Materiali

Stage di Fisica
2016
Torgnon
Tavolo Arduino
Prof.ri T. Marino e G.
Carpignano
Aprile 2016
Unità 1 – Misura di tensioni in continua
Descrizione:
Determinare la corrente che attraversa un diodo led utilizzando un ingresso analogico
della scheda Arduino. Si vuole misurare la corrente diretta di un circuito a led
riconducendola ad una misura di tensione presente ai capi della resistenza in serie al
led. La corrente misurata viene visualizzata sul monitor del PC.
Obiettivi:
 verificare la corrente che scorre nei diodi led di diverso colore
 utilizzare il convertitore di tensione analogico / digitale presente all’interno della
scheda Arduino
 riconoscere i limiti del convertitore utilizzato
 visualizzare la corrente sul terminale del PC
Schema elettrico e Elenco componenti del materiale didattico
1
N.
N.
N.
N.
N.
N.
N.
N.
N.
N.
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
led rosso
led verde
led giallo,
led blu
led bianco
R = 120 ohm –
R = 180 ohm –
R = 220 ohm –
R = 270 ohm –
diodo 1N4007
1/4w
1/4w
1/4w
1/4w
-
5%
5%
5%
5%
Elenco componenti del materiale
didattico
DIGITAL
OUTPUT
DIGITAL
OUTPUT
D5
D5
R 1
120 - 180 - 220
R 1
270
D 1
A0
ANALOG
INPUT
ANODO
D 1
LED
1N 4007
2
KATODO
2
KATODO
ANALOG
INPUT
1
ANODO
1
A0
GND
GND
Schema elettrico
Piedinatura del LED
Codice colore per i Resistori
Colore
Nero
Marron
e
Rosso
Aranci
one
Giallo
Verde
Blu
Viola
Grigio
Bianco
Oro
Argent
2
Prim
a
cifra
0
1
Second
a cifra
Moltiplicatore
0
1
1
10
2
3
2
3
100
1000
4
5
6
4
5
6
10000
100000
100000
0
7
8
9
7
8
9
Tolleranza
1%
2%
0,5%
0,25%
0,1%
0,05%
0,1
0,01
5%
10%
o
Le connessioni tra i pin della
breadboard sono evidenziate in
rosso.
Diodo al Si tipo 1N4007
Schema generale
La sequenza delle attività da svolgere è la seguente:
 ricerca e identificazione dei componenti necessari all’esperienza
 montaggio in sequenza dei led colorati e relative misure da effettuare con il
software “misura_tensione_led.ino”:
Colore del led
(LD1)
Rosso
Verde
Giallo
1N4007 (diodo al
Si)
Valore VR1
[V]
misurato
……..V
……..V
……..V
……..V
Valore R1 [Ω] in
serie al led /
diodo Si
220 Ω
180 Ω
180 Ω
270 Ω
Tempi di lavoro: max 1 ora
3
Valore calcolato di corrente [A]
in serie al led / diodo Si (dove
Vcc = 5V)
I = (Vcc – Vak) / R1 =
I = (Vcc – Vak) / R1 =
I = (Vcc – Vak) / R1 =
I = (Vcc – Vak) / R1 =
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Tavolo Arduino
Torgnon
Prof.ri T. Marino e G.
Carpignano
Aprile 2016
Unità 2 – Misura di correnti in continua
Descrizione:
Determinare la tensione applicata ad un ingresso analogico della scheda Arduino. Si
vuole misurare la tensione di caduta presente ai capi di un diodo led di colore rosso,
verde, giallo, blu, bianco e ad un normale diodo al silicio. La tensione misurata viene
visualizzata sul monitor del PC.
