Archivi tag: polo steam

Lezione 6 – Corso di Elettronica Creativa con Arduino Sensor Kit

Sensore di luminosità

Inizio questa lezione con un’informazione che va a correggere quanto scritto sul sito Arduino in riferimento al Grove Light Sensor in cui erroneamente viene indicato il dispositivo come fotoresistenza, in realtà si tratta di un fototransistor e ciò, soprattutto per i neofiti può creare qualche problema di comprensione, soprattutto perché lo sketch presentato non fornisce esattamente quanto indicato.

Fotoresistenza o fototransistor?

  • Versione 1.0 del Grove-Light Sensor – usava una classica CdS LDR GL5528, cioè una vera fotoresistenza.
  • Versione 1.1 / 1.2 (quella montata sullo Shield dell’Arduino Sensor Kit) – per ragioni RoHS (il cadmio delle CdS è vietato) Seeed ha sostituito l’LDR con un LS06-S: si tratta di un sensore a fototransistor lineare (tecnicamente una fotodiodo-transistor) che “mima” la vecchia fotoresistenza ma è più rapido e lineare.

Il sito di Arduino non ha aggiornato la terminologia e continua a chiamarlo “photo-resistor”.

Ora come possiamo fare per non creare problemi a chi inizia?

Innanzi tutto se volete utilizzare una fotoresistenza vi rimando alle mie slide: Alfabeto di Arduino – Lezione 3, ma attenzione in questo caso dovrete usare una breadboard e realizzare un circuito con un resistore da 10Kohm e una fotoresistenza, in questo modo usando lo sketch presente sul sito Arduino o quelli indicati nelle mie slide tutto funzionerà ed avrete valori che variano tra 0 e circa 900, coll’esempio sul sito Arduino avrete un valore massimo più basso.

Dal punto di vista teorico cosa succede (usando una fotoresistenza):

La fotoresistenza (o LDR, Light Dependent Resistor) per rilevare l’intensità della luce:

  • la resistenza della fotoresistenza diminuisce quando l’intensità luminosa aumenta;
  • la resistenza della fotoresistenza aumenta quando l’intensità luminosa diminuisce.

L’ADC dell’Arduino la converte in un numero intero da 0 (buio) a 1023 (molta luce) quindi la lettura avviene tramite l’istruzione analogRead() per questo kit collegheremo direttamente il modulo al pin A3 e quindi nel codice scriveremo: analogRead(A3).

// Prof. Maffucci Michele
// Uso del sensore di luminosità
// 27.05.2025

int sensore_luce = A3;   // pin del sensore di luminosità

void setup() {
  analogReference(INTERNAL);   // 1,1 V; attivare PRIMA di qualsiasi analogRead
  delay(3);                    // attesa minima per la stabilizzazione della reference
  Serial.begin(9600);          // avvia la comunicazione seriale
}

void loop() {
  int luce_grezza = analogRead(sensore_luce);      // legge il valore grezzo dal pin A3
  int luce = map(luce_grezza, 0, 1023, 0, 100);    // converte 0–1023 in 0–100 (percentuale)

Serial.print("Livello di luce: ");
  Serial.println(luce);  // stampa il valore di luce sul Monitor Seriale

delay(1000);           // attende 1 secondo prima della prossima lettura
}

Le cose sono simili con il Grove-Light Sensor sull’Arduino Sensor Kit, ma avrete, come dicevo, valori massimi più bassi, che raggiungo circa i 750 con la torcia dello smartphone direttamente puntata sul fototransistor. Dal punto di vista funzionale nulla cambia ma è importante aver ben presente che siamo lavorando con componenti elettronici diversi che hanno comportamenti simili.

Con lo sketch precedente otterremo sulla serial monitor questi valori:

Il fatto che il valore massimo si fermi attorno a 750 è in realtà perfettamente coerente con l’elettronica del modulo.

