Ing. Cozzolino Francescoingegnercozzolino.altervista.org/alterpages/files/... · 2015-03-21 · assemblare questi progetti, in pratica avrà la possibilità di mettere insieme pezzi

Tutorial progetti .tech

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Ing. Cozzolino Francesco


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All’interno del progetto denominato .tech alle scuole viene sottoposta una lista di progetti che gli

studenti possono realizzare e di cui vengono forniti schemi e software. Il presente manuale

rappresenta per il trainer una guida per l’intero percorso: dalla realizzazione dei progetti alla

partecipazione alla competizione finale. Sotto è fornita la lista dei progetti da imparare a

realizzare, ad una prima vista potrebbe sembrare che il trainer debba raggiunger numerose e

comlicate competenze su svariati argomenti. In realtà al trainer verranno fornite le basi per poter

assemblare questi progetti, in pratica avrà la possibilità di mettere insieme pezzi premontati come

se fosse una grande puzzle. Nello corso di formazione, verrà dato spazio anche ad argomenti

trasversali, come la saldatura dei componenti, la lettura degli schemi e la programmazione di

Arduino. Il percorso non è da intendersi completato semplicemente con la presenza fisica in aula,

ma verrà fornito supporto ed assistenza tecnica via telefono o via Skype.

Naturalmente in base all’abilità raggiunta dal trainer, alle capacità della classe ed alla

collaborazione del docente si potranno apportare modifiche e miglioramenti ai progetti proposti

oppure proporre idee e progetti diversi ed innovativi rispetto a quelli elencati. Condizione

indispensabile è l’appartenenza ad uno dei seguenti ambiti: energia, automazione,

microcontrollori.


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Area Progetto Descrizione

Microcontrollori

Auto Parking intelligente Visualizza il numero di posti liberi di un autoparking: prototipo

realizzato con PIC16F84A

Stendino anti pioggia Stendino domestico per l'asciugatura dei vestiti con azionamento

della copertura in caso di pioggia (realizzato con PIC16F84A)

Segnali stradali intelligenti Sistema per modificare la velocità massima indicata sui segnali

stradali in caso di pioggia (realizzato con PIC16F84A)

Ciotola per gatti comandata da smart-phone

Hai dimenticato di far mangiare il gatto? Riempi la ciotola di croccantini con un comando a distanza (rea-lizzato con scheda

arduino)

Rilevatore di velocità Sistema di rilevamento della velocità di un automobile e

segnalazione di rallentamento in caso di supera-mento del limite (realizzato con scheda arduino)

Risposta esatta

Vuoi testare la preparazione dei tuoi compagni in ita-liano, inglese, matematica? Realizza un congegno in-terattivo in cui su display LCD visualizzi la domanda, scegli la risposta premendo un

pulsante, e visualizzi se è corretta

Apricancello con cellulare Scheda di interfaccia per l'apertura di cancello auto-matico con

telefono cellulare

Casa Domotica Realizzazione di una casa munita di sensori ed attua-tori per

l'automazione domotica

Automazione ed Energia

Semaforo per non vedenti Semaforo stradale con segnalazione acustica per non vedenti

autmatizzato con PLC

Controllo automatico di una serra

Prototipo di serra agricola con monitoraggio e con-trollo di varie grandezze sia analogiche che digitali automatizzato con PLC

Valigetta Multimediale Realizzazione di valigetta in legno munita di prese a 220 V, carica

batterie cellulare, i-pod, e luci alimenta-to con energia solare. Ideale per gite a mare o in montagna

Campo fotovoltaico grid connect

Prototipo di impianto fotovoltaico realizzato in scala munito di tutte le protezioni e le prerogative di un impianto reale

Solar Signal Road Segnali stradali alimentati con energia solare

Casetta fotovoltaica Realizzazione di Casa in scala alimentata con energia solare e con

l'ottimizzazione dei flussi energetici

Alimentazione di emergenza

Postazione mobile di accumulo di energia da utilizzare in casi di emergenza ad uso domestico

Energia Elettrica sotto l'ombrellone

Ombrellone in grado di convertire energia solare ed alimentare prese a 220 Volt e carica batterie per cellulare


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Scheda dei criteri di valutazione che saranno utilizzati

nelle fiere da parte della giuria

Ogni classe verrà divisa in gruppi e pertanto all’interno di una stessa classe potrebbero realizzarsi

anche più progetti. Alla fine del percorso tutti i gruppi parteciperanno ad una fiera in cui vi sarà

una competizione tra essi e vincerà il progetto che meglio risponderà ad una seria di requisiti

indicati sotto.

