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13 gennaio 2018
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Questo progetto mi è stato suggerito da un
contatto tramite Facebook, Rosario che vive in zona altamente sismica. Si misura
le variazioni in tensione di un grosso Condensatore Elettrolitico,
22000microFarad, per verificare eventuali correlazioni con gli
eventi sismici. Tutto il nostro gruppo di ricerca è rimasto stupito nel
constatare che la variazione della tensione è inversa
rispetto ai dati raccolti dal
Vonair ed è direttamente proporzionale alla
carica ionica presente sul posto. Inoltre il dispositivo
è immune dai disturbi elettrici e di passaggio delle persone e il grafico
risulta perfettamente pulito. Durante la fase sperimentale
è stato necessario prevedere una lettura ogni 15 minuti, per pochi secondi, al
fine di evitare una parziale scarica del
Condensatore.
Ogni studioso potrà liberamente realizzare questo strumento e trarre dai dati
qualsivoglia conclusione.
Auspico che si possa collaborare con più stazioni possibili, al fine di
monitorare dettagliatamente la nostra penisola e poter
osservare le variazioni della Tensione sul Condensatore, in funzione dei sismi locali.
Lo schema elettrico del "Tension on air Capacitor" è semplicissimo, eccolo di seguito:
Si utilizza un convertitore analogico
denominato ADS1115, che dispone di quattro ingressi per tensioni positive o due
con
tensioni anche negative, noi useremo due ingressi in modalità differenziale per
leggere tensioni sia positive che negative.
Come detto in precedenza, per non risentire della scarica del condensatore, si
esegue, in 5 secondi, 4 letture, si calcola la media e
poi 15 minuti di riposo, il tutto è eseguito tramite la chiusura di
un relè. Il Condensatore viene dotato di due
alette per captare
meglio la carica ionica e
serve posizionarlo all'aperto, facendo attenzione di evitare che gli agenti
atmosferici creino delle
capacità che possano
cortocircuitarlo.
I dati letti e convertiti, vengono inviati agl'ingressi A4 e A5 della scheda
Arduino Uno, che provvede a fare una media dei quattro
valori letti e spedisce il risultato, a quattro cifre significative dopo la
virgola, tramite il collegamento USB, al PC che provvede
a creare un file di log, a graficare i dati e ad inviare l'immagine al server
per la pubblicazione on-line.
Un esempio del risultato finale è quello che si vede andando sul link seguente:
http://www.faenzashiatsu.it/Fisica/Vonair/Station_Faenza_Capacitor_1.jpg
Ora vediamo come si realizza il tutto.
Ho previsto una versione realizzabile con poche attrezzature, un paio di forbici,
un saldatore e una pinzetta
per piegare i fili.
Tutto il materiale è acquistabile in un negozio di elettronica o su internet.
Elenco del materiale:
- scheda
Arduino Uno o
compatibile con
cavetto USB;
- scheda di espansione
prototipo shield per Arduino Uno;
-
condensatore elettrolitico da 22000microFarad
80 volt;
- convertitore
ADS1115 ;
- condensatore poliestere da
100 nanoFarad;
- 2 alette recuperate da contatti di batteria o in ferramenta barrette preforate;
-
relè subminiatura 2 contatti 5Volt cc bobina da
300ohm;
-
diodo 1n4007;
-
resistenza da 100 ohm 1/4 wat;
- fili elettrici isolati da 0,6 mm meglio vari colori, tipo trecciola
telefonica;
- una
prolunga USB da 5 mt;
- scatolina anche non di plastica per proteggere il tutto.
Iniziamo col montare la parte elettronica...
La scheda di espansione andrà montata sopra
quella di Arduino, poi si fissa la parte bianca con i fori utilizzando il
bioadesivo
già predisposto sotto la stessa, facendo attenzione di posizionare la tacca
sull'incavo corrispondente della schedina.
Per chi è alle prime esperienze con questi aggeggi dico che i soli 5 fori in
verticali sono in contatto tra di loro.
Diversamente da come ho fatto io, che ho usato anche una millefori aggiuntiva
per fissare il relè, potete dividere la basetta
bianca prototipo tra il convertitore e il relè.
Per prima cosa serve saldare la streep di contatti al circuito stampato del
convertitore, lato scritte.
Inseriamo il convertitore al centro, e realizziamo il cablaggio come da schema
iniziale e portiamo i contatti di A0 e A1 verso
la millefori che reggerà il relè il diodo di protezione per le sovratensioni
della bobina e la resistenza in serie al relè.