Quindi per ora, per chi inizia potete far finta che il componente sull’Arduino Sensor Kit è una fotoresistenza e se desiderate potete fermarvi a questo punto.

Continua a leggere

Lezione 5 – Corso di Elettronica Creativa con Arduino Sensor Kit

Il Buzzer

Quando progettiamo un impianto di automazione abbiamo quasi sempre bisogno di avvisare l’utente di uno stato o di un’anomalia. Oltre alle classiche spie luminose, un modo immediato per “farsi sentire” è impiegare un buzzer, noto colloquialmente come cicalino. Questo piccolo attuatore trasforma un segnale elettrico in un impulso sonoro che può variare da un semplice beep continuo a brevi toni di diversa frequenza.

Tipologie principali di buzzer

Attivo
Contiene un oscillatore interno che genera automaticamente la frequenza fissa non appena viene alimentato.
Con Arduino basta portare il pin di alimentazione a livello HIGH/LOW per abilitare o silenziare il suono.

Passivo
Non possiede oscillatore: necessita di un’onda quadra esterna per farlo vibrare.
Arduino può pilotarlo con PWM (analogWrite) o con la funzione tone() per scegliere la frequenza desiderata.

Tecnologie costruttive

I buzzer – siano essi attivi o passivi – possono realizzarsi con due differenti principi fisici:

  • Magnetici
    una bobina varia il campo magnetico e fa oscillare una sottile membrana metallica.
  • Piezoelettrici
    un disco di materiale piezo si deforma quando riceve tensione, generando la vibrazione acustica.

La scelta fra le due tecnologie dipende principalmente da:

  1. Segnale di pilotaggio disponibile (continua, PWM, ampiezza)
  2. Pressione sonora richiesta (volume)
  3. Spazio e forma concessi dal progetto

Come funziona un buzzer attivo

All’interno è presente un piccolo circuito oscillatore che, alimentato in continua, fa variare il campo magnetico di una bobina. La bobina è rigidamente accoppiata a una membrana, la quale vibra alla frequenza impostata dal circuito e produce un suono costante. In pratica: lo accendiamo – suona; lo spegniamo – tace.

Dati tecnici

  • Tensione nominale: 6V DC
  • Tensione di esercizio: 4-8V DC
  • Corrente nominale: < 30mA
  • Tipo di suono: segnale acustico continuo
  • Frequenza di risonanza: ~2300 Hz

Come funziona un buzzer passivo

Il buzzer passivo è sprovvisto di oscillatore e si comporta come un piccolo altoparlante: emette il tono dell’esatta frequenza del segnale che riceve. Con Arduino possiamo quindi:

  • generare una frequenza fissa con tone(pin, freq);
  • modulare il duty-cycle tramite analogWrite() per variare il volume;
  • creare melodie cambiando velocemente frequenza e durata.

Dati tecnici

  • Tensione nominale: 5V DC
  • Tensione di esercizio: 4-8V DC
  • Corrente nominale massima: ≤ 32 mA
  • Min. Uscita audio a 10 cm: 85 dB
  • Temperatura di esercizio: da 20°C a 45°C

Poiché vogliamo utilizzare il buzzer dell’Arduino Sensor Kit a questo punto possiamo chiederci:

“ma di che tipo è il buzzer di questo kit?”

E’ un buzzer di tipo passivo.

Nelle spiegazioni abbiamo parlato di PWM, di seguito alcuni dettagli, ma se volete approfondire consultate le mie slide: Alfabeto Arduino – Lezione 2 e l’approfondimento su questo sito: Arduino – Approfondimenti sulla modulazione di larghezza di impulso (PWM).

Per uno studio ancora più approfondito: Secrets of Arduino PWM.

