Presentazione Progetti UIT 2007
Roma, 07 Marzo 2008
Realizzazione di un prototipo di strumento
per la misura di campo elettrico
atmosferico
(EFM Electric Field Meter)
Federico Perini INAF-IRA Via Gobetti, 101 40129 Bologna
Tel 051-6965823 Fax 051-6965810 email: [email protected]
Campo Elettrico Atmosferico
Esiste un campo elettrico che al livello del suolo punta verso il basso
e vale ~ 120 Vm-1
Beccaria, Franklin, Lemonnier, Richman (XVIII secolo)
Non esiste un modello universalmente accettato che ne spieghi l’esistenza
In condizioni di
tempo buono il
campo punta verso il
basso ed è stato
misurato in
moltissimi luoghi
sulla superficie del
nostro pianeta
Bel tempo
Tempo perturbato
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Aspetti generali del campo
elettrico terrestre
• Il campo elettrico terrestre ha intensità variabile nel tempo
• Il campo elettrico terrestre è funzione di:
a) meccanismi di separazione delle cariche
b) conducibilità dell’aria
• a) e b) e dipendono da cause:
Naturali
radiazione solare
temporali
eruzioni vulcaniche
………...
Artificiali
inquinamento chimico
inquinamento particellare
inquinamento radioattivo
inquinamento elettromagnetico
………...
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Principio di misura
E induce carica su sensore
Campo E
q VO CF
E VO CF
Misura in DC: problemi
di offset e derive!
Mulinello
da campo
(field mill)
Si carica e scarica continuamente
il sensore, o i sensori,
presentando una condizione di
zero periodico al front end
(tecnica di modulazione lock in)
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Lo strumento (versioni commerciali)
(field mill)
Costo indicativo (solo sensore): 2000€
(shutter)
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Prototipo FENICS-UMFVG/ARPA FVG
Realizzato da Valter Gennaro (FENICS-UMFG) in tutte le sue parti: meccanica, elettronica e software
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Esempi di misure di campo
elettrico atmosferico
Bel tempo
Temporale
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Applicazioni EFM
• Protezione siti e apparecchiature civili e militari
(ponti radio, staz. broadcasting, radar, aeroporti,
stazioni lancio, funivie,…)
• Siti e osservatori astronomici posti a grandi altezze
• Protezione strumentazioni scientifiche di grandi
dimensioni
• Strumento scientifico per studio meteorologico del
campo elettrico atmosferico
• Sensore complementare per monitoraggio fenomeni
inquinamento atmosferico (elettromagnetico,
radioattivo, particellare e chimico)
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Desiderate / Proposta UIT
• Nessuna parte in movimento
– Compattezza, durata e manutenzione
• Strumento alimentato a batterie predisposto al
collegamento a pannelli solari
– No necessità rete elettrica 220V
• Predisposizione sincronizzazione dati via GPS
– Rete di sensori
• Predisposizione memorizzazione dati su SD
card, via RS232 o remotamente via modem
GSM-GPRS
– Invio dati in tempo reale
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Attività che danno origine al
trasferimento tecnologico (IRA)
Applicazioni di punta della radio astronomia:
- multi feed / Focal Planar Array
- grandi array (a poche antenne di grandi
dimensioni si sostituiscono un elevatissimo
numero di piccoli sensori indipendenti)
In entrambi i casi -> necessità di controllare un
elevato numero di ricevitori remotamente!
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Attività che danno origine al
trasferimento tecnologico (IRA)
USB
USB
SD/MMC
SD
LOCOSYS
232
LAN
DIN
Ethernet
ANALOGICA
uP
RS232
Modem GPRS/GSM
Modem GPRS/GSM
Antenna
GPS
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Origine Trasferimento Tecnologico
IASF
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Partner industriale: MTX Italia srl
MTX Italia s.r.l. opera da 25 anni nel settore dei sistemi
di rilevamento di parametri ambientali.
I principali settori di attività sono:
• meteorologia
• agrometeorologia
• idrologia (monitoraggio e gestione di bacini o opere
idrauliche)
• nivologia (monitoraggio e prevenzione rischi)
• qualità dell’aria (urbano e industriale)
• qualità delle acque (superficiali e profonde)
• tele gestione di impianti idraulici, condotte e bacini
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Partner industriale: MTX Italia srl
In Italia ha fornito ed installato oltre 3000 stazioni
automatiche di monitoraggio ambientale ed oltre 12000
sensori per Comuni, Provincie, Regioni, Ministeri, Uffici
Idrografici, ARPA (Agenzia Regionale Prevenzione e
Ambiente) , Aziende Municipalizzate, Consorzi di Bonifica,
Università, ed altri enti.
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Partner industriale: MTX Italia srl
MTX sviluppa al suo interno i moduli per la comunicazione
dati tra i suoi dispositivi remoti e il centro di controllo ed è
già in grado di fornire sul mercato sistemi basati su reti
GPRS o LAN
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Suddivisione Attività
•
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•
WP0: Coordinamento INAF-IRA (Federico Perini)
WP1: Architettura ARPA-FVG (Fulvio Stel, Dario Giaiotti), FENICS-UMFVG (Valter Gennaro)
WP2: Disegno e realizzazione parte Analogica INAF-IRA (Jader Monari)
WP3: Disegno e realizzazione parte Digitale/Software di Test INAF-IRA (Franco Fiocchi)
WP4: Disegno, realizzazione, integrazione parte meccanica INAF-IRA (Marco Schiaffino)
WP5: Test ARPA-FVG (Dario Giaiotti, Fulvio Stel), FENICS-UMFVG (Valter Gennaro, Giorgio
Bressan)
WP6: Realizzazione Software finale EFM Azienda Partner MTX (Gabriele Bompani)
EFM
WP0
Coordinamento
WP1
Architettura
WP2
Analogica
WP3
Digitale
WP4
Meccanica
WP20
Analogica 1
WP30
Scheda GP
WP21
Analogica 2
WP31
SW Test
WP5
Test
WP6
SW EFM
WP40
Disegno
WP41
Realizzazione
WP42
Integrazione
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Gantt Chart
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Costi richiesti
•
Realizzazione parte analogica 1-2 (prototipo, componenti, CS e montaggio) 8000€
•
Acquisto facilities di test della parte analogica
2000€
•
Realizzazione della parte digitale (prototipo, componenti, CS e montaggio)
7000€
•
Acquisto facilities di test della parte digitale
4000€
•
Realizzazione della parte meccanica in acciaio inox
4000€
•
Acquisto modem GSM-GPRS
1000€
•
Realizzazione modulo GPS-Sync/SD
3000€
•
Acquisto e realizzazione facilities di test
9000€
•
Costo meeting e missioni
4000€
•
Totale
42000€
•
Totale -15% di co-finanziamento INAF
35700€
•
Il 15% in kinds dell’impresa co-finanziatrice verrà fornito come sviluppo del software
necessario alla sincronizzazione con GPS, memorizzazione su SD, invio remoto
tramite modem GPRS-GSM (WP6)
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