Ogni laboratorio verrà identificato secondo le seguenti informazioni:

Nome laboratorio .tech ______________________________________________________

Prodotto/Manufatto_____________________________________________________________

Istituto _____________________________________ città______________________________

La giuria terrà conto dei seguenti 10 aspetti

1. Attinenza ad uno dei seguenti temi: energia rinnovabile, automazione, controllo a

distanza, robotica, processi di produzione meccanica

2. Predisposizione a trasformare il prototipo in prodotto o servizio da commercializzare

Ad esempio, sarà possibile integrarlo in un impianto già esistente, si può impacchettare? Quando

lo si installa è necessaria la presenza di un tecnico?

3. Lavoro eseguito a regola d’arte ai sensi del D.lgs. 37/08

Non lasciare cavi volanti, non utilizzare i colori dei cavi a caso ecc.


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4. Documentazione

Il progetto dovrà essere munito di documentazione tecnica, utile ad esempio in una tesina per

esame di stato

5. Presentazione multimediale del manufatto comprensibile anche ai non addetti ai lavori,

possibilmente con video anche in lingua inglese

Di ogni video va fatta una presentazione tipo quelle di presentazione dei prodotti, anche uguale o

simile

6. Coinvolgimento della comunità virtuale (attraverso la piattaforma aziendale)

Creare dei gruppi di discussione (anche facebook, whats app) oppure connettersi e

comunicare gratuitamente tipo via skype, oppure creare un sito

7. Coinvolgimento di aziende del settore

Nel caso si riesca a farsi apprezzare, sponsorizzare, fornire materiale, pubblicità eccetera

rappresenta un merito che andrà valutato

8. Sostenibilità dell’azienda

Studiare la possibilità che la realizzazione del prodotto possa sfruttare gli scarti di altre

aziende (riciclo e riutilizzo), ed eventualmente pensare alla possibilità che i proprio sfridi

possano costituire la materia prima per un’altra azienda. X esempio gli sfridi di plastica

possono essere materia prima per le stampanti 3D. Oppure dagli sfridi del legno ricavare

pellets o altro

9. Strutturazione dell’azienda

Distribuire i compiti e collocare la propria azienda sul mercato

10. Oltre al progetto realizzato pensare ad un’idea da sviluppare, sempre a sfondo

tecnologico/scientifico/matematico

Non deve essere per forza un’idea geniale o complicata ma una cosa che si potrebbe

realizzare, poi ci penserà IGS a trovare l’azienda ed organizzarvi uno stage


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Vademecum per partecipare alle fiere / eventi

Ribadiamo che la finalità di un percorso denominato “laboratorio .tech” è la partecipazione ad

una serie di eventi finali che vanno dall’esposizione dei progetti all’interno dell’istituto di

appartenenza alla partecipazione a fiere ed eventi in cui competono i laboratori di altri istituti

della stessa provincia. I laboratori giudicati vincitori potranno confrontarsi con quelli di altre scuole

di diversa provincia o regione. Si ricorda che il laboratorio vincitore potrà innanzitutto esporre il

proprio progetto in un convegno organizzato da “Students Lab” cui partecipano aziende private

del settore, associazioni di categoria (confindustria, autorità portuali, confcommercio), mass

media (Tv locali, testate locali), enti pubblici (docenti universitari, sindaci, provveditorato, ecc),

e poi parteciperà ad uno stage con un’azienda del settore di interesse (fotovoltaico,

automazione, allarmi, stampa 3D, ecc).

Di seguito si riepiloga il percorso fatto in classe:

si creano i gruppi in classe

si suppone di essere un’azienda

si sceglie nome e logo

si sceglie uno dei progetti proposti o (se si è in grado) o un altro con i criteri su citati

realizzazione del progetto

produzione di video, sito internet, comunità virtuale, documentazione, ecc

partecipazione alla fiera (x vincere o quanto meno x fare una bella figura).

Non tutte le persone della giuria sono dei tecnici, x cui guarderanno al funzionamento,

all’originalità, ma anche alla presentazione, al modo di presentarsi dei ragazzi, alla vitalità dello

stand, ecc.


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Quindi faranno domande tecniche e domande inerenti la capacità degli studenti di essere azienda.

Allora è necessario preparare i ragazzi a rispondere alle seguenti domande (sono solo degli

esempi):

Chi realizza un prodotto come la scheda x il cancello automatico potrebbe rispondere: “questa è

stata realizzata con Arduino ed a differenza di quelle attualmente sul mercato la si può

personalizzare aprendo il cancello con il cellulare.

Se non si finisce di realizzare il suddetto progetto, cioè si fa il prototipo ma non funziona

correttamente è necessario dire: “per ultimare il progetto bisognava acquistare un’altra scheda

(citare nome e caratteristiche) che costava troppo, ma abbiamo trovato o stiamo cercando

un’azienda cui piaccia la nostra idea e sia disposta ad ospitarci o a dare questa scheda in conto

lavorazione per terminare il progetto e cercare di metterlo sul mercato”.