Che cos’è il PWM

La modulazione di larghezza d’impulso, o PWM (Pulse Width Modulation), è una tecnica che permette di ottenere effetti analogici usando mezzi digitali. Il controllo digitale genera un’onda quadra, un segnale che passa continuamente da acceso (ON) a spento (OFF). Variando la frazione di tempo in cui il segnale rimane acceso (alto) rispetto a quella in cui rimane spento (basso), è possibile simulare tensioni intermedie tra lo 0 V (spento) e i 5 V (acceso al 100 %). Il periodo in cui il segnale resta acceso si chiama larghezza dell’impulso. Modificando (ovvero modulando) questa larghezza si ottengono valori analogici diversi. Se la commutazione ON/OFF avviene abbastanza velocemente, il segnale risulta percepito come una tensione “media” continua compresa tra 0 V e 5 V.
Questo segnale PWM può dunque essere usato per controllare con facilità un buzzer passivo.
Per generare segnali PWM con Arduino si utilizza la funzione analogWrite(), mentre digitalWrite() produce solo segnali in corrente continua (DC).
Sulla tua scheda ci sono sei pin digitali contrassegnati dal simbolo “~” (tilde), che indica la capacità di gestire un segnale PWM: 3, 5, 6, 9, 10, 11. Questi sono chiamati pin PWM.

Collegamenti

Come abbiamo detto precedentemente Il buzzer del kit è passivo: non produce autonomamente il tono, ma vibra quando riceve un’onda quadra. Con analogWrite() inviate un’onda PWM; variando il duty-cycle (0-255) variate il volume.

Esempio 1:  emissione di un beep

/* Prof. Maffucci Michele
   beep con il buzzer
   14.05.25
*/

const int BuzzerPin = 5;       // D5 ha anche il simbolo ~ = PWM

void setup() {
  pinMode(BuzzerPin, OUTPUT);  // imposta il pin come uscita
}

void loop() {
  analogWrite(BuzzerPin, 128); // 50 % di duty-cycle ≈ volume medio
  delay(1000);                 // suona per 1 s
  analogWrite(BuzzerPin, 0);   // silenzio
  delay(1000);                 // pausa di 1 s
}

Funzionamento del codice

  • pinMode()
    imposta il pin in uscita, così può fornire tensione
  • analogWrite(pin, val)
    genera un’onda quadra a ~490 Hz sul pin; val è il duty-cycle (0 = 0 %, 255 = 100 %)
  • delay(ms)
    pausa del programma – qui determina per quanto tempo il buzzer resta attivo/inattivo

Continua a leggere

Lezione 4 – Corso di Elettronica Creativa con Arduino Sensor Kit

Il potenziometro

I potenziometri sono tra i resistori variabili più diffusi la cui legge di variazione della resistenza dipende da una grandezza meccanica (generalmente la rotazione di un albero, in qualche caso lo spostamento rettilineo di un cursore).

I resistori variabili sono schematicamente indicati con uno dei due simboli riportati di seguito:

Un resistore variabile è caratterizzato dal suo valore ohmico esistente tra i due terminali fissi; esso può essere utilizzato all’interno di un circuito in due modi come reostato, utilizzato come regolatore di corrente o come potenziometro utilizzato come regolatore di tensione, in questa lezione ne vedremo l’utilizzo come potenziometro.

Non tutti i potenziometri sono uguali, nei potenziometri “logaritmici” (usati negli amplificatori audio) la variazione di resistenza segue una curva esponenziale per meglio adattarsi alla percezione umana del volume.

Obiettivi di questa lezione

  1. Comprendere il funzionamento del potenziometro come partitore di tensione variabile.
  2. Collegare correttamente il modulo Potentiometer Grove allo shield Arduino Sensor Kit.
  3. Misurare la posizione del cursore con analogRead() e convertire in un valore all’interno di un range fissato.
  4. Utilizzare l’istruzione di controllo di flusso IF-THEN-ELSE.