Da questa basetta partiranno i fili verso il Condensatore, quello per alimentare
la resistenza che si collega al pin digitale 13, la
massa e i due verso A0 e A1 del convertitore.
Nella successiva foto potete vedere la mia realizzazione, il diodo 1n4007 è
sotto il relè e non si vede.
Ora serve posizionare il Condensatore all'esterno
utilizzando una coppia di fili, non serve una schermatura. Ho utilizzato una
ringhiera della finestra del piano terra, ben protetta da una tettoia e ho messo
anche una ciotola rovesciata, in plastica sagomata,
per evitare che gli agenti atmosferici creino delle scariche sul condensatore.
Ho provato a misurare la tensione in taverna ma
i risultati sono stati deludenti, non appariva sul grafico la variazione
sinusoidale tra giorno e notte.
Il grafico che potete vedere sotto evidenzia come si presenta l'andamento della
tensione, con la periodicità giornaliera, che se
perturbata o assente, potrebbe indicare un possibile rischio sismico, entro un
raggio di 300 km se la situazione geologica è
matura.
Dopo aver ricontrollato il tutto, rivedendo e verificando la corrispondenza con
lo schematico iniziale, possiamo iniziare a
configurare la parte Software.
Premessa indispensabile è aver testato e verificato il perfetto funzionamento
della piattaforma del
sistema di sviluppo IDE
con
una scheda Arduino Uno.
Ora colleghiamo la scheda Arduino al PC tramite un cavetto USB con attacco da
stampante.
Prima di caricare il programma su Arduino, dobbiamo installare sul sistema di
sviluppo IDE, una libreria indispensabile per la
gestione del convertitore ADS1115. Per far questo utilizzate il menù
"Stetch-#include libreria-aggiungi libreria da file zip..." e
indichiamo la cartella dove abbiamo scaricato il file della libreria che potete
scaricare da questo
link. Nelle vecchie versioni di
Arduino, dopo il caricamento, è necessario riavviare l'IDE, nelle ultime non è
più necessario.
Ora possiamo carichiamo sulla scheda Arduino il mini software per il "Tension
on air Capacitor" che
potete scaricare da
questo link.
/*
Every fifteen minutes, the sensor connects to the capacitor for five
seconds to read the voltage. Four reads, followed by spacings of one
second are performed, the average, in millVolt, is sent to the serial
port in the format with four decimal digits.
Ogni quindici minuti collega il condensatore al sensore, per cinque
secondi, per la lettura della tensione. Vengono eseguite 4 letture, di
seguito, distanziate da un secondo, la media, in millVolt, viene inviata
alla porta seriale nel formato con quatto cifre decimali.
*/
#include <Wire.h> // library for protocol serial IC2
#include <Adafruit_ADS1015.h> // library for control ADS115 sensor of tension
Adafruit_ADS1115 ads;
const float multiplier = 0.1875F; // The sensitive of ADS115 of default and
this is e factory of multiplication
float media = 0; // for calculate the media of tension
void setup(void)
{
pinMode(13, OUTPUT); //inizialize digital pin 12 for contact of Capacitor
Serial.begin(9600);
ads.begin();
}
void loop(void)
{
digitalWrite(13, HIGH); //
delay(1000);
int16_t results1 = ads.readADC_Differential_0_1();
media = results1;
delay(1000);
int16_t results2 = ads.readADC_Differential_0_1();
media = media + results2;
delay(1000);
int16_t results3 = ads.readADC_Differential_0_1();
media = media + results3;
delay(1000);
int16_t results4 = ads.readADC_Differential_0_1();
media = media + results4;
media = media / 4;
//Serial.print("Diferencial: ");
//Serial.print(results);
//Serial.print(" ");
Serial.println(media * multiplier,4);
//Serial.println("mV");
digitalWrite(13, LOW); // by making the voltage LOW
delay(900000); // wait fifteen minutes 900000= 15 minuts
}
Controlliamo tramite il menù del sistema di
sviluppo IDE "Tools-serial Monitor", con impostazione della velocità
seriale a 9600
Baud, se la lettura arriva regolarmente ad ogni 15 minuti.
Dopo questo passaggio ci serve un programma che memorizzi su un file di log i
dati in arrivo al fine di poterli graficare.
Lo potete scaricare da
questo link.
