ARDUINO Esplora
I sensori
Ultimo aggiornamento 11 agosto 2013


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La scheda ESPLORA si differenzia da tutte le schede Arduino precedenti, poiché su di essa sono già montati, di serie, diversi sensori.
In particolare sulla scheda ESPLORA sono presenti i seguenti dispositivi:

Joystick analogico con pulsante centrale

Il joystick analogico è posto alla sinistra della scheda ed è formato da due potenziometri connessi a croce, premendo il joystick si attiva poi un pulsante.
I tre segnali: J-XOUT, J-YOUT, J-SW sono collegati all’integrato IC3 tipo 74HC4067D che è un multiplexer/demultiplexer a 16 canali.
Questo permette di utilizzare il numero totale di sensori disponibili. Ciò significa che un singolo ingresso analogico del microcontrollore è condiviso tra tutti i canali d’ingresso (eccetto l'accelerometro a tre assi). Quattro ulteriori pin del microcontrollore permettono di scegliere il canale da leggere.

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4 pulsanti disposti a rombo

Sul lato destro della scheda, sono presenti quattro pulsanti disposti a rombo: ognuno ha la propria resistenza di pull up da 10 kΏ per mantenere l'uscita a livello alto quando il pulsante non è premuto; come per il Joystick, le 4 uscite A-S1, A-S2, A-S3, A-S4 sono connesse all’integrato IC3.

Un potenziometro lineare a cursore

Nella parte bassa della scheda, è presente un potenziometro lineare da 1 kΏ (datasheet), collegato come partitore resistivo per variare il livello di tensione in uscita sul pin A-LINEAR connesso sempre all’integrato IC3.
Il valore letto sarà un numero con una risoluzione pari a 10 bit, ed è possibile leggerlo tramite il comando di libreria Esplora.readSlider()

Microfono per rilevare il rumore ambientale.

La capsula microfonica tipo PMOF-9745P-Q è un Microfono omnidirezionale a condensatore Electret, ha una frequenza di funzionamento compresa tra i 20 e i 16000 Hz, il massimo valore del livello di pressione pari a 120 dB S.P.L., un rapporto segnale/rumore di 60 dB.
Nel circuito, il segnale in uscita, è amplificato tramite due amplificatori operazionali contenuti all’interno di un integrato tipo LMV358 del tipo rail-to rail.
Anche in questo caso l’uscita A-MIC è collegata all’integrato IC3, il valore può essere letto tramite il comando di libreria Esplora.readMicrophone().

Sensore di luce per la misurazione dell’intensità luminosa

Per la misurazione dell’intensità luminosa, la scheda ESPLORA ha una fotoresistenza anche se nello schema e sullo stampato figura un fototransistor (tipo FLD0030
Le fotoresistenze tipo VT90N2 sono delle particolari resistenze, il cui valore dipende dall’intensità e dal colore della luce che le colpisce; in genere sono dei sottili film di solfato di cadmio su un supporto rigido, chiusi in involucri protettivi trasparenti.
Il modello montato presenta a 10 lux valori di resistenza compresi tra 12k e 36k, e un valore massimo di resistenza al buio di 500 kΏ
L’uscita A-LIGHT è collegata all’integrato IC3, il valore può essere letto tramite il comando di libreria Esplora.readLightSensor(), che legge l'intensità della luce che colpisce il sensore come un numero a 10 bit. Ciò significa che mapperà tensioni di ingresso comprese tra 0 e 5 volt in valori interi compresi tra 0 e 1023. Questo produce una risoluzione tra le letture di: 5 volt / 1024 unità o, 0,0049 volt (4,9 mV) per unità

Sensore di temperatura per la misurazione della temperatura ambiente

Per la misurazione della temperatura, la scheda ESPLORA utilizza un integrato tipo TMP36 che è un sensore di temperatura di precisione alimentabile a bassa tensione.
Il sensore fornisce una tensione di uscita che è linearmente proporzionale, la temperatura è in gradi Celsius.
Il sensore non richiede nessuna regolazione esterna per fornire precisioni tipiche di ± 1 ° C a +25 ° C e ± 2 ° C nel range compreso tra i -40 ° C e i +125 ° C.
L'uscita lineare e la calibrazione di precisione semplificano l'interfacciamento al circuito di controllo della temperatura e ADC.
Il sensore è utilizzabile con singola alimentazione con valori compresi tra un minimo di 2,7 V e un massimo di 5,5 V.
La corrente assorbita dal sensore è minore di 50 μA, questo permette un basso auto-riscaldamento tipicamente inferiore a 0,1 ° C in aria calma.
Il TMP36 fornisce un uscita di 750 mV a 25 ° C, e opera a 125 ° C con soli 2,7 V di alimentazione.
L’uscita A_TEMP è collegata all’integrato IC3, il valore può essere letto tramite il comando di libreria Esplora.readTemperature(scale) a seconda dell’argomento, il valore della temperatura può essere in Celsius o in Fahrenheit

Accelerometro triassiale (X, Y e Z)

L’accelerometro triassiale utilizzato sulla scheda ESPLORA, è il modello a basso costo tipo MMA7361 LCR2 prodotto dalla Freescale, misura solamente 3x5x1 mm, ha un consumo di 400uA e opera con una tensione compresa tra i 2.2 e i 3.6V.
Il sensore presenta una sensibilità di 800 mV/g a 1.5g o 206 mV/g a 6g.  Agendo sul pin G-SEL è possibile scegliere questa sensibilità, per fare questo occorre effettuare un ponticello sul Jumper SJ1, di default è presente una resistenza R6 da 0 ohm tra il pin 2 (G-SEL) e GND per cui è impostata la sensibilità di 1.5 g.
Il sensore dispone anche di una funzione di test automatico che consente di verificare l'integrità meccanica ed elettrica dell'accelerometro in qualsiasi momento prima o dopo l'installazione, Per ottenere questa funzione occorre agire su Jumper SJ2, di default è presente una resistenza R13 da 0 ohm tra il pin 2 (S-TEST) e GND, per cui la funzione è disabilitata.

I tre pin di uscita XOUT, YOUT, ZOUT sono connessi all’integrato IC3 e possono essere letti tramite il comando di libreria Esplora.readAccelerometer(axis) singolarmente, impostando il parametro asse che può essere X_AXIS, Y-AXIS, o Z_AXIS.

Un buzzer per produrre suoni

Per la produzione dei suoni, è presente un buzzer connesso alla porta PD7 del processore. Per non sovraccaricare la porta è presente un transistor tipo NPN BC847.
Per la sua gestione sono presenti due comandi della libreria ESPLORA.tone() e ESPLORA.noTone().
Nel primo caso, il comando genera un'onda quadra di frequenza specificata, può essere specificata la durata in millisecondi, altrimenti l'onda continua finché non è richiamato il comando ESPLORA.noTone().

RGB con elementi Rosso Verde e Blu per la miscelazione del colore.

Sulla scheda ESPLORA, è presente un led RGB tipo CLP-6C-FKP, il led si presenta come un piccolo rettangolo delle dimensioni di 6x5mm.
Al suo interno sono presenti tre led: Rosso (619-624nm), Verde (520-540nm), Blu (460-480nm) che possiedono un’intensità luminosa di 560-1120 mcd per il led rosso, 1120-2240mcd per il led verde e tra i 280-560 mcd per il led blu.
L’angolo di vista è di 120°, per ogni led è prevista una resistenza di limitazione da 1kohm.
Per il pilotaggio dei led, sono presenti diversi comandi della libreria come Esplora.writeRGB(red, green, blue) che permettono di miscelare i vari colori, oppure Esplora.writeRed(value), Esplora.writeGreen(value) , Esplora.writeBlue(value) per comandare l’emissione dei singoli colori a diverse intensità.

Ingressi e uscite Tinkerkit

La scheda ESPLORA ha quattro connettori compatibili con il sistema Tinkerkit, due ingressi di colore bianco e due di uscita di colore arancio.
Questi hanno tre terminali, due per l’alimentazione (+5V e GND) e uno per l’ingresso o l’uscita del segnale.
A questi connettori possono essere collegati i moduli della serie Tinkerkit, tra cui moduli sensore come: accelerometri, pulsanti, giroscopi, sensori di tilt, di tocco, magnetici oppure moduli attuatori come : led alta potenza, relè, relè allo stato solido, servomotori.

Datasheet dei principali componenti attivi e passivi utilizzati

TMP36 Sensore di temperatura di precisione (Gradi centigradi)


Codice RS  427-351
Piedinatura Datasheet Foto dell'integrato

CD74HCT4067 High-Speed CMOS Logic 16-Channel Analog Multiplexer/Demultiplexer

Piedinatura Datasheet Foto dell'integrato

MMA7361LC XYZ Axis Low-g Micromachined Accelerometer ±1.5g, ±6g

Piedinatura Datasheet Foto dell'integrato

PMOF-9745P-Q - Microfono

 
Piedinatura Datasheet Foto della ferrite

LMV 358  General Purpose, Low Voltage, Rail-to-Rail Output - Operational Amplifiers

 
Piedinatura Datasheet Foto dell'integrato

Transistor NPN BC847B/BC847C SMALL SIGNAL TRANSISTORS
Piedinatura Datasheet Foto del transistor

FLD00030 Analog Ambient Light Sensor

Piedinatura Datasheet Foto

CLP6CFKB - Led RGB SMD

Piedinatura Datasheet Foto del led

Stick Controller RKJXK/RKJXP Series

Piedinatura Datasheet Foto della ferrite

VT90N2 - Fotocellula

 
Piedinatura Datasheet Foto della ferrite

 

Elenco revisioni
11/08/2013 Emissione preliminare