Chi ha realizzato lo stendino per asciugare i panni può dire: l’implementazione è stata fatta su

uno stendino classico ma siamo in contatto con un’officina meccanica per realizzare la struttura in

tubolare in modo tale che quando piove e contemporaneamente fa freddo o è umido, il tubo si

possa riscaldare ed asciugare i panni più brevemente.

Infine, come si accennava sopra è necessario allestire adeguatamente lo stand in dotazione:

Di seguito si riportano le figure degli stand che verranno forniti ad ogni gruppo e che dovranno

essere allestiti


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Quello a sinistra è un buon allestimento stand, quello a destra è un po’ scarno.

Quello che conta è anche il modo di vestirsi dei ragazzi, possono vestirsi tutti uguali, tutti con

divisa aziendale, oppure ad esempio l’amministratore delegato in giacca e gli addetti alla

produzione con divisa aziendale (tipo t-shirt della scuola o con il logo aziendale, ecc). La foto sotto

mostra dei ragazzi che hanno fatto una bella figura con l’abbigliamento


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Che cos’è Arduino?

Insieme alle direttive necessarie per imparare ad assemblare i progetti proposti vengono date le

prime nozioni trasversali di Arduino e proposti alcuni progetti, oltre quelli della tabella, che

possono essere realizzati.

Arduino è una piattaforma elettronica di piccole dimensioni con un microcontrollore ATMEL

montato sopra e una circuiteria di contorno, inventata da un gruppo di persone tra cui l’Italiano

Massimo Banzi, utile per creare rapidamente prototipi di impianti di automazione civili ed

industriali o di creare circuiti di comando a distanza. Spesso utilizzato per scopi hobbistici e

didattici, si sta diffondendo rapidamente nelle scuole per la sua semplicità sia nei collegamenti

elettrici che nella programmazione software. Per quest’ultimo aspetto sono presenti in rete una

miriade di programmi e progetti già svolti. Tutto il software a corredo di Arduino è libero, e gli

schemi circuitali sono distribuiti come hardware libero.

http://it.wikipedia.org/wiki/Microcontrollore

http://it.wikipedia.org/wiki/Prototipazione_rapida

http://it.wikipedia.org/wiki/Software

http://it.wikipedia.org/wiki/Software_libero

http://it.wikipedia.org/wiki/Hardware_libero


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In questo numero inizieremo a presentare un primo semplice progettino con tanto di programma

servendoci di una scheda Arduino UNO il cui costo è di circa 20 euro. In questo numero

mostreremo anche come si scarica il software ed il suo ambiente di sviluppo.

DOWNLOAD DEL SOFTWARE ED INSTALLAZIONE

Il software di Arduino è scaricabile dal sito www.arduino.cc nella sezione “download”. Se si utilizza come

sistema operativo Windows, allora cliccare su windows installer , come si vede in figura.

Seguendo tutti i passi, l’installazione è estremamente semplice

Far lampeggiare un Diodo Led

(Per fare questa operazione è necessario avere collegato il microcontrollore Arduino)

In questa prima lezione ci proponiamo di collegare un circuito e di scrivere un programma che

faccia lampeggiare un diodo led, per fare ciò ci occorrono:

Modulo Arduino UNO

http://www.arduino.cc/


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Cavo di collegamento USB tra Arduino e computer

Diodo led

Step 1) Collegamento del diodo su Arduino tra il piedino 13 e GND (massa). Attenzione al corretto

collegamento

Step 2) Per scrivere il programma fare click su start, e poi cliccare sull’icona di Arduino, a quel

punti si apre la schermata indicata a destra

Step 2) Salvare il file con nome ed iniziare a scrivere il seguente programma:


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void setup () {

pinMode(13,OUTPUT);

}

void loop () {

digitalWrite(13,HIGH);

delay(3000);

digitalWrite(13,LOW);

delay(1000);

}

Ricordando che la parola “delay” significa ritardo, si può notare che all’interno delle parentesi ci

sono dei numeri, prima 3000 e poi 1000. Rappresentano il tempo espresso in millisecondi per cui il

led resta acceso e spento. In questo caso il diodo led rimane acceso 3 secondi (sarebbero 3000

millisecondi), e spento 1 secondo.

Problemi che possono nascere:

1. Per digitare la parentesi graffa nella scrittura dei programmi premere la freccia shift , alt gr e la

parentesi quadra

Step 3) Una volta scritto il programma si può compilare per vedere se ci sono errori e caricare su

microcontrollore


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Se andrà tutto a buon fine il led si mette a lampeggiare e, mi permetto, il vostro cuore inizierà a

battere più forte. Complimenti, siete appena entrati in un mondo nuovo e tutto da scoprire, da

dove potete partire e realizzare tante bellissime applicazioni

Un’ultima nota: può essere che durante il caricamento del software, il computer dia questo errore:

Bisogna settare la porta seriale COM giusta. E’ un’operazione semplice, basta seguire le indicazioni che

vengono fuori man mano.