Obiettivi:
 verificare la caduta di tensione presente sui led di diverso colore
 utilizzare il convertitore analogico / digitale presente all’interno della scheda
Arduino
 riconoscere i limiti del convertitore utilizzato
 visualizzare la tensione sul terminale del PC
Schema elettrico e Elenco componenti del materiale didattico
Schema elettrico
D 5 ANODO
D 1
LED
1N 4007
KATODO
KATODO
A0
2
D 1
A0
2
D 5 ANODO
1
DIGITAL
OUTPUT
1
DIGITAL
OUTPUT
Elenco componenti del materiale
didattico
ANALOG
INPUT
R 1
1 2 0 -1 8 0 - 2 2 0
GND
ANALOG
INPUT
R 1
270
N.
N.
N.
N.
N.
N.
N.
N.
N.
N.
GND
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
led rosso
led verde
led giallo,
led blu
led bianco
R = 120 ohm –
R = 180 ohm –
R = 220 ohm –
R = 270 ohm –
diodo 1N4007
1/4w
1/4w
1/4w
1/4w
-
5%
5%
5%
5%
Schema di montaggio con diodo led
Schema di montaggio con diodo
1N4007
Schema generale
La sequenza delle attività da svolgere è la seguente:
 ricerca e identificazione dei componenti necessari all’esperienza
 montaggio in sequenza dei led colorati e relative misure da effettuare con il
software “misura_corrente_led.ino”:
Colore del led
(LD1)
Rosso
Verde
Giallo
Blu
Bianco
1N4007 (diodo al
Si)
Valore Vak
[V]
misurato
……..V
……..V
……..V
……..V
……..V
……..V
Valore R1 [Ω] in
serie al led /
diodo Si
220 Ω
180 Ω
180 Ω
120 Ω
120 Ω
270 Ω
Tempi di lavoro: max 1/2 ora
2
Valore calcolato di corrente [A]
in serie al led / diodo Si (dove
Vcc = 5V)
Iled = VR1 / R1 =
Iled = VR1 / R1 =
Iled = VR1 / R1 =
Iled = VR1 / R1 =
Iled = VR1 / R1 =
Iled = VR1 / R1 =
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Tavolo Arduino
Torgnon
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Carpignano
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Unità 3 – Rilievo presenza della luce.
Descrizione:
Determinare la tensione applicata ad un ingresso analogico della scheda Arduino
tramite l’utilizzo di un fotoresistorein grado di rilevare la luce ambiente che sia
collegato con una resistenza di partizione della tensione. La tensione misurata viene
visualizzata sul monitor del PC.
Obiettivi:
 verificare il funzionamento di una fotoresistenza
 verificare il funzionamento di un partitore di tensione
 utilizzare il convertitore di tensione analogico / digitale presente all’interno della
scheda Arduino
Schema elettrico e Elenco componenti del materiale didattico
VC C =5V
Elenco componenti del materiale didattico
1
VC C =5V
R 1
N. 1 R = 10 kohm – 1/4w - 5%
N. 1 fotoresistore
R 2
10K
F O TO R E S IS TO R E
A0
1
2
A0
ANALOG
INPUT
SCHEMA A
GND
Schema elettrico
R 1
F O T O R E S IS T O R E
2
R 2
10K
ANALOG
INPUT
SCHEMA B
GND
Una fotoresistenza: la parte sensibile alla luce è la faccia superiore del
componente.
Esempio dello Schema A dei collegamenti
1
Schema generale
La sequenza delle attività da svolgere è la seguente:
 ricerca e identificazione dei componenti necessari all’esperienza
 montaggio in sequenza dei led colorati e relative misure da effettuare con il
software “rilievo_presenza_luce.ino”
 modificare il software in modo da mediare l’acquisizione di 10 valori acquisiti
ogni 100 msec.
Tipologia
di
schema
utilizzato
Schema A
Schema B
Valore VR1 [V]
misurato
Valore VR2 [V]
misurato
Vcc=VR1+VR2;
VR1=Vcc-VR2;
VR1= Vcc-((Vcc*R2)/
(R1+R2))=..…..V
VR2=Vcc*(R2/
(R1+R2))=..…..V
VR1=Vcc*(R1/
(R1+R2))=..…..V
Vcc=VR1+VR2;
VR2=Vcc-VR1;
VR2= Vcc-((Vcc*R1)/
(R1+R2))=..…..V
Tempi di lavoro: max 1/2 ora
2
Note
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Tavolo Arduino
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Carpignano
Aprile 2016
Unità 4 – Allarme visivo e sonoro
Descrizione:
Allarme DIN-DON per apertura cassetto o frigorifero
Piccolo progetto che può essere utilizzato come allarme per l’apertura di un cassetto,
frigorifero, etc.