Teoria di base

  • Il microcontrollore ATmega328 è dotato si 6 ADC (Analog to Digital Converter – Convertitori Analogici Digitali)
  • Gli ingressi analogici leggono valori compresi tra 0 e 5 volt
  • La risoluzione dei valori convertiti in digitale è di 10 bit (1024 valori)
  • Ogni bit equivale a valori di tensione pari a 5/1024 = 4,8 mV che è la più piccola misura di tensione che si può rilevare

Le grandezze fisiche del mondo reale sono di tipo analogico ed Arduino dispone di una serie di ingressi adibiti alla lettura di grandezze di tipo analogico, che come dettagliato nella lezione 1, vengono poi convertire dal microcontrollore in grandezze di tipo digitale.

Le variazioni di grandezze di tipo analogico vengono lette da Arduino come variazioni di tensione sugli ingressi analogici.

Un sensore generico quindi, connesso sui pin analogici fornirà una tensione che sarà funzione della grandezza fisica misurata.

Per poter simulare la variazione di tensione e quindi studiare il comportamento di un generico sensore e capire come leggere valori analogici, utilizzeremo in questa fase un potenziometro o un trimmer, componente elettronico che consente di variare la tensione presente ai suoi capi.

Il Grove Rotary Potentiometer

Continua a leggere

MicroCode – Language – Lezione 3

Sezione “QUANDO”

Il lato sinistro di una regola, la sezione “QUANDO“, inizia con un blocco di un evento che può essere inserito dalla finestra di dialogo che appare quando viene selezionato selezioni il blocco vuoto più a sinistra di una regola:

  • press pressione del pulsante, icona micro:bit, o pin
  • release rilascio del pulsante, icona micro:bit, o pin
  • move movimento dell’accelerometro, in vari modi
  • hear sentire un suono, sia forte che soffuso
  • cambio di temperatura variazione di temperatura, sia più calda che più fredda
  • ricezione radio ricezione via radio di un numero
  • inizio pagina inizia pagina si avvia solo quando la pagina viene avviata (o selezionata), con un ritardo opzionale
  • timer timer di un tempo
  • variabile (X,Y,Z) cambiato con un numero

Se la sezione “QUANDO” viene lasciata vuota, la regola verrà eseguita una sola volta quando la pagina viene avviata.

Eventi, parametri e condizioni

Un blocco evento può essere seguito:

  • da nessun blocco;
  • uno o più blocchi di parametro che determinano le condizioni sotto le quali l’esecuzione procederà dalla sezione “Quando” alla sezione “Fai”.

Ogni evento ha un parametro predefinito, che viene utilizzato quando non viene specificato alcun parametro. I valori predefiniti sono:

press, il valore predefinito del button A ; altre opzioni includono button B , micro:bit logo, pin 0 , pin 1 , pin 2 !
release, i valori predefiniti e le opzioni sono gli stessi di press

La finestra di dialogo sottostante mostra i parametri associati agli eventi di press/release del pulsante.

In funzione dell’evento verranno mostrati parametri diversi.

Condizioni sui valori degli eventi

Quando un evento ha un valore numerico (nel caso della ricezione di un messaggio radio o di un aggiornamento di una variabile), se tale valore è uguale alla somma dei valori (costanti e variabili) che seguono, allora l’esecuzione proseguirà alla sezione “Fai”. Ecco i cinque valori (punti) disponibili:

  • 1 dot:
  • 2 dot:
  • 3 dot:
  • 4 dot:
  • 5 dot:

Il timer è parametrizzato con vari tempi che possono anche essere sequenziati e sommati:

  • 1/4 di secondo:
  • 1 secondo:
  • 5 secondi:
  • ? secondi: – da 0 a 1 secondo, scelto casualmente

Nel caso del timer, la somma specifica la quantità di tempo con cui avviare il timer.