Semaforo semplice con 3 led


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In questo secondo esercizio comandiamo tre led che in si accenderanno e spegneranno in

sequenza simulando un semaforo.

Occorrono 3 led, di colore rosso, giallo e verde, un saldatore, dello stagno ed un filo nero per

collegarli al gnd

Di seguito il software. Si consiglia di provare a scriverlo senza guardare questo manuale

La definizione dei 3 ingressi, denominati “verde”, “giallo” e “rosso”

int verde=10;

int giallo=11;

int rosso=12;

La dichiarazione come ingressi

void setup (){

pinMode(rosso,OUTPUT); //inserire led rosso al pin 12//

pinMode(verde,OUTPUT); //inserire led verde al pin 10//

pinMode(giallo,OUTPUT); //inserire led giallo al pin 11//

}


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Il ciclo del programma

void loop () {

digitalWrite(giallo,LOW);

digitalWrite(rosso,HIGH);

delay(2000);

digitalWrite(rosso,LOW);

digitalWrite(verde,HIGH);

delay(2000);

digitalWrite(verde,LOW);

digitalWrite(giallo,HIGH);

delay(1000);

}

Si consiglia di cambiare i pin di ingresso, il tempo di lampeggiamento ed eventualmente il nome degli

ingressi. Il tutto a mò di esercitazione

In questo esempio vediamo come gestire un ingresso ed un’uscita digitale andando a comandare

un diodo led tramite un pulsante.

Tutto l’hardware di cui abbiamo bisogno è indicato in figura: scheda Arduino, Resistenza da 1 k,

pulsante, diodo led, bread board, cavetti


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Il circuito è puramente didattico, rimandiamo al prossimo numero qualche applicazione più

sofisticata. Oggi comandiamo semplicemente un led tramite pulsante. Il diodo costituisce l’uscita

digitale mentre il pulsante rappresenta l’ingresso al nostro sistema.

Il software da caricare su ATMEL montato su scheda Arduino è il seguente

#define LED 13 // LED collegato al pin digitale 13

#define BUTTON 7 // pin di input dove è collegato il pulsante

int val = 0; // si userà val per conservare lo stato del pin di input

void setup() {

pinMode(LED, OUTPUT); // imposta il pin digitale come output

pinMode(BUTTON, INPUT); // imposta il pin digitale come input

}

void loop() {

val = digitalRead(BUTTON); // legge il valore dell'input e lo conserva

// controlla che l'input sia HIGH (pulsante premuto)

if (val == HIGH) {

digitalWrite(LED, HIGH); //accende il led

}

else {

digitalWrite(LED, LOW); //spegne il led

} }

Comandiamo un display a Cristalli Liquidi (LCD)


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Scriviamo il software #include <LiquidCrystal.h>

// initialize the library with the numbers of the interface pins

LiquidCrystal lcd (12, 11, 5, 4, 3, 2);

void setup() {

// set up the LCD's number of columns and rows:

lcd.begin(16, 2);

// Print a message to the LCD.

lcd.print("Buon Lavoro!");

}

void loop() {

// set the cursor to column 0, line 1

// (note: line 1 is the second row, since counting begins with 0):


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lcd.setCursor(0, 1);

// print the number of seconds since reset:

lcd.print(millis()/1000);

}

Interruttore Battimano

L’interruttore battimani è un divertente progetto ce consente di spegnere e accendere la luce della

tua stanza con il semplice battito delle mani…

Principio di funzionamento

Un microfono rileva il battito delle mani trasformandolo attraverso la sua circuiteria in un segnale

elettrico apprezzabile dal microcontrollore presente sulla scheda Arduino uno, in quale

programmato come di seguito sarà in grado una volta percepito il giusto livello elettrico dal

microfono piloterà la scheda di potenza facendo accendere e spegnere la lampada.

Lista materiale

Realizzazione pratica


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Alimentare il modulo microfonico dalla scheda Arduino uno a 5 volt e collegare il pin di

segnale al pin A0 della scheda Arduino uno come riportato in figura…

Nb nella schedina microfonica “funduino” vi è un dotazione un cavetto con colori errati

dove il nero è il positivo e quindi va a +5 il giallo è il negativo e va a GND ed il rosso è il

segnale e va al pin A0.

