KF33BD stabilizzatore di tensione con enable

Come alimentare circuiti a richiesta

Quando progettiamo circuiti elettronici che devono assorbire pochissima corrente, dobbiamo utilizzare componenti a basso assorbimento di corrente e schemi circuitali che permettano di porre parti del circuito in stand by quando non vengono utilizzate.
Per questo motivo esistono circuiti integrati stabilizzatori di tensione, che possono alimentare dei circuiti tramite un commando di abilitazione (proveniente ad esempio da un microcontrollore).
Il KF33BD (vedi datasheet) è uno di questi, infatti l’uscita della tensione stabilizzata è ottenuta dalla presenza di un livello logico basso sul pin di abilitazione (Inhibit Control).

KF33BD stabilizzatore di tensione con enable

KF33BD schema di funzionamento a blocchi

Possiamo pensare al pin di abilitazione come ad un interruttore che decide quando il circuito deve lavorare.
Quando il pin Inhibit è collegato a massa il circuito stabilizzatore è attivo, viceversa quando sul pin Inhibit è presente una tensione positiva, lo stabilizzatore risulta inibito.

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Micropython

MicroPython. Interprete Python embedded

Arduino è sicuramente il sistema che ha permesso di avvicinare tantissimi hobbisti al mondo della prototipazione elettronica in modo semplice e a basso costo. Da allora numerosi sistemi si sono affacciati nel mercato cercando di imitare il successo di Arduino. Come non ricordare il .Net micro Framework, che grazie a Ghi Electronics, si è evoluto nel TinyCLROS o alla Raspberry PI, un vero mini computer a basso costo. Il successo di queste piattaforme ha un elemento in comune, la semplicità di programmarle e di conseguenza un elevato numero di utenti che condividono le proprie conoscenze.
I linguaggi di programmazione si sono adattati a dispositivi elettronici, nonostante le poche risorse hardware. Uno di questi e Python, linguaggio interpretato che negli ultimi anni ha avuto un enorme successo arridvando ad essere tra i linguaggi più diffusi al mondo.

A fine 2013, Damien P. George, avviò su Kickstarter una campagna per finanziare il progetto MicroPython. Questo progetto permette di implementare su un SoC (in particolare l’ STM32F405RG) l’interprete Python3. Il tutto si traduce nel programmare l’STM32F405RG tramite un subset di istruzioni Python. La campagna di crowdfunding ha anche finanziato la realizzazione di una scheda ufficiale, PyBoard.

micropython pyboard

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Come usare il ponte H integrato TLE5205-2

Pilotare un solenoide con un circuito integrato TLE5205-2

Quando ho realizzato la centralina di micro irrigazione, ho dovuto eseguire varie prove su come pilotare l’elettrovalvola, trovando un compromesso tra affidabilità e basso assorbimento di corrente (in stato di inattività) e costo dei componenti contenuto. Attualmente sto utilizzando un ponte ad H realizzato con dei componenti discreti. Il vantaggio di questa configurazione è costo ridotto e affidabilità, il problema è il notevole spazio occupato dai componenti sul pcb.

Alternativamente è possibile adottare dei ponti H integrati, come ad esempio l’integrato TLE 5205-2 prodotto da Infineon. Le caratteristiche principali sono le seguenti:

  • Corrente di lavoro 5A (6A di picco)
  • Tensione di lavoro di 40V
  • Protezione dai corto circuiti
  • Protezione sovratemperatura
  • Diodi di soppressione integrati
  • input compatibile TTL/CMOS

Nelle figure seguente viene mostrata la pin function e lo schema a blocchi interno:

Schema a blocchi tle5205-2g

Schema a blocchi e pin function integrato TLE5205-2

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Nuova centralina per impianto di microirrigazione

Come costruire una centralina di irrigazione a goccia

Centralina Micro Irrigazione

In alcuni miei articoli ho parlato della realizzazione di un impianto di micro irrigazione tramite una centralina autocostruita. Questa centralina aveva il compito di pilotare una elettrovalvola bistabile utilizzando una coppia di relè.

Nel tempo ho modificato questo prototipo per renderlo più efficiente e facile da gestire, e soprattutto perché la vecchia centralina aveva dei consumi di corrente elevati e quindi non efficiente con alimentazione a batteria.

Il circuito di questo articolo è attualmente installato nel mio giardino e in quello di alcuni miei amici.

La decisione di realizzare una nuova centralina nasce per via di alcune esigenze:
la prima è quella dovuta alla scarsità di piogge di questi ultimi anni e di conseguenza la crescente esigenza di irrigare in modo sostenibile utilizzando sistemi ad ala gocciolante o linee autocostruite con micro gocciolatori.
La seconda è dovuta alla mia passione per il fai da te e per la convinzione che i circuiti autocostruiti, benché inizialmente siano più costosi, possano essere una valida alternativa al modello usa e getta e dell’obsolescenza programmata, infatti conoscendo schema elettrico e codice del progetto possiamo, in caso di rottura di qualche componente, ripararlo o riadattarlo per ulteriori esigenze.

Questa mia nuova centralina permette di utilizzare sia elettrovalvole bistabili sia valvole motorizzate.

Le elettrovalvole bistabili sono consigliate per impianti alimentati a batteria in quanto, tramite un breve impulso elettrico di qualche millisecondo, è possibile aprire o chiudere il passaggio dell’acqua.
L’uso di una elettrovalvola nel nostro impianto di irrigazione comporta, il più delle volte, l’impiego di un filtro che privi l’acqua delle impurità che potrebbero comprometterne il funzionamento dell’elettrovalvola; le impurità dell’acqua, col tempo, possono ostruire il piccolo canale che porta l’acqua nella camera del solenoide.