Il sensore di luce rileva un aumento di luminosità quando il cassetto viene aperto
determinando la generazione di una nota ad intervalli prestabiliti. Risulta possibile
anche l’attivazione dell’allarme tramite la pressione di un pulsante.
Per rendere autonomo il progetto, cioe' per posizionare la scheda Arduino con il
sensore ottico e l'altoparlante
all'interno di un cassetto o frigorifero occore
alimentare la scheda con una eventuale batteria da 9V che viene collegata con un jack
il cui polo positivo deve risultare il centrale.
Obiettivi:
 verificare il funzionamento di una fotoresistenza
 verificare il funzionamento di un pulsante n.a.
 verificare il funzionamento di un buzzer o altoparlante
 utilizzare il convertitore di tensione analogico / digitale presente all’interno della
scheda Arduino
 generare un segnale acustico con frequenza variabile
Schema elettrico e Elenco componenti del materiale didattico
1
R 3
10K
R 1
1N 4007
ANODO
F O T O R E S IS T O R E
LS1
SPEAKER
2
R 4
DIGITAL
OUTPUT
220
1
Q 1
2N 1711
1
3
R 2
4 .7 K
ANALOG
INPUT
D9
2
2
A0
DIGITAL
INPUT
P U L S A N T E N .A .
1
2
1
D2
S1
2
VCC=5V
KATODO
D 1
GND
Schema elettrico
1
N. 1 led
N. 1 pulsante
n.a. da circuito
stampato
N. 1 R = 10
kohm – 1/4w 5%
N. 1 R = 4.7
kohm – 1/4w 5%
N. 1 R = 220
ohm – 1/4w 5%
N. 1 diodo
1N4007
N. 1
fotoresistore
N. 1 buzzer
N. 1
altoparlante da
8 ohm - 1/4 w
N. 1 transitor
2N1711 tipo
NPN
Elenco
componenti
del materiale
didattico
Esistono pulsanti di diverse forme e dimensioni.
Vari contenitori per i transistor
Schema generale
La sequenza delle attività da svolgere è la seguente:
 ricerca e identificazione dei componenti necessari all’esperienza
 montaggio in sequenza dei led colorati e relative misure da effettuare con il
software “allarme_DIN_DON.ino”:
Colore del led
(LD1)
Valore
VR1 [V]
misurato
Valore R1 [Ω] in
serie al led /
diodo Si
Tempi di lavoro: max 1 ora
2
Valore calcolato di corrente [A]
in serie al led / diodo Si (dove
Vcc = 5V)
Stage di Fisica 2016
Tavolo Arduino
Torgnon
Prof.ri T. Marino e G.
Carpignano
Aprile 2016
Unità 8 – Visualizza i colori con un led RGB
Descrizione:
Visualizza i colori tramite un led RGB con la tecnica PWM permettendone la lenta
dissolvenza del colore e la sua miscelazione. Inoltre trasmette anche i valori del colore
visualizzato sulla porta seriale (Pulse With Modulation).