Passo numero due :

adesso bisogna creare la schedina di potenza che controlla la lampada (interfaccia con il

microcontrollore) riportiamo sotto lo schema per realizzarla su “millefori” assemblando i

componenti come da schema…

Una volta realizzata la schedina con un risultato simile a quella sotto in figura non ci rimane che

cablarla anche essa con la scheda arduino uno come indicato nello schema sop


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Cablare il tutto nel seguente modo :

Passo numero tre

Ora non ci rimane altro che caricare il seguente programma al microcontrollore di Arduino uno

const int analogPin = A0;

const int sensib = 600;

void setup() {


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// initialize the LED pin as an output:

pinMode(13, OUTPUT);

// initialize serial communications:

Serial.begin(9600);

}

void loop() {

int analogValue = analogRead(analogPin);

if (analogValue > sensib) {

PORTB^=B100000;

delay(100);

}

Serial.println(analogValue);

delay(1);

Circuito apriscatola x gatti

Questo progetto consiste nel realizzare un meccanismo con cui mettendo a contatto una

fotoresistenza con un telefono (anche di vecchissima generazione), si sfrutta la capacità del

cellulare di illuminarsi quando riceve una chiamata. In questo modo la variazione di resistenza da

parte della fotoresistenza rappresenta un segnale di ingresso per Arduino che di conseguenza

movimenta il servomotore.

Apriscatola x gatti tramite cellulare (Codice 01 GAARD15)

Item Componente Descrizione Quantità Figura


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1 Modulo Arduino

+ cavo Arduino Uno 1

2 alimentatore 220V/USB 1

3 fotoresistenza 1

4 Resistenza 100 Ohm 1

5 Servomotore 1

6 Basetta millefori 20x10

cm

7 Morsetti 5

8 Strip maschi 10

9 Strip femmina 10

N.B. per completare il progetto occorre un telefono cellulare

Lo schema elettrico è il seguente:


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Mentre il software:

#include <Servo.h>

Servo myservo; // creato servo

int fotoresistenza = A0; // analog pin used to connect the potentiometer

int rif= 400;

void setup()

{

myservo.attach(9); // attaches the servo on pin 9 to the servo object


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}

void loop()

{

int analogvalue = analogRead (fotoresistenza);

if(analogvalue>rif) {

myservo.write(90);

delay(15);

}

else {

myservo.write(0);

}

}


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Auto parking realizzato con conteggio e visualizzazione numero

di auto

Lista materiale

Item Componente Descrizione Quantità

1 Modulo Arduino

2 Cavo Collegamento PC - Arduino

3 Pacco Batterie 9 V

4 Fusibile x batteria 1 A

5 Led IR Tx Sensore passaggio auto 4

6 Fototransistor Rx // 4

7 Resistenza limitatrice 100 2

8 Resistenza 1 k 2

9 LCD 2 x 16 caratteri 1

10 Trimmer 1 k 1

11 Diodo Led Rosso + Verde 2

12 Basetta millefori

13 morsetti per millefori

14 Mammut

15 Cavi Rosso + nero + Vari colori

16 Cavo Flat 12 cavi

17 Struttura in legno di supporto

23 Strip maschi + femmine


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27

Il software:

#define BUTTON_AVANTI 10

#define BUTTON_INDIETRO 9

#define RED_LED 13

#define GREEN_LED 12

int Contatore = 0; // conta il numero di volte che il pulsante è premuto

buttonPushCounter

int StatoPulsanteAvanti = 0; // stato corrente del pulsante

int StatoPulsantePrecedenteAvanti = 0; // stato precedente del pulsante

int StatoPulsanteIndietro = 0; // stato corrente del pulsante

int StatoPulsantePrecedenteIndietro = 0;

#include <LiquidCrystal.h>

LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);

void setup() {

pinMode(10, INPUT);

pinMode(9, INPUT);

pinMode(13,OUTPUT);

pinMode(12,OUTPUT);

Serial.begin (9600);

// pinMode(9, OUTPUT);

//digitalWrite(9, 0); // start with the "dot" off


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}

void loop() {

StatoPulsanteAvanti = digitalRead(BUTTON_AVANTI); // legge il valore dell'input e lo

conserva

StatoPulsanteIndietro = digitalRead(BUTTON_INDIETRO);

if ((StatoPulsanteAvanti != StatoPulsantePrecedenteAvanti) ||(StatoPulsanteIndietro !=

StatoPulsantePrecedenteIndietro ) ) { // compara lo stato del pulsante attuale con il precedente

if (StatoPulsanteAvanti == HIGH) { // se lo stato è cambiato incrementa il contatore

// se lo stato corrente è alto, il pulsante è passato da off a on

Contatore++;

delay(200);

Serial.print("Disponibilita: "); //invio su porta seriale il dato

Serial.println(Contatore);

lcd.clear();

lcd.print("Disponibilità: ");

lcd.print(Contatore);

}

else

if(StatoPulsanteIndietro == HIGH) { // se lo stato è cambiato incrementa il contatore

// se lo stato corrente è alto, il pulsante è passato da off a on


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Contatore--;

lcd.clear();

lcd.print("Disponibilita: ");

lcd.print(Contatore);

Serial.print("Disponibilita: "); //invio su porta seriale il dato

Serial.println(Contatore)

}}

StatoPulsantePrecedenteIndietro = StatoPulsanteIndietro;

StatoPulsantePrecedenteAvanti = StatoPulsanteAvanti;

if (Contatore ==0) {

Serial.println("OCCUPATO");

digitalWrite(RED_LED,1);

digitalWrite(GREEN_LED,0);