Quando l’acqua possiede una torbidità elevata e non possiamo permetterci un sistema filtrante di qualità possiamo optare per una valvola motorizzata (Escludendo però il sistema di irrigazione a gocciolatori ma a irrigazione diretta).
La valvola motorizzata assorbe più corrente perché il tempo necessario per aprirla o chiuderla è maggiore rispetto all’elettrovalvola (circa3-5 secondi).

Caratteristiche nuova centralina di micro irrigazione

  • Basso assorbimento di corrente in standby (circa 0.3uA)
  • Open Source e Open Hardware
  • Calendario con RTC
  • Memorizzazione dati su SD
  • Interfaccia seriale
  • Programmazione tempi di irrigazione tramite jumper
  • Programmazione intervalli di irrigazione tramite jumper
  • Led di stato

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Internet of Things disponibile Zerynth Studio PRO

L’uso di Python per l’Internet of Things professionale è oggi realtà con Zerynth

Zerynth Studio PRO

 

Come anticipato pochi mesi fa durante il lancio della nuova versione 2.0 del suo software stack, Zerynth ha appena lanciato Zerynth Studio PRO. La versione professionale dello stack software per lo sviluppo di soluzioni IoT in linguaggio Python include funzionalità di tipo industriale come: aggiornamenti Over-The-Air del Firmware; power saving; possibilità di selezionare l’RTOS; da 50 ad infiniti dispositivi programmabili per produzioni pre-serie e industriali; firmware sicuro a livello hardware.

Il toolkit lanciato dalla startup italiana nel 2015 dopo una campagna Kickstarter di successo, ha consentito ad un’ampio numero di sviluppatori (non solo elettronici) di progettare con successo applicazioni embedded e soluzioni Internet of Things (IoT) utilizzando svariati microcontrollori a 32 bit e collegandosi a diverse infrastrutture cloud. Tutti con un potente ma semplice linguaggio di programmazione come il Python e una footprint di soli 60-80k di Flash e 3-5k di RAM. I vantaggi della programmazione IoT con Zerynth includono la possibilità di riutilizzare il codice del prototipo per la soluzione finale (grazie alla Zerynth Virtual Machine) e di connettersi a qualsiasi architettura cloud, con conseguente riduzione del tempo sul mercato e maggiore flessibilità.

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Circuito supervisore watchdog timer ADM1232

Come utilizzare un circuito di supervisione hardware usando l’ADM1232

L’architettura dei microcontrollori ha raggiunto ottimi livelli di affidabilità con elevati livelli prestazionali. Solitamente, quando si parla di affidabilità, si intende la capacità del micro di funzionare in ambienti critici, dove gli intervalli di temperature sono estesi (-40°C +85°C) o dove la presenza di rumori elettromagnetici o altri elementi fisici non deve certamente bloccare il funzionamento del microcontrollore.

Nella maggior parte dei casi i blocchi software sono ancora causati da errori di scrittura del firmware che gira sul micro. Questi blocchi sono tipicamente dovuti a loop infiniti o deadlock; errori che aumentano all’aumentare della complessità del codice.

Quando non possiamo permetterci nessun tipo di blocco vengono impiegati sistemi di supervisione hardware che, tramite sistemi integrati all’interno del micro stesso (Watchdog Timer) o con specifici moduli esterni, possono eseguire un reset del micro appena ‘si accorgono’ che l’esecuzione del codice del micro è bloccata.

Alcuni moduli permettono anche di controllare la qualità della tensione di alimentazione, e di eseguire un reset non appena si verificano abbassamenti di tensione.

Il dispositivo che ho utilizzato per questo tutorial è l’integrato ADM1232 prodotto da Analog Device, molto semplice da utilizzare e dal costo contenuto (circa 2 €).

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Raspberry Pi ZERO W

Ecco la nuova scheda Raspeberry Pi ZERO W

La Raspberry Pi ZERO ha di certo meravigliato con le sue dimensioni ridotte e con un prezzo assurdo di 5 dollari. Questa scheda è una buona scelta se intendiamo realizzare sistemi stand-alone, ma se vogliamo sperimentare in ambito IoT, l’assenza di sistemi di comunicazione integrati, ci costringe ad utilizzare hardware esterno, come adattatori wireless che occupano la singola porta usb o delle linee GPIO e che rendono il sistema più costoso e complesso.

raspberry pi zero w

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MKR1000 gpio speed test

Misurare frequenza di commutazione di una linea gpio della MKR1000

La MKR1000 è una scheda molto compatta, dal prezzo contenuto, che permette di realizzare interessanti progetti IoT. Questa scheda è basata sul SoC ATMEL ATSAMW25 (famiglia di dispositivi ATMEL Wireless) ed è l’insieme di questi moduli:

  • MCU SAMD21 Cortex-M0+ 32bit operante alla frequenza di 48MHz
  • Modulo Wi-Fi WINC1500 a basso consumo (2.4GHz IEEE® 802.11 b/g/n)
  • Crittografia per comunicazioni sicure basate sul chip ECC508
  • Antenna implementata sul PCB

La scheda possiede anche un caricabatterie per batterie Li-Po rendendola quindi adoperabile in ambienti dove non è presente una fonte di energia costante.
In questo articolo andremmo a misurare la velocità di commutazione di un pin digitale eseguendo lo stesso codice che ho usato per gli altri gpio speed test.

Questo test è puramente indicativo, è un metodo molto semplice che eseguo per fare un piccolo paragone tra le schede in mio possesso.

La figura seguente mostra lo schema elettrico che ho utilizzato:

MKR1000 Gpio SPeed Test

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