Sensori analogici e digitali per la misura di

Presentazione sul tema: "Sensori analogici e digitali per la misura di"— Transcript della presentazione:

1 Sensori analogici e digitali per la misura di
grandezze fisiche

2 Misure tradizionali di grandezze fisiche nell’ambito della fisica generale
Esempi di misure di grandezze fisiche con strumentazione tradizionale: - Misure di tensione e corrente (voltmetri, amperometri,..) - Misure di intensità luminosa (fotoresistenze, cellule fotoelettriche,…) - Misure di forza (dinamometri,..) - Misure di pressione (barometri,…) Caratteristiche usuali di queste misure: - Grandezze lentamente variabili nel tempo o costanti - Misure singole o in numero limitato - Intervalli di tempo lunghi tra una misura e l’altra - Memorizzazione «manuale» delle misure - …

3 Sensori analogici e digitali per la misura di grandezze fisiche
Necessità di utilizzare tecniche di misura differenti se: - Grandezze fisiche variabili velocemente nel tempo - Numero di misure molto elevato da effettuare - Campionamento frequente della grandezza in esame - Opportunità di conservare le misure su file - Opportunità di effettuare analisi «on-line» - … Soluzione utilizzabile: Uso di sensori (analogici o digitali), con opportuni sistemi di acquisizione dati (hardware + software)

4 Uno dei primi esempi di sistemi modulari di acquisizione dati da sensori
Sistema commercializzato dalla PASCO per applicazioni didattiche (inizio anni 2000). Costituito da: - Interfaccia (vari modelli..) - Collezione di sensori (analogico o digitali) per varie grandezze - Software di acquisizione e analisi Librerie di esperimenti didattici (centinaia…) per le più svariate applicazioni

5 Uno dei primi esempi di sistemi modulari di acquisizione dati da sensori: il sistema PASCO
LG

6 Uno dei primi esempi di sistemi modulari di acquisizione dati da sensori
LG

7 Le interfacce Interfaccia PASCO 750 Interfaccia PASCO 500

8 Sensori analogici e digitali
Sensore: Trasduttore capace di trasformare una grandezza fisica in un opportuno valore di tensione, corrente, … Analogico: Se la tensione/corrente varia con continuità in relazione alla variazione della grandezza fisica. Esempio: una fotoresistenza varia in relazione alla intensità luminosa Digitale: Se l’uscita assume solo pochi valori discreti (nel caso più semplice solo 2) un contatore di impulsi

9 Esempi di sensori analogici
Sensore di forza Sensore di pressione atmosferica Sensore di intensità luminosa

10 Esempi di sensori analogici
E tanti altri… Campo magnetico pH Carica elettrica Accelerazione Umidità

11 Esempi di sensori digitali
Sensore a fototraguardo Il fascetto luminoso può essere interrotto o meno dal passaggio di un oggetto

12 Esempi di sensori digitali
Sensore di posizione Un impulso ad ultrasuoni viene inviato e ricevuto o meno (0/1) dal sensore, fino a circa 100 volte al secondo

13 Esempi di sensori digitali
Sensore di moto rotatorio Il moto rotatorio di una puleggia viene codificato nell’informazione angolare.

14 Il software di acquisizione dati
Il software di acquisizione deve consentire: - Scelta dei sensori da utilizzare - Opzioni di campionamento e raccolta dati - Modalità di visualizzazione dei risultati - Possibilità di salvare ed esportare i dati - Eventuali analisi grafiche e/o numeriche Software originale fornito dalla PASCO: Science Workshop - Distribuzione libera - Utilizzabile sotto Windows ( fino a XP) Software più recenti della stessa Casa: Data Studio,.. - Versioni utilizzabili anche con Windows 7, Mac,.. - Versione di prova o «Light»,…

15 Il software di acquisizione Science Workshop
Indicatori numerici … o analogici Gestione interfaccia, sensori e acquisizione Grafici delle grandezze acquisite o derivate Trasformata di Fourier Tabelle con possibilità di esportare i dati

16 Collegamento diretto di sensori al PC
Soluzioni più recenti della PASCO Sensori collegabili direttamente alla porta USB Software di acquisizione Data Studio

17 Il software Data Studio

18 Altre soluzioni commerciali
Soluzioni similari sono prodotte oggi anche da altre Case: - PASCO ( - Vernier ( - 3B Scientific ( - Phywe ( - e molte altre…

19 Altre soluzioni commerciali
- Sensori molto simili tra loro - Soluzioni differenti nel sistema di acquisizione - Interfacce tradizionali - Data logger portatili - Sistemi wireless - …

20 Il sistema ARDUINO Piattaforma hardware low-cost
Programmabile, dotata di ingressi e uscite analogiche e digitali - Connessione USB con un PC Espandibile mediante ulteriori schede Disponibile in varie versioni

21 Il sistema ARDUINO Caratteristiche della scheda Arduino Duemilanove
• Clock Speed  16 MHz • EEPROM  512 bytes (ATmega168) o 1 KB (ATmega328) • SRAM  1 KB (ATmega168) o 2 KB (ATmega328) • Memoria flash  16 KB (ATmega168) o 32 KB (ATmega328) • Corrente DC per il PIN 3.3v  50 mA • Corrente DC I/O per PIN  40 mA • PIN input analogici 6 • PIN I/O digitali  14 (di cui 6 PWM output) • Limiti voltaggio alimentazione  6-20V • Voltaggio alimentazione  7-12V • Voltaggio operativo  5V

22 Il sistema ARDUINO Cosa può fare: Leggere sensori
Controllare periferiche Comunicare dati … Come? Attraverso degli ingressi e uscite analogici e digitali pilotabili via software Dove salvare i dati? Su memoria interna Su una scheda Flash Memory Su un PC (con software aggiuntivo) Via Ethernet o wireless (con schede aggiuntive)

23 Il sistema ARDUINO

24 Il sistema ARDUINO Esempio di schede aggiuntive

25 Il sistema ARDUINO: un esempio di software
/* Blink Turns on an LED on for one second, then off for one second, repeatedly. */ // Pin 13 has an LED connected on most Arduino boards. // give it a name: int led = 13; // the setup routine runs once when you press reset: void setup() { // initialize the digital pin as an output. pinMode(led, OUTPUT); } // the loop routine runs over and over again forever: void loop() { digitalWrite(led, HIGH); // turn the LED on (HIGH is the voltage level) delay(200); // wait for a second digitalWrite(led, LOW); // turn the LED off by making the voltage LOW