Obiettivi:
 verificare il funzionamento di un led RGB
 verificare il funzionamento della tecnica sottrattiva e additiva dei colori
 conoscere la tecnica PWM per ottenere la modulazione della luminosità
Schema elettrico e Elenco componenti del materiale didattico
Schema elettrico
Schema dei collegamenti
DIGITAL OUTPUTS
L1
R 1
100
D9
R 3
22
R 2
100
R 4
22
D11
D10
D6
1
2
3
4
LED_RG B
RED
BLUE1
5
GREEN
BLUE2
6
GND
Elenco componenti del materiale
didattico
N. 1 led RGB
N. 2 R = 22 ohm – 1/4w - 5%
N. 2 R = 100 ohm – 1/4w - 5%
1
1 Anodo RED
2 Anodo BLUE
LUNGHEZZA
TERMINALI:
LED RGB
VISTO DALL'ALTO
3 Anodo GREEN
2
3
CORTI
5
6
LUNGHI
1
4
MEDI
4 Anodo BLUE
5 Catodo comune RED e BLUE
6 Catodo comune GREEN e BLUE











Caratteristiche del Led RGB della Kingbright LF819EMBGMBC
IForward (tipica) = 20mA
IForward (max.) = 30mA(rosso) / 25mA(verde) / 30mA(blu)
VForward (tipica) = 2V(rosso) / 2,2V(verde) / 4,5V(blu)
VReverse (max.) = 5V
Intensità (min.) = 80mcd(rosso) / 100mcd(verde) / 20mcd(blu)
Intensità (max.) = 200mcd(rosso) / 200mcd(verde) / 60mcd(blu)
Ang. di osservazione = 30 gradi
Lungh. d'onda di picco = 625nm(rosso) / 565nm(verde) / 430nm(blu)
Temperatura di funzionamento da -40°C a +85°C
Lunghezza (corpo) 13,5mm - Ø 10mm - Passo terminali 2,54mm
Schema generale
La sequenza delle attività da svolgere è la seguente:
 ricerca e identificazione dei componenti necessari all’esperienza
 montaggio della matrice e relative misure da effettuare con il software
“led_RGB.ino”:


nessuno
256
1024
4096
infinito

Numero di colori gestito dal
software



altro…………
..
L’istruzione “analogWrite(9, 0);” genera un segnale PWM allo 0% sul pin 9.
2
Note
L’istruzione “analogWrite(9, 63);” genera un segnale PWM al 25% sul pin 9.
L’istruzione “analogWrite(9, 127);” genera un segnale PWM al 50% sul pin 9.
L’istruzione “analogWrite(9, 191);” genera un segnale PWM al 75% sul pin 9.
L’istruzione “analogWrite(9, 255);” genera un segnale PWM al 100% sul pin 9.
Nella tecnica PWM (Pulse With
Modulation” la frequenza varia
con la luminosità del colore?



no
si
………………
Tempi di lavoro: max 1/2 ora
3
Stage di Fisica 2016
Tavolo Arduino
Torgnon
Prof.ri T. Marino e G.
Carpignano
Aprile 2016
Unità 12 – Misura del tempo di oscillazione del pendolo
Descrizione:
Tramite un fotoresistore/ fotodiodo risulta possibile misurare il tempo di oscillazione di
un pendolo. Per visualizzare sul monitor del PC i tempi di transizione davanti al
traguardo ottico occorre premere il pulsante collegato al pin 2 della scheda Arduino.
Obiettivi:
 verificare i tempi di oscillazione di un pendolo e il funzionamento di un
traguardo
 utilizzare l’istruzione micros();
 capire le limitazioni delle soluzioni proposte
Schema elettrico ed elenco componenti del materiale didattico
ANODO
1
1
VCC=5V
D 1
R 1
LED
R 4
10K
F O T O R E S IS T O R E
KATODO
STAMPA
TEMPI
SENSORE A
BARRIERA FOTOELETTRICA
DISTANZA 5-10 CM.
R 3
DIGITAL
INPUT
ANALOG
INPUT
P1
P U L S A N T E N .A .