// Serial.println("mi riavvio");

}

else

{ digitalWrite(RED_LED,0);

digitalWrite(GREEN_LED,1);}

if (Contatore <0) {

Serial.println("OCCUPATO");

Contatore = 99;

StatoPulsanteIndietro = 0;


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StatoPulsantePrecedenteIndietro = 0;

// Serial.println("mi riavvio");

}

if (Contatore >=99) {

Contatore = 1;

StatoPulsanteAvanti = 0;

StatoPulsantePrecedenteAvanti = 0;

// Serial.println("mi riavvio"); // stampa sulla console "mi riavvio"

// Serial.print( Contatore );

}

}


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Tutor di velocità

Lista materiale


1 Modulo Arduino

2 Cavo Collegamento PC - Arduino

3 Pacco Batterie 9 V

5 Led IR Tx Sensore passaggio auto 2

6 Fototransistor Rx // 2

7 Resistenza limitatrice 100 2

8 Resistenza 1 k 2

9 LCD 2 x 16 caratteri 1

10 Trimmer 1 k 1

11 Diodo Led Rosso 1

12 Basetta millefori

13 morsetti per millefori

14 Mammut

15 Cavi Rosso + nero + Vari colori


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Il software:

const int rx1=5;

#define led 13

const int rx2=2;

#include <LiquidCrystal.h>

LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);

void setup()

{

lcd.begin(16, 2);

pinMode(rx1,INPUT);

pinMode(rx2,INPUT);

pinMode(led,OUTPUT);

Serial.begin(9600);

void loop() {

double spazio=0.0031;

double tempo=0.0;

double velocita=0.0;

double t1=0.0;

double t2=0.0;

int t=1;

//Serial.println(analogRead(rx2));

if(analogRead(rx1)<100)


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{

t1=millis();

while(t>0)

{

if(analogRead(rx2)<100)

{

t2=millis(); //prendo il secondo tempo

tempo=(t2-t1)/3600000;

velocita=spazio/tempo;

lcd.clear();

lcd.print("Velocita': ");

lcd.print(velocita);

lcd.setCursor(10,1);

lcd.print(" km/h");

Serial.print("velocita': "); //invio su porta seriale il dato

Serial.print(velocita);

Serial.println(" km/h");

t--; //decremento in modo che t==0 ed esce dal while

digitalWrite(led,LOW);

}

if(velocita>30){


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lcd.clear();

lcd.print("Velocita': ");



lcd.setCursor(4,1);

lcd.print("Rallenta!! ");

digitalWrite(led,HIGH);

}

else

digitalWrite(led,LOW);}

Serial.println("Rallenta ");

}

Serial.flush();

}

Accensione segnale intelligente

Questo progetto prevede di comandare un segnale stradale variandone il valore di velocità

visualizzata in caso di pioggia. Il caso proposto prevede due valori di velocità: 90 km/h in caso di

mancanza di pioggia e 70 Km/h in caso di pioggia. In pratica è un sensore di pioggia che commuta

dall’uno all’altro valore.

Il ritorno al valore più alto quando la pioggia finisce avviene in modo automatico non

istantaneamente bensì un certo ritardo (si prevede che dopo la pioggia la strada resti bagnata per

un bel pò).


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Intelligent Signal (varia il limite di velocità in caso di pioggia) Codice 01 SVARD09 - euro 27

Item Componente Descrizione Quantità Figura

1 Arduino Uno + cavo 16F84A 1

2 Alimentatore 220V/USB 1

3 sensore pioggia 1

4 resistenze 330 ohm 2

5 Resistenze 1KOhm 1

6 Diodi Led di 2 colori 20

7 resistenze 180 ohm 5

8 Transistor BC547 2

9 Basetta millefori 20x 10

cm

10 Morsetti 5

11 Strip maschi 10

12 Strip femmina 10


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Lo schema con relativi componenti di Arduino è il seguente:

Infine volendo alimentare il tutto con pannello fotovoltaico di modo da fare un segnale intelligente

ed alimentato con fonti rinnovabili (o anche dette pulite) si ha:


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Risposta esatta

Il circuito consiste nel creare un supporto di grandezza tipo foglio A4 o un pò più piccolo su cui

applicare i pulsanti e nel predisporre Arduino con un certo numero di domande con relative

risposte. In caso di riposta esatta la sequenza va avanti da sola mentre in caso di risposta errata si

può prevedere di scrivere quella corretta e di andare avanti manualmente con il pulsante di reset.

