COP FE 305:fe

imparare &
· imparare & approfondire
WOLFRAM
di GIOVANNI DI MARIA
(seconda parte)
Alpha IN ELETTRONICA
Prosegue con questa seconda
ed ultima puntata l’esplorazione
del motore di ricerca WolframAlpha,
analizzandone le peculiarità nel
nostro campo, quello dell’elettronica.
I
l motore WolframAlpha è stato creato
per risolvere principalmente quesiti
scientifici e matematici. L’elettronica
pertanto viene “masticata” molto bene
dall’engine, e il suo intervallo d’azione è
molto vasto e valido. Di seguito vengono
riportati tanti esempi, che abbracciano
diverse branche dell’elettronica.
garitmica, della risposta in frequenza del circuito. L’analisi può essere altresì condotta
su un generatore sinusoidale (o altra forma
d’onda) di tensione, con il calcolo del grafico e le tensioni di picco. Alcuni esempi da
provare sono elencati di seguito:
resonance frequency 20uF 5H
RLC circuit 10ohm 12H 400uF
AC source 110V
LEGGE DI OHM
Figura 1: Risoluzione della legge di Ohm
Non può mancare il pilastro portante dell’elettronica, la legge di Ohm.
Inserendo nella casella di ricerca le grandezze a disposizione, il sistema, proprio
perché “conosce” la legge di Ohm, è in
grado di calcolare i valori mancanti e trasversali. Con l’immissione infatti di almeno due grandezze note (Ampere, Ohm,
Volt o Watt) è possibile ottenere il calcolo e la risoluzione delle equazioni che
stanno alla base di questa importante
legge. Elenchiamo di seguito alcune stringhe da provare nell’apposita casella di testo, per analizzare quesiti in elettronica:
12A 110V
18A 567Ohm
1000W 230V
CIRCUITI IN CORRENTE ALTERNATA
Figura 2: Calcolo della frequenza di risonanza
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L’analisi dei circuiti in corrente alternata è risolta brillantemente dal motore computazionale. Al solito occorre specificare alcune grandezze, onde rendere possibile la risoluzione delle equazioni delle grandezze. Occorre altresì specificare le corrette parole chiave. È possibile dunque ricavare
frequenza, reattanza, capacità ed induttanza di qualsiasi circuito RLC. Anche le formule inverse sono computate correttamente. In questo tipo di circuiti sono anche
mostrati i risultati relativi a frequenza di risonanza massima, fattore di potenza, fattore di qualità (Q) e frequenza angolare.
In più è visualizzato il grafico, su scala lo-
AMPLIFICATORI OPERAZIONALI
Si può agevolmente progettare la configurazione base di un amplificatore operazionale, nella soluzione invertente e non invertente. Allo scopo occorre specificare,
tramite caselle di testo e caselle combinate,
i parametri relativi al circuito, come la tensione del segnale d’ingresso, il valore delle due resistenze di polarizzazione, ecc. La
procedura, oltre a fornire gli schemi elettrici
dei due tipi di amplificatori, mostra anche
i risultati relativi alle tensioni di uscita e il fattore di amplificazione (gain).
op amp
RESISTORI
Se avete diversi resistori collegati in serie
ed in parallelo, è possibile calcolarne il
valore complessivo, semplicemente digitandone in sequenza le relative resistenze.
Di seguito sono elencate alcune semplici
stringhe di ricerca, per la risoluzione di
problemi riguardanti questi componenti.
Molto interessante risulta anche il calcolo
del codice delle bande colorate, utile sia ai
principianti che ai tecnici più “incalliti”.
parallel resistors 30ohm 60ohm
10000 ohm resistor
resistor black red green silver
CONDENSATORI
Anche i componenti capacitivi possono
essere analizzati in tutto e per tutto, dal
motore computazionale. Di seguito al-
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Figura 4: Un generatore sinusoidale di tensione
Figura 6: Calcolo di due resistenze in parallelo
cune stringhe di ricerca e di analisi utili.
capacitor energy 250mF 1C
series capacitance 200uF 500uF
capacitive reactance 100uF 60Hz
INDUTTORI
Di seguito riportiamo alcuni esempi di
calcolo parametrico delle bobine.
inductive reactance 25mH 2kHz
inductance of a coil
DIODI
L’analisi di questi componenti non lineari non si limitano a fornire risultati numerici, ma mostrano anche i grafici sulle
caratteristiche della tensione sulla corrente. Di seguito qualche esempio inte-
Figura 3: Analisi di un circuito RLC
Figura 5: Soluzione di calcolo di un operazionale
ressante.
diode 0.6 V
diode 240 mA
ACUSTICA
FILTRI
La sezione relativa al calcolo di un filtro è
estremamente interessante. L’utente può
scegliere infatti non solo la tipologia della
cella, ma anche il comportamento che
essa deve assumere, in relazione alla frequenza. Di seguito qualche valido esempio.
Butterworth filter
Chebyshev type 2 filter
Una funzione molto utile è quella di creare
e, soprattutto, riprodurre un forma d’onda
acustica, specificandone la frequenza e il tipo d’onda (anche sottoforma di formula matematica). È possibile pertanto ascoltare il
segnale creato e visualizzarne il grafico,
per essere poi copiato ed incollato in qualsiasi altro documento. L’ascolto è possibile
grazie alla parola chiave “play”. Di seguito
qualche esempio interessante.
play 1.5kHz sawtooth
play sin(3000t)+sin(4000t)
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Figura 8: Valutazione del valore ohmico di un resistore,
fornendo il codice colore
Figura 12: Creazione di un segnale a dente di sega, da ascoltare
Figura 7: Codice dei colori di una resistenza
Figura 13: Creazione di un segnale audio personalizzato
Figura 9: Il comportamento di un diodo
Figura 11: Calcolo di un filtro Butterworth
CONCLUSIONI
Figura 10: Caratteristica di un diodo ideale
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Il creatore del programma Matematica,
con WolframAlpha, ha voluto inserire le
competenze scientifiche al servizio della
ricerca. E continua a farlo, giorno per
giorno. Modificando per sempre, come
egli stesso dice, il modo in cui si pongono le domande al computer e le risposte
con cui si ottengono.
Come ogni novità, la creatura di Stephen
Wolfram dispone già di ammiratori e diffidenti. Alcuni vedono in Wolfram Alpha la
pietra miliare per la costruzione del web
semantico ed intelligente; altri lo ritengono un interessante esperimento che
ancora deve maturare per esprimere tutte le proprie potenzialità.
Consigliamo ai lettori di leggere e studiare molto attentamente gli esempi riportati sul sito, al fine di comprenderne
tutti i segreti e i trucchi legati alla composizione della domanda. Solo in questo modo, infatti, si potrà prendere quella confidenza con l’engine che permetterà
di trarre il massimo da esso. q
CODICE MIP 2797188