1
220
R 2
10K
D2
2
2
2
A0
GND
GND
Schema elettrico e schema di montaggio
1
Elenco componenti
del materiale
didattico
N. 1 fotoresistore
N. 1 R = 220 ohm –
1/4w - 5%
N. 2 R = 10 Kohm –
1/4w - 5%
N. 1 puntatore a diodo
laser
N. 1 pulsanti n.a. da
circuito stampato
N. 1 led
N. 1 pendolo
Schema generale
La sequenza delle attività da svolgere è la seguente:
 ricerca e identificazione dei componenti necessari all’esperienza
 montaggio della barriera fotoelettrica cercando prima di far collimare la luce
prodotta dal led / laser con la fotoresistenza
 regolazione del livello minimo della soglia di luce, tramite impostazione della
variabile denominata “soglia_luce”, per ottenere una corretta transizione dal
livello HIGH (fotoresistore illuminato) a livello LOW (fotoresistore oscurato).
 relative misure da effettuare con il software “tempo_oscillazione_pendolo.ino”:
Distanza tra led e
fotoresistore R1 = 5
cm
Distanza tra led e
fotoresistore R1 =
10 cm
Distanza tra led e
fotoresistore R1 =
20 cm
Determina la
distanza max. che
può essere
utilizzata per il
traguardo ottico
con diodo led
Sostituisci il led con
un puntatore a
diodo laser e poni la
distanza tra laser e
Con fotoresistore R1 illuminato dal led la
variabile “soglia_luce” è uguale a ……
Con fotoresistore R1 non illuminato dal led la
variabile “soglia_luce” è uguale a ……
Con fotoresistore R1 illuminato dal led la
variabile “soglia_luce” è uguale a ……
Con fotoresistore R1 non illuminato dal led la
variabile “soglia_luce” è uguale a ……
Con fotoresistore R1 illuminato dal led la
variabile “soglia_luce” è uguale a ……
Con fotoresistore R1 non illuminato dal led la
variabile “soglia_luce” è uguale a ……
Distanza max. = ……. cm
Con fotoresistore R1 illuminato dal laser la
variabile “soglia_luce” è uguale a ……
Con fotoresistore R1 non illuminato dal laser
la variabile “soglia_luce” è uguale a ……
2
Note
fotoresistore R1 = 5
cm
Distanza tra laser e
fotoresistore R1 =
10 cm
Distanza tra laser e
fotoresistore R1 =
20 cm
Determina la
distanza max. che
può essere
utilizzata per il
traguardo ottico
con diodo laser
Indica quale criticità
possiede il
traguardo ottico
con il led e con il
diodo laser?
Con fotoresistore R1 illuminato dal laser la
variabile “soglia_luce” è uguale a ……
Con fotoresistore R1 non illuminato dal laser
la variabile “soglia_luce” è uguale a ……
Con fotoresistore R1 illuminato dal laser la
variabile “soglia_luce” è uguale a ……
Con fotoresistore R1 non illuminato dal laser
la variabile “soglia_luce” è uguale a ……
Distanza max. = ……. cm
Tempi di lavoro: max 1/2 ora
3
Stage di Fisica 2016
Tavolo Arduino
Torgnon
Prof.ri T. Marino e G.
Carpignano
Aprile 2016
Unità 13 – Carica condensatore.
Descrizione:
Determinare la tensione di carica di un condensatore applicata ad un ingresso
analogico della scheda Arduino. La tensione misurata viene visualizzata sul monitor
del PC tramite un grafico utilizzando il software Processing.
Obiettivi:
 verificare la costante di tempo del gruppo RC tramite la formula


verificare il funzionamento di un partitore di tensione
utilizzare il programma Processing per visualizzare i dati trasmessi sulla seriale
USB con un grafico
1 R = 100 kohm – 1/4w - 5%
1 C = 100 nF poliestere
D2
DIGITAL
INPUT
R 1
100K
Elenco componenti del
materiale didattico
A0
ANALOG
INPUT
C 1
100 nF
GND
Schema elettrico
Schema elettrico e di montaggio su Breadboard
1
Elenco componenti del materiale didattico
Schema generale
La sequenza delle attività da svolgere è la seguente:
 ricerca e identificazione dei componenti necessari all’esperienza
 montaggio dei componenti e relative misure da effettuare con il software
“carica_condensatore.ino”
 Installare il software Processing (occorre solo decomprimere il file .zip e spostare
l’intera cartella sull’hard disk c:\ quindi creare un collegamento sul desktop del
file denominato “C:\processing-2.2.1\processing.exe” utilizzando l’opzione “Invia
a  desktop” disponibile con un clic del pulsante destro del mouse
 Avviare il programma denominato “carica_condensatore_Processing.pde”
tramite il software Processing 2.2.1 appena installato.
Tipolog
ia di
schema
utilizza
to
Valore VC1
[V]
misurato
Valore VR1 [V]
calcolato
2
Note
Tempi di lavoro: max 1 ora
3
Stage di Fisica 2016
Tavolo Arduino
Torgnon
Prof.ri T. Marino e G.
Carpignano
Aprile 2016
Unità 14 – Misura della temperatura ambiente.
Descrizione:
Tramite un sensore di temperatura è possibile misurare entro un range di valori
compresi tra -20°C e +64°C, la temperatura di un ambiente. Con visualizzazione sul
monitor del PC oppure su un display LCD con 16 caratteri per 2 righe.
Obiettivi:
 verificare il funzionamento di un sensore di temperatura con un termometro
campione
 installazione della libreria “OneWire”. La cartella denominata "OneWire" con la
libreria del sensore DS18B20 deve essere copiata nella cartella:
“Documenti\Arduino\libraries” senza modificare nessun nome di file o di
cartella.
 capire la risoluzione del sensore
Schema elettrico e Elenco componenti del materiale didattico
Elenco componenti del
materiale didattico
N. 1 sensore temperatura
DS18B20 oppure DS18S20 (in
contenitore waterproof)
N. 1 R = 4,7 kohm – 1/4w - 5%
VCC=5V
R 1
4 .7 K
SENSORE
TEMPERATURA
U 2
VD D
D Q
G N D
1
D2
2
3
DIGITAL
OUTPUT
DS 18B20
GND
Schema elettrico
1
Schema di montaggio su Breadboard
2
Descrizione del componente
Il sensore di temperatura DS18B20 fornisce un segnale di uscita di tipo digitale,
ragion per cui deve essere interfacciato ad un microcontrollore o un microprocessore
che provveda a interrogarlo secondo il protocollo previsto.
Le connessioni al sensore termico DS18B20 sono essenzialmente tre: i due pin
d’alimentazione, quindi Vcc e GND, e la linea dati, che è di tipo bidirezionale e fa capo
al pin denominato “DQ”. Infatti la sonda della Dallas comunica sfruttando il protocollo
One-Wire, che contempla la comunicazione dati mediante un solo filo (riferito al
piedino di massa, ovviamente).
Affinché tutto funzioni correttamente, il canale dati necessita di una resistenza
di pull-up, che in questo caso vale 4,7Kohm.
Essendo la comunicazione con il sensore di tipo digitale, si può sistemare la
sonda anche parecchio lontano dal circuito senza preoccuparsi dei disturbi ed delle
interferenze provenienti dall’ambiente circostante.
Il DS18B20 misura una temperatura compresa tra -55 e +125°C ed esprime la
temperatura rilevata con una risoluzione di 11 bit o 12 bit; inoltre presenta un
tolleranza nella misura di appena 0,5 °C in un range che va da -10°C a +85°C.
Per interrogarlo si utilizza un primo codice comando “Convert T” (codice 44h),
corrispondente all’avvio dell’operazione di conversione della misura.
La sonda risponde con uno 0 mentre esegue la conversione e con un 1 ad
operazione terminata.
A questo punto nei registri del componente sono disponibili due byte
corrispondenti al valore della temperatura rilevata in gradi Celsius.
Quindi, non resta che leggerli con un codice comando “Read ScratchPad (codice
BEh)”.
Il registro formato da 2 byte, per un campionamento a 11 bit, risulta essere
strutturato come mostra la Fig. 1.