Il punto debole consiste nel fatto che la sequenza di domande è sempre la stessa, si potrebbe

scegliere magari con altri pulsanti o con un selettore quale


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Stendino antipioggia

Nella tabella iniziale è indicato che questo progetto viene realizzato con microcontrollore PIC, in

questo corso verrà realizzato con Arduino. Nel caso un gruppo scelga questo progetto è bene

chiedere all’insegnante se è possibile realizzarlo con Arduino visto che quest’ultimo è più semplice

e versatile. Nel caso l’insegnante opti lo stesso per la realizzazione con il PIC sarà cura di IGS (nel

caso la scuola acquisti il kit), inviare un circuito semplice da assemblare.

Ad ogni modo questo progetto, sebbene molto utile e apprezzato viene qui realizzato in modo

didattico comandando un servomotore cui è solidale una copertura o una tenda che si chiude. La

potenza del servomotore è molto bassa per cui volendo passare ad un prototipo più grande non

sarebbe sufficiente sostituire il servomotore con un motore in corrente continua ed eventuale

scheda di comando poiché cambierebbe anche il software.

Infine si fa notare che per realizzare questo circuito potrebbe essere sufficiente un relè a doppio

scambio ed un trasduttore di pioggia un po’ più professionale


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Apri cancello con cellulare

Questo progetto consiste nel creare una scheda elettronica tale che permetta di aprire un cancello

automatico tramite telefono cellulare.

Non si pretende di implementare tutte le funzionalità di un cancello come la riapertura in caso di

passaggio persone o la sirena lampeggiante ma realizzare un modello con le seguenti prerogative:

Comando di apertura via cellulare (con l’utilizzo di un fotoresistore come l’apriscatola per

gatti)

Movimentazione di un motore 12 Volt con relativo finecorsa

Chiusura dopo un tempo t con relativo finecorsa

Uno dei primi passi è la realizzazione su basetta millefori della scheda per l’inversione del motore

(è preferibile usare un motoriduttore perché ha un basso numero di giri ed il cancello si apre e

chiude più lentamente)

Arduino riceve in ingresso il segnale analogico proveniente dalla fotoresistenza illuminata da un

cellulare e i due ingressi digitali provenienti dai due fine corsa, quello di ingresso e quello di uscita


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Infine collegare i fine corsa:

Domotica

Questo progetto è da sviluppare insieme al docente del corso in quanto le funzionalità possono

essere poche ed essenziali così come ampie e sofisticate, pertanto sarà cura del docente del corso

accompagnare i trainer verso alcuni esempi


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Fin qui i progetti della parte relativa ai microcontrollori, adesso si vedranno quelli dell’altra macro

area denominata nella tabella iniziale “energia ed automazione”, in cui si vedranno alcuni di

progetti alimentati con energia fotovoltaica. Tutti hanno un comune denominatore e sono

piuttosto semplici ed intuitivi da capire. Ci si augura che con un minimo di praticità li si possa

anche implementare. Tutti gli impianti prevedono un pannello fotovoltaico che carica una batteria

a 12 Volt, da quest’ultima tramite inverter si ricava tensione alternata monofase e da qui si

alimentano i vari carichi a 12 Vdc oppure a 230 Vac. Si noti che se si vogliono abbassare i costi

occorre limitarsi alla tensione della batteria evitando di collegare l’inverter. L’unico limite non

poter utilizzare prese a 230 V ma “solo” carica i-phone, telecamere, luci, mp3 ecc.

Solar Packaging (valigetta multimediale ad energia solare)

Il progetto presentato riguarda la realizzazione di una valigetta alimentata con energia solare, al cui interno

un inverter trasforma la tensione prodotta dal pannello fotovoltaico in tensione alternata (220 Volt).

Come uscite sono previste:

Lampade a led

Uscita USB

2 prese 220V

Casse stereo

MP3


1 Pannello Fotovoltaico 5 Watt Policristallino 1

2 Batteria 12 V 3,5 Ah 1

3 Inverter 12Vdc /220 Vac 1

4 diodi led vari colori multipli di 4

5 Resistenza 120 Ohm 1

6 Carica cellulare USB 1

7 Prese 220 Volt 2

8 mp3 1

9 Casse PC 2


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10 Magnetotermico 6 A 1

11 Interruttore

1


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Energia elettrica sotto l’ombrellone

Lista materiale

Ombrellone Fotovoltaico

Item Componente Descrizione

1 Pannello Fotovoltaico 5 Watt Policristallino

2 Batteria 12 V 3,5 Ah

3 Inverter 12Vdc /220 Vac

4 Boccole Maschio + femmina

6 2 Prese da esterno 220 V

7 Adattatore 12 V / USB

8 Cavo rossonero 1,5 mm2

9 Magnetotermico 6A


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Segnale Stradale fotovoltaico

Lista componenti


1 Pannello Fotovoltaico 5 Watt Policristallino 1

2 Batteria 12 V 3,5 Ah 1

3 NE 555 1

4 diodi led vari colori multipli di 4

5 resistenza 180 Ohm 2

6 resistenza 1 kohm 1

7 resistenza 6,8 Kohm 1

8 Trimmer 50 Kohm 1

9 C 100 nanoFarad 1

10 C 10 microFarad 1

11 C 10 nano Farad 1

12 C 47 micro Farad 1

13 relè 1 scambio con bobina a 12 volt 1

14 diodo 1N4007 1

La prima parte del progetto prevede la realizzazione di un multivibratore astabile

realizzato con un NE 555 in grado di far lampeggiare i led


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La scheda appena realizzata munita di 2 morsetti di uscita, da integrare nel circuito

sotto


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Infine ci sono alcuni progetti con PLC, molto costosi, che vengono richiesti dalle classi ad indirizzo

elettrotecnica degli istituti tecnici e professionali. Fermo restando che IGS può preparare il kit

completo con PLC programmato, morsettiera, e sensori ed attuatori da assemblare. Alcune scuole

potrebbero decidere di utilizzare il PLC già in possesso della scuola, in tal caso IGS propone i

componenti indicati sotto. Non si richiede al trainer di programmare il PLC in possesso della scuola

(sebbene l’argomento sia interessante) ma di avere le idee chiare sui collegamenti ad esso.

Serra Agricola

Questo progetto consiste nel realizzare un prototipo in piccola scala di serra in cui l’automazione è

realizzata con un controllore a logica programmabile (PLC). Le automazioni implementate saranno

alcune simulate ed altre reali. Più precisamente si simuleranno le variazioni di temperatura ed

umidità con due potenziometri mentre vi sarà un crepuscolare reale per regolare l’accensione

delle luci. Per rendere realistica anche l’altra automazione basta sostituire i due potenziometri con

due sensori con uscita in tensione (O – 10 Volt).

Gli attuatori sono tutti reali e di seguito sono descritti.

Dal punto di vista circuitale la parte più difficile riguarda la gestione della temperatura il cui

aumento è simulato dal potenziometro. Si stabiliscono due soglie T1 e T2; al superamento della

prima si aziona una ventola (quelle per PC da 12 Volt), mentre al superamento della seconda si

aziona un motore (da 12 V in corrente continua) con cui si apre una finestra basculante (pannello)

della serra. La corsa del motore è arrestata dall’intervento di un finecorsa. La chiusura del

basculante e dunque l’inversione del senso di marcia del motore avviene premendo manualmente

un pulsante. L’accensione delle luci avviene con un interruttore crepuscolare. Infine, verrà

azionata una pompa per innaffiare (quelle dei tergicristalli delle automobili), che può essere

azionata in modo automatico o semiautomatico. Nel primo caso essa parte quando il

potenziometro (che rappresenta il tasso di umidità del terreno) supera la soglia prestabilita. Nel

secondo caso parte in modo “semiautomatico” nel senso che si imposta un timer.


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Ingressi e uscite

In totale per realizzare questo prototipo dobbiamo impegnare 11 I/O del PLC, così distribuiti:

2 ingressi analogici ( 2 potenziometri)

4 ingressi digitali (finecorsa, pulsante ripristino, crepuscolare, selettore

Automatico/SemiAutomatico)

5 uscite digitali (Marcia oraria Motore, Marcia antioraria Motore, Pompa, Ventola, Luci)

Come prototipo da utilizzare si può pensare a dei modellini di serre per uso domestico che costano

poco più di 10 Euro


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Può vedersi anche in miniatura:

Nel circuito di figura 1 manca una scheda elettronica che ci permette l’inversione di marcia del

motore e che vedremo in seguito.

Se è chiaro il funzionamento e prima di passare al cablaggio finale si può fare questo passaggio

intermedio per avere la percezione corretta di cosa si va a collegare al PLC.

Notiamo una schedina con due relè, è la scheda di inversione del motore che descriveremo nel

dettaglio

Allora dalla figura 2 notiamo che tutti gli ingressi sono posizionati fisicamente sopra il PLC e tutte

le uscite sono posizionate sotto.


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Effettuando correttamente i collegamenti e programmando opportunamente il PLC il modello in

scala ridotta di serra dovrebbe funzionare. Per il cablaggio finale è necessario posizionare sensori

ed attuatori nei posti stabiliti, predisporre una morsettiera ed alloggiare il PLC su una guida DIN.


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Eventuali progetti mancanti, si ritengono analoghi a quelli presentati, sarà in ogni caso cura di igs

fonire assistenza e schemi su questi ultimi e su tutti gli altri progetti.

Per visualizzare i video dei progetti descritti sopra visitare il sito:

www.ingegnercozzolino.altervista.org

Per scaricare il presente manuale seguire il link:

http://www.ingegnercozzolino.altervista.org/alterpages/files/Tutorial_tech.pdf

http://www.ingegnercozzolino.altervista.org/

Documents

Ing. Cozzolino Francescoingegnercozzolino.altervista.org/alterpages/files/... · 2015-03-21 · assemblare questi progetti, in pratica avrà la possibilità di mettere insieme pezzi