A questo punto ci serve un programma per
mettere su un grafico i dati registrati nel file air-voltage.log e utilizzeremo il
programma
completamente gratuito Gnuplot che dovrà essere installato sul pc. Scaricate da
questo link la versione da 32 o 64 bit
a
seconda
delle capacità elaborative del vostro processore.
Lanciando il programma vi apparirà l'interfaccia con vari menù, andate su File e
poi Open selezionate la dir dove risiede il log
impostate la ricerca su tutti i tipi di file
e caricate il file di configurazione gnuplot_commands_for_VonCapacitor.txt che potete configurare a
piacere con
un editor di testo, o chiedermi di farlo
per voi, al momento potete scaricarne uno già preimpostato da
questo link.
Ora sul monitor avrete la videata col grafico
realizzato coi dati acquisiti dal vostro dispositivo e vi verrà salvato su un
file
al momento preimpostato come Station_1.jpg ma che potrete ridefinire a piacere.
Se volete condividere, i dati rilevati dalla vostra postazione, su internet vi
servirà un programma per realizzare una connessione
FTP con il vostro server.
Per fare ciò vi servono due file, uno che lanci il comando FTP tramite un
comando DOS inserito in un file.bat e il secondo che
contiene i dati da gestire, inseriti in un file di testo. I due file sono
personalizzabili ed editabili con un qualsiasi editor di testi.
Come avvio si deve lanciare il file.bat dove
dopo i ":" dovete mettere il nome del file che contiene i dati di connessione e
il
nome del file da trasferire. Nel file .txt dovete mettere al posto delle "x" i 4
numeri dell'indirizzo ip per raggiungere il vostro
server,
sostituire la scritta "USER" con la vostra user per entrare nel server e
sostituire la scritta "Password" con la password
necessaria,
inoltre dovete posizionarvi sulla dir dove volete copiare la vostra immagine e
si utilizzano i comandi cd seguiti dal
nome della
directory, eseguite tanti cd seguito dal nome della dir sino a raggiungere la
dir giusta, poi col comando put inviate il
vostro file,
indicando con precisione dove risiede. Per comodità vi allego i due file pronti
per essere editati per il vostro scopo:
link per scaricare
Capacitor_ftp_run.bat
link per scaricare
Capacitor_ftp_upload.txt
La maniera più semplice e automatica per inviare periodicamente l'aggiornamento
del vostro grafico su internet, è quella di
pianificare un'operazione, da eseguirsi ad ogni 5 minuti, andando sul pannello
di controllo del vostro pc e scegliendo "operazioni
pianificate" ne aggiungete una nuova con queste caratteristiche:
Ora non mi resta che darvi alcuni consigli su
questo fantastico strumento di misura che spero servirà per dare indicazioni
utili alla previsione sismica.
Ricordatevi di posizionare il condensatore all'esterno dell'abitazione e
protetto dagli agenti atmosferici.
Posizionato correttamente, dovreste vedere il ripetersi di sinusoidi per ogni
giorno, effetto dovuto all'irraggiamento solare, con
variazioni tra il picco massimo e minimo di almeno 6-10 milliVolt, esattamente
l'inverso rispetto al
Vonair, in quanto con questo
strumento misuriamo in forma diretta la variazione del campo ionico.
Quando la curva superiore risulta appiattita, diciamo che è avvenuta una
inversione, entro qualche giorno di norma avviene un
sisma nel raggio di 300 Km.
Se la curva si alza siamo in presenza di incremento di cariche, diversamente,
con la discesa l'accumulo ionico decresce.
Questo secondo progetto di misura della tensione, conferma che la ricerca
intrapresa è scientificamente provata e attendibile, in
quanto con metodi totalmente diversi si addiviene allo stesso risultato,
confermando che si è in presenza di un parametro fisico
ben certo e attendibile, non influenzabile da fattori umani o strumentali.
Non mi resta che augurarvi buona sperimentazione
e se avete qualche problema nella realizzazione e gestione sono disponibile
a darvi una mano.
Vi ricordo il link per vedere il mio Capacitor, i miei Vonair e
quello di un amico di Caltanissetta:
http://www.faenzashiatsu.it/Fisica/Vonair/Station_Faenza_Capacitor_1.jpg
http://www.faenzashiatsu.it/Fisica/Vonair/Station_Faenza_AirView_1.jpg
http://www.faenzashiatsu.it/Fisica/Vonair/Station_Faenza_AirView_2.jpg
http://www.elektrosoft.it/sismologia.asp
Per contatti:
