Con DEDALO ONE testeremo il sensore di temperatura che poi lanceremo con DEDALO TWO. In particolare vogliamo essere sicuri che il sensore funzioni in range anche al di sotto dello zero e che l’Arduino sia in grado di leggere i dati acquisiti dal sensore e salvarli su una apposita memoria SD.
Ora, come e` fatto un sensore di temperatura? Eccolo qui:
Concorderete che e` d’avvero brutto. In effetti questa immagine non gli rende giustizia, ma comunque sia non abbiamo scelto il sensore per la sua bellezza, bensi` per due motivi fondamentali:
1. E` estremamente utile al nostro scopo essendo in grado di misurare temperature tra 0 e 100 gradi centigradi. In realta` noi abbiamo ovviamente bisogno di misurare temperature fra 30 (temperatura massima a terra) e – 60 (temperatura minima nel cielo). E` un problema e ora vedremo come risolverlo.
2. Lo abbiamo trovato in un cassetto. Non sappiamo bene ne` perche` ne` come era finito li`ma la cosa ovviamente ci e` tornata utile.
Ora, abbiamo trovato questo sensore in un cassetto pero` non misura temperature sotto lo zero. Come si fa? Be` ci si informa se qualche altro scenziato o aspirante tale ha gia` affrontato il problema prima di noi. In fin dei conti non dimentichiamo che anche Einstein uso` per la sua teoria della relativita` risultati gia` ottenuti da importanti matematici.
Ebbene, la nostra ricerca non e` stata lunga. Abbiamo trovato un apposito tutorial per costruire un circuito al fine di misurare temperature anche sotto lo zero con il solo LM35. (Potete trovarlo al seguente link: http://cinquetau.altervista.org/blog/2010/02/28/usare-un-lm35-per-misurare-temperature-negative-con-arduino/). Ringraziamo infinitamente l’ideatore del tutorial e non ce ne voglia se lo abbiamo usato per i nostri scopi!!
Poco dopo ci siamo accorti che lo strumento principale necessario per tale operazione , detto amplificatore operazionale, si trovava sul nostro libro di circuiti. (Stiamo seguendo attualmente un corso di laboratorio di circuiti). In tale libro per altro era riportato anche un altro schema per amplificare la gamma dei segnali (portare il sensore a misurare temperature sotto lo zero), pero` era molto piu` generale e molto meno preciso di quello spiegato da Federico V. Cosi` abbiamo studiato il funzionamento dell’amplificatore e, una volta capitolo, abbiamo deciso che la cosa era possibile.
Ci serviva pero` ancora una cosa: le componenti necessarie. Per costruire il circuito con LM35 e amplificatore operazionale, erano necessarie anche alcune resistenze e condensatori che non erano in nostro possesso. Cosi` abbiamo cercato rivenditori di componenti elettronici qui a Roma, nelle vicinanze dell’Universita`, e ne abbiamo scoperto uno sulla Casilina. Abbiamo chiamato il negozio per sapere gli orari di apertura e lo abbiamo raggiunto. Sono stati davvero professionali e gentili e avevano tutto quello che ci era necessario, ovvero sia:
-l’amplificatore operazionale LM358N,
-due diodi 1N4148,
-un condensatore elettrolitico,
-5 resistenze da 18 kiloOhm ciascuna,
-2 resitenze da 56 kiloOhm ciascuna.
Totale della spesa? 4 euro. A sottolineare il costo zero della nostra missione. Si da` il caso, difatti, che comperare un sensore di temperatura su internet con un range tale che vada anche sotto lo zero, considerando spese di spedizione e tutto, porti almeno a 10 euro di spesa.
Non vi preoccupate i nomi delle componenti del circuito non vi dicono nulla. In realta` sono solo nomi. Le loro funzioni sono molto semplici: il resistore semplicemente e` capace di diminuire la corrente che gli passa attraverso, e quindi la corrente del circuito. Il condensatore e in grado di accumulare cariche e generare un conseguente potenziale. Cosa significa? Non importa perche` la sua presenza non e` veramente necessaria nel circuito. Funziona anche senza. I diodi sono solo un tipo particoalre di resistenze; quello che fa e` permettere il flusso di corrente in una direzione e bloccarlo in un’altra. L’amplificatore operazionale, che e` il nucleo di tale circuito, amplifica la differenza di potenziale tra Vout e Vin e come conseguenza riusciamo ad amplificare il range del nostro sensore di temperatura. Specificate queste cose noiose, che potete anche saltare, andiamo avanti.
Fatto cio`, siamo tornati nel nostro “ufficio”. E abbiamo costruito il circuito. Ecco alcune immagini che sono autoesplicativi (piu` o meno: nella agitazione spesso non abbiamo messo i video a fuoco..):
Nell’immagine a destra lo vedete in tutta la sua bellezza. All’inizio per la verita`non abbiamo ottenuto i risultati voluti. Programmato l’Arduino, la temperatura misurata era: 0.00, 0.00, 0.00….a volte -0.19. Considerando che ci trovavamo
nel nostro uffico la cosa era a dir poco curiosa perche` non sentivamo freddo (ed eravamo a maniche corte). Per la verita` qualcuno fece notare che aveva fame, ma evidentemente cio` non aveva alcuna correlazione con la temperatura, come qualcun altro fece notare.
Allora ci siamo accorti che alcune resistenze erano errate. Le abbiamo cambiate (sostituendole con quelle col valore giusto) ma la situazione e` rimasta la stessa.
Poi ci siamo accorti che in realta` avevamo posto i diodi con la polarita` inversa, ovvero sia che avevamo posto il + al posto del – e viceversa. Li abbiamo scambiati e funzionava: le temperature misurate oscillavano sui 27.30 gradi.
Funziona. Grande felicita` e complimenti reciproci.
Poi dovevamo pero`vedere se misurava temperature sotto lo zero. Cosi` dovevamo porlo nel congelatore, tuttavia ieri siamo stati impossibilitati a cio`. E ci siamo accontentati di porlo nel frigorifero, arrivando ad una temperatura di crica 4 gradi. Ancora funziona.
Cosi` la storia non e` finita certo qui. La prossima settimana lo porremo nel freezer, anche se e` evidente che cosi` raggiungeremo solo temperature di al massimo -10 gradi. Per tale motivo abbiamo deciso di usare il ghiaccio secco. A quanto pare, il ghiaccio secco raggiunge una temperatura di -70 gradi. Viene usato, ad esempio, imballato con del polistirolo, per conservare i gelati durante il trasporto. Imballato dovrebbe avere una temperatura intorno ai -40, -30 celsius. Abbiamo trovato un negozio che vende ghiaccio secco. Cosi` potremo fare il nostro esperimento.
E` evidente lo scopo: scoprire fino a che punto estremo possiamo spingere l’arduino e il sensore prima che smettano di funzionare. E` molto importante, perche` in aria raggiungeremo temperature anche a -60, -70 gradi centigradi. E vogliamo essere sicuri che nulla vada storto.
Per il momento e` tutto.
Vi lasciamo con un’ultima immagine che mostra i primi risultati esatti ottenuti con il sensore mentre eravamo nel nostro “ufficio”.
DEDALO TEAM,
DUC IN ALTUM
I primi dati ottenuti con il sensroe di temperature LM35
!
