con schede come Arduino?
Sono convinto che la cultura passiva e strutturata sarà sempre più rifiutata dai giovani. Questo perché l'approfondimento culturale sarà sempre più finalizzato alle necessità del momento, quindi limitato nel tempo e fruito attraverso la Rete che dispone di contenuti per tutte le esigenze. Questo scenario potrebbe essere la morte della Scuola, almeno per come la conosciamo adesso. Una via di uscita potrebbe essere l'educazione alla creatività, nel senso più esteso del termine. Voglio dire che la Scuola potrebbe stimolare gli studenti a creare non solo con la mente (la composizione letteraria) ma anche con le mani. L'elettronica facilitata con strumenti come Arduino (ma ne esistono altri simili) consente di estendere di molto il campo delle vecchie "applicazioni tecniche", materia che come sappiamo viene limitata solo ad alcune classi e lasciata alla buona volontà dell'insegnante.
A tutti i livelli, partendo dalla secondaria inferiore, è possibile introdurre i ragazzi all'elettronica di Arduino, in modo tale che l'obiettivo di costruire un oggetto interattivo sia il motore per approfondire gli argomenti via via più complessi.

Un Convegno per cambiare Milano. Il volontariato al servizio della città

CISE2007 e GREEM a Convegno assieme ai rappresentanti delle istituzioni cittadine. Il 30 novembre 2013, presso l'Acquario civico di Milano, verrà presentato il progetto ARETHA, come opportunità di fare cose concrete che hanno a che fare con la scienza, i giovani, la solidarietà e il lavoro di gruppo che attraversa le generazioni.
Tutte le informazioni su www.meteoenergia.it/aretha/index_aretha.htm

I tre pezzi di base del GPS funzionano!!

Sono riuscito a far funzionare il modulo GPS assieme ad Arduino, alla bussola elettronica LSM303 e al display a colori della Sparkfun. Infatti prima di andare avanti con il progetto, volevo essere sicuro che tutti i collegamenti tra questi moduli non si disturbassero a vicenda. Invece sembra proprio che i vari pezzi di hardware funzionino. Come si vede dalla figura, il modulo GPS rileva le coordinate geografiche e le spedisce al display (assieme all'altezza e altri parametri legati ai satelliti). La bussola elettronica, che è compensata rispetto ad eventuali sue rotazioni, invia a sua volta al display  la direzione rispetto al N.

Esperimenti con il GPS fai da te

Tutti hanno sentito parlare almeno una volta del sistema GPS, quello cioè alla base dei navigatori che abbiamo in auto. Pochi sanno però come funziona e come è possibile costruirsi dispositivi che realizzino altre funzioni, meno commerciali e più orientate ai nostri hobby. Per questo motivo ho iniziato a fare alcuni esperimenti con lo shield GPS venduto da Adafruit Industries accoppiato con la board Arduino UNO. Il ricevitore GPS incorporato nello Shield ci permette di elaborare i dati grezzi prodotti dal sistema dei satelliti GPS. La libreria di programmi, fornita free da Adafruit, facilita il compito di interpretazione di questi dati. In poche parole la scheda è in grado di fornire ogni secondo i seguenti dati principali:
latitudine, longitudine, altezza s.l.m., data/ora, velocità, tutto relativo alla posizione della scheda stessa.  Inoltre la scheda è in grado di memorizzare su micro SD card tutti i dati, che possono poi essere letti ed elaborati con un normale foglio excel.
Il mio primo esperimento, dopo aver perso un po' di tempo con il software di esempio fornito dalla ditta, è stato quello di fare un giro con la mia auto intorno a casa, portandomi dietro il GPS alimentato da una batteria e con la sua antenna per esterni attaccata al tetto. I dati raccolti mi sono serviti per fare un file excel che ho poi convertito nel formato usato da Google Earth, il KML. Per questa conversione è utilissimo e facile da usare il sito:
earthpoint.us
Una volta ottenuto il file KML, se avete installato il client Google Earth sul vostro PC, non rimane che cliccarci sopra e ottenere questo:

Le prossime cose che cercherò di fare sono:

• accoppiamento di una bussola elettronica compensata per l'inclinazione;
• programma per il calcolo della distanza e direzione dalla posizione corrente ad una pre-impostata.