Nella modalità ad 11 bit, dei 16 bit restituiti dal DS18B20 ogni volta che il
microcontrollore lo interroga, i primi 11 (tutto il byte meno significativo e primi tre bit
di quello più significativo) esprimono il valore della temperatura e gli ultimi cinque il
segno, che viene indicato con tutti 0 se la temperatura rilevata è positiva e tutti 1 se,
invece, la misura si riferisce a una temperatura negativa (sotto lo zero).
La particolarità del componente Dallas è che può esprimere la temperatura con i
decimali, infatti, se guardate la Fig. 1 vi accorgete che i primi quattro bit meno
significativi si riferiscono a valori minori di 1, dato che il primo vale 2 -4, ossia 1/16, il
secondo vale 0,125, il terzo 0,25 e il quarto 0,5. Così il sensore Dallas riesce ad
esprimere praticamente tutti i valori di temperatura che può misurare.
Per fare un esempio chiarificatore, immaginiamo di misurare 64,25°C positivi;
all’uscita dell’integrato DS18B20 avremo due byte, il primo dei quali sarà (partendo
dal bit più significativo) 00000100 e il secondo (sempre tenendo a sinistra il bit
maggiormente significativo) 00000100.
Analizzando i dati, il byte LSB dà il valore di 0,25 e il secondo byte fornisce +64
gradi. Volendo considerare il dato nell’insieme, ossia il valore complessivo formato dai
due byte, possiamo dire che i possibili valori esprimibili dall’uscita del DS18B20 sono
compresi tra 11111101101110000 (-55 °C) e 0000011111010000 (+125 °C).
Trasferendo questi valori in formato esadecimale, possiamo dire che l’escursione
è compresa fra AB70h e 07D0h. Sempre ragionando in esadecimale, vediamo che una
3
temperatura di 10,125 °C corrisponde a 00A2h e che una di -20 °C si esprime con
BCC0h.
Oltre alla modalità descritta, il DS18B20 ne implementa una seconda, dove il
valore della temperatura è espresso da 12 bit e il segno da quattro; le procedure di
interrogazione e il formato dei dati sono simili a quella appena descritta, con la
differenza che dei due byte ottenuti, uno riporta i 8 bit di temperatura e il secondo i
restanti quattro più quattro di segno.
Schema generale
La sequenza delle attività da svolgere è la seguente:
 ricerca e identificazione dei componenti necessari all’esperienza
 montaggio sulla breadboard dei componenti e relative misure da effettuare con
il software “sensore_temperatura_DS18B20.ino”
Quale variazione
minima di
temperatura è
possibile
discriminare con il
circuito proposto?
Calcolo della
risoluzione
in
temperatura
Note
Tempi di lavoro: max 1/2 ora
4
Stage di Fisica 2016
Tavolo Arduino
Torgnon
Prof.ri T. Marino e G.
Carpignano
Aprile 2016
Unità 15 – Tempo di reazione.
Descrizione:
Tramite un pulsante ed un led è possibile determinare il tempo di reazione di una
persona. La visualizzazione del tempo di risposta della persona avvenire con il monitor
del PC.
Obiettivi:
 verificare il tempo di reazione umano ad uno stimolo visivo
 proporre un software che diminuisca l’errore
Schema elettrico e Elenco componenti del materiale didattico
D6
D7
DIGITAL
OUTPUT
R 3
10K
R 1
R 2
ANODO
ANODO
P1
LED
KATODO
P U L S A N T E N .A .
VERDE
2
ROSSO
2
D 1
LED
2
DIGITAL
INPUT
1
D 1
KATODO
D2
220
1
220
N. 1 led colore rosso
N. 1 led colore verde
N. 1 pulsante n.a. da circuito
stampato
N. 1 R = 10 kohm – 1/4w - 5%
N. 2 R = 220 ohm – 1/4w - 5%
1
DIGITAL
OUTPUT
Elenco componenti del
materiale didattico
V CC=5V
GND
Schema elettrico e di montaggio su Breadboard
1
Schema generale
La sequenza delle attività da svolgere è la seguente:
 ricerca dei valori medi di tempi di reazione degli esseri umani
 montaggio sulla breadboard dei componenti e relative misure da effettuare con
il software “tempo_reazione.ino”
Il software proposto
permette di valutare
e discriminare quale
periodo di tempo più
breve?