Sezione “Fai”

Il lato destro di una regola, la sezione “Fai”, inizia con uno dei blocchi di comando presenti nella lista che segue:

  • show image mostra una sequenza di animazione sullo schermo LED.
  • show number mostra numero visualizza un valore numerico tra 0 e 99
  • sound emoji riproduce una sequenza di emoji
  • play notes riproduce una sequenza di note (dalla scala di Do maggiore)
  • radio send invia un numero dato tramite la radio
  • radio set group prende un numero e garantisce che i messaggi radio da un diverso numero di gruppo vengano ignorati (il gruppo radio predefinito è 1, il che significa che tutti i micro:bit vedono tutti i messaggi)
  • switch page trasferisce il controllo dell’esecuzione a una pagina specifica
  • set variable inserisce un numero in una variabile (X, Y, Z); predefinito a 0 se non viene specificato nessun valore; inoltre imposta e

Un comando può essere seguito da vari blocchi di parametro, a seconda del tipo di comando.

Come per gli eventi, ogni comando ha un parametro predefinito, nel caso in cui non venga dato alcun blocco di parametro i parametri predefiniti sono:

  • screen mostra di default una faccia felice
  • sound emoji riproduce di default l’emoji giggle
  • radio invia il numero 1 come predefinito
  • switch passa di default alla pagina 1
  • get prende il valore da una variabile (X, Y, Z); se la variabile non era stata precedentemente impostata il valore predefinito è 0. Ciò vale anche per e

Buon Coding a tutti 🙂

I miei corsi per Tecnica della Scuola: realizzare laboratori green con il Making e il Coding – 2ed.

Proposte didattiche innovative per la sostenibilità ambientale

Da domani sarò online con la seconda edizione del corso realizzare laboratori green con il Making e il Coding che risponde alla domanda:

Come progettare e quali competenze bisogna avere per realizzare attività laboratoriali per l’educazione e la formazione alla transizione ecologica?

L’attività formativa è finalizzate alla realizzazione di attività STEAM attive ed inclusive per l’educazione alla transizione ecologica, permetterà di acquisire le competenze tecniche necessarie per il controllo dei parametri fisico/chimici mediante l’utilizzo di strumenti didattici che vengono utilizzati comunemente nella scuola in attività laboratoriali per l’apprendimento del Coding e la robotica didattica. Il corso è indirizzato a docenti di ogni ordine e grado.

Verranno mostrati esempli applicativi sperimentati utilizzabili immediatamente in classe, verranno rese disponibili tutte le risorse: programmi e schede di progetto in modo da facilitare l’azione del docente. L’attività sarà assolutamente pratica e di facile fruibilità anche per docenti di discipline non tecniche.

Presentazione del corso

Il corso intende mostrare come, attraverso un’apprendimento attivo ed inclusivo, si possono sviluppare laboratori green per la transizione ecologica, sostenibili e innovativi per la scuola primaria e secondaria al fine di riqualificare giardini e cortili scolastici trasformandoli in ambienti di esplorazione e di apprendimento delle discipline curricolari in un percorso nel quale l’esperienza stessa genera conoscenza e apprendimento.

La realizzazione di orti didattici e giardini a fini didattici prevede un controllo dei parametri fisico/chimici che può essere agevolmente svolta con strumenti didattici che vengono utilizzati comunemente in attività laboratoriali per l’apprendimento del Coding e la robotica didattica.

Schede elettroniche come BBC micro:bit, Arduino, Raspberry Pi, possono assolvere a questo compito e la loro programmazione può avvenire utilizzando i linguaggi più adatti al livello di scuola a cui appartengono gli studenti, quindi si potrà optare per un linguaggio grafico a blocchi o testuale.

L’obiettivo del corso è quello di fornire le competenze necessarie per realizzare in piena autonomia attività laboratoriali volte al controllo automatico dei parametri ambientali che permettono la crescita di singole piante o piccole serre anche idroponiche con un sistema di monitoraggio delle colture basati sull’IoT (Internet of Things). Verranno inoltre mostrate attività pratiche per la realizzazione di dispositivi per il monitoraggio dell’inquinamento atmosferico, acustico e luminoso.

Continua a leggere