Misurare la temperatura al sole

Cosa vuol dire misurare la temperatura al sole??
Di solito quello che si vuole misurare è la temperatura dell'aria in un ambiente esposto al sole.
Qualsiasi termometro, elettrico a mercurio o altro, misura la temperatura di se stesso. I termometri sono fatti di materiale solido, che deve assumere la stessa temperatura dell'aria in cui è immerso. Al Sole, però, i corpi solidi, a seconda di come sono fatti, assorbono in minor o maggior misura l'energia radiante proveniente dal Sole, portandosi quindi ad una temperatura che può essere molto diversa da quella dell'aria circostante. Per questo motivo, un qualsiasi sensore di temperatura deve essere schermato dalla radiazione solare affinché si porti alla stessa temperatura dell'aria. Ma anche lo schermo è fatto di materiale solido che assorbe la radiazione solare e quindi può alterare la temperatura dell'aria circostante.
Il problema non è banale. I meteorologi hanno inventato la "capannina" e altre tipologie di schermi. Vedi a questo proposito il mio post http://paolometeo.blogspot.it/2013/02/capannina-meteo-economica.html.
In questo post voglio riportare i risultati di un esperimento realizzato con diversi tipi di schermo applicato a sensori elettronici di temperatura.  Il sensore usato è il noto DS18B20 visibile in figura.  Come si può notare il suo involucro, con cui esce dalla fabbrica è nero. Se esponiamo al Sole questo sensore, senza protezione nè schermo, la sua temperatura può raggiungere valori anche di dieci gradi più alti della temperatura dell'aria, con scarso vento. Il movimento dell'aria attorno al sensore è un fattore che influenza senz'altro la temperatura che esso misura, infatti l'aria in movimento è un buon conduttore di calore, al contrario di quella ferma, e quindi riduce la differenza tra le temperature del sensore e dell'aria.
Un certo miglioramento si ha ricoprendo il sensore con uno strato di silicone bianco, che ha il potere di riflettere la radiazione solare e isolare elettricamente i terminali del chip. Anche così il sensore assorbe una certa quantità di radiazione e inoltre la possibilità di sporcarsi può cambiare drasticamente il potere riflettente del silicone. Uno schermo che faccia ombra al sensore, permettendo al contempo all'aria di circolargli intorno, è quindi l'unica soluzione.
Per certe applicazioni è necessario fare misure di temperatura in spazi ristretti. Quindi anche lo schermo deve essere piccolo.  Una di queste applicazioni è il pannello solare ARETHA 
http://paolometeo.blogspot.it/2013/03/misura-e-controllo-di-un-pannello.html. In questo pannello si è reso necessario misurare la temperatura dell'aria all'interno, sotto la finestra di policarbonato, quindi  sotto i raggi solari.

Questi sono gli ultimi risultati di alcune prove che ho fatto mettendo al sole e all’ombra, tre tipi di schermatura diversi e confrontando le letture con una misura di un termometro ventilato al mercurio, con precisione 0.5 °C.

I tre sensori sono stati esposti al sole con:

S14        un tettuccio in alluminio;

S6          senza niente (sensore ricoperto da silicone
              bianco pulito);

S13        capannina meteo;

Hg          termometro a mercurio ventilato.

All’inizio tutti i sensori sono stati tenuti all’ombra e hanno presentato scarti entro 0,2 °C  tra loro e entro 0.3 con il termometro a mercurio

S14  = 29.7;  S6 = 29.6; S13 = 29.8; Hg = 29.5 

Esposti circa 15 minuti al sole delle ore 15:35, hanno dato i seguenti risultati:
S14 = 31.3; S6 =  32.4; S13= 31.4; Hg = 30.0

Nelle foto qui accanto si vede lo schermo a tettuccio composto da un pezzo di profilato a L sorretto da una bacchetta di legno. Il tutto dipinto di bianco.


In conclusione le temperature del tettuccio in alluminio e della capannina risultano  più vicine tra loro e a quella segnata dal termometro a mercurio, sebbene questa risulti più bassa di 1.4 gradi. La temperatura del sensore senza schermo risulta più alta di 2.4 gradi rispetto al termometro ventilato.  L'esperimento è stato fatto in condizioni di calma di vento.  Una maggiore ventilazione dei sensori potrebbe senz'altro attenuare queste differenze.

PROVA RIUSCITA

Il tappo con finestrella in plexiglass, inserito in un tubo a incastro con guarnizione, ha resistito per 4 giorni immerso nell'acqua senza che entrasse una molecola!!

Contenitori ermetici per circuiti UNDERWATER

Quali contenitori per i nostri circuiti che devono stare all'aperto o addirittura sott'acqua?

Sulla scia delle mie idee sul monitoraggio ambientale, come da post precedenti, un problema da risolvere è quello di impiegare contenitori di basso costo che proteggano i circuiti dall'acqua. Qui accanto si vede una realizzazione di prova ottenuta con tubi di scarico in PVC, disponibili in vari diametri e varie forme a prezzi molto bassi. Ogni elemento dispone di guarnizione in gomma  che assicura una buona tenuta quando i pezzi vengono inseriti uno nell'altro ad incastro.

La forma che ho costruito, dovrebbe servirmi per ospitare uno strumento per la misura della torbidità dell'acqua. I tappi messi alle estremità del "3" dovrebbero ospitare una finestra in plexiglass in modo da far passare la luce emessa da un led e due fotodiodi che devono misurarla.

Sul tappo viene praticato un foro di circa 12 mm, sopra il quale viene incollata una finestralla di plexiglass di 1 mm di spessore con colla a caldo.
Attualmente sto provando la tenuta idraulica del tappo. Se tiene, passerò alla fase di installazione del led e dei fotodiodi.