Quale risulta il vostro
tempo migliore (il più
breve)?
Quale risulta la media di
10 differenti tempi?
Se viene allungato il
possibile tempo di attesa
prima dell’accensione
del led verde dall’attuale
5÷30 sec. (istruzione:
“random(5, 30);”) a
5÷120 sec. (“random(5,
120);”). Come risulta
essere modificata la




1 μsec.
1 msec.
1 sec.
altro: ……………
………………..

………………..
i tempi medi diminuiscono


i tempi medi rimangono
stabili
i tempi medi aumentano
2
Note
media di 10 differenti
tempi?
Tempi di lavoro: max 1/2 ora
3
Stage di Fisica 2016
Tavolo Arduino
Torgnon
Prof.ri T. Marino e G.
Carpignano
Aprile 2016
Unità 16 – Misura della distanza.
Descrizione:
Tramite un sensore di distanza con ultrasuoni è possibile misurare entro un range di
valori compreso tra 30 cm e 2 metri, la distanza di un oggetto (una parete, un foglio di
carta formato A3 o A4, etc), con la visualizzazione della distanza sul monitor del PC
oppure con display LCD.
Obiettivi:
 verificare il tempo di reazione umano ad uno stimolo visivo
 proporre un software che diminuisca l’errore
Schema elettrico e Elenco componenti del materiale didattico
Elenco componenti del
materiale didattico
N. 1 sensore ultrasuoni
N. 1 display LCD (opzionale)
Schema elettrico e di montaggio su Breadboard
Schema generale
La sequenza delle attività da svolgere è la seguente:
 concetto di ultrasuono (40 kHz) e suo utilizzo con effetto Doppler
 ricerca dei valori minimi e max. di utilizzo del sonar con cartoncino in formato
A4
1

montaggio sulla breadboard dei componenti e relative misure da effettuare con
il software “misura_distanza_ultrasuoni.ino”
Il software proposto
permette di valutare
e discriminare un
cartoncino con
dimensioni A4 a
quale distanza
minima?
Il software proposto
permette di valutare
e discriminare un
cartoncino con
dimensioni A4 a
quale distanza max.?
Note
Distanza min. [cm.]:
……………
Distanza max. [cm.]:
……………
Tempi di lavoro: max 1/2 ora
2
Stage di Fisica 2016
Tavolo Arduino
Torgnon
Prof.ri T. Marino e G.
Carpignano
Aprile 2016
Unità 17 – Misura dell’angolo di oscillazione del pendolo
Descrizione:
Tramite un potenziometro con alberino rotativo oppure con un encoder rotativo risulta
possibile misurare l’angolo di oscillazione di un pendolo con la visualizzazione sul
monitor del PC.
Obiettivi:
 convertire l’angolo di oscillazione in una tensione di un pendolo
 capire le limitazioni delle soluzioni proposte
Schema elettrico ed elenco componenti del materiale didattico
Schema elettrico e schema di montaggio
VCC=5V
R 1
10K
D2
1
R 2
10K
A0
2
DIGITAL
INPUT
S1
3
2
ANALOG
INPUT
P U L S A N T E N .A .
Elenco componenti
del materiale
didattico
N. 1 encoder rotativo
tipo HP
N. 1 potenziometro
lineare da 10 kohm N. 1
pendolo
N. 1 pulsante n.a. da
circuito stampato
1
STAMPA
GND
Schema generale
La sequenza delle attività da svolgere è la seguente:
 ricerca e identificazione dei componenti necessari all’esperienza
 montaggio del potenziometro su un supporto a forma di “L”
 relative misure da effettuare con il software “angolo_oscillazione_pendolo.ino”:
Note
1
Tempi di lavoro: max 3/4 ora
2