martedì 20 gennaio 2015

Capitolo 9) manuale datalogger - Considerazioni finali sull'hardware

Considerazioni finali sull'hardware
vecchio manuale attualmente superato

Viste le problematiche fin qui incontrate, visto l'arrivo sul mercato di ARDUINO DUE più performante ed innovativo delle versioni precedenti in questa pagina si vuole indirizzare coloro che si accingeranno ad affrontare nuove progettazioni verso schemi progettuali che sfruttano al meglio le prestazioni del nuovo acauisitore ARDUINO DUE

Visto che i principali punti deboli dei sistemi fin qui realizzati  sono: 

- non  elevata amplificazione anche se sufficiente

- eccessivo range di amplificazione applicato , quasi ai limiti degli IC tilizzati per i relativi amplificatori

- limitato range dinamico del 10 bit che se opportunamente amplificato permette di registrare  il range di variazioni in ampiezza dei migrotremori mettendo a disposizione per la registrazione dei rumori  ambientali oltre il 50 % della dinamica residua dell'ADconverter.

- limitata ma sufficiente  velocità di acquisizione legata alle maggiori prestazioni del sistema Arduino Due, in tutti i casi con arduino uno si sono raggiunte frequenze di campionamento vicino ai 1000 hz per canale più che sufficiente per acquisire dati sismici dei microtremori.

- possibilità con Arduino due di utilizzare fino a 12 canali utile caratteristica per portare avanti altre applicazioni ( precedentemente si era legati a soli 12 canali , e altre funzioni utili che vedremo in seguito


ALLA LUCE DI QUANTO DETTO SOPRA e in precedenza si consiglia per i nuovi progetti di:

per arduino uno  vedere solo i punti :     2), 3),      5), 6), 7), 8)
Per arduino due vedere solo i punti : 1), 2), 3), 4), 5), 6), 7), 8)


1) utilizzare  ARDUINO DUE anche se sarà utile l'arduino uno per fare i primi test molto più protetto a livello hardware e possibilità in caso di guasti di sostiruire il micorcontrollore con una spesa minimale.

2) non utlilizzare trimmers causa difficili da settare

3) utilizzare amplificatori a 2 stadi , in questo modo si possono raggiungere fattori di amplificazione di 5000 -10000 x

4) usare la maggiore dinamica dell'arduino 2 che permette di avere una definizione del segnale 4 volte superiore a parità di altri fattori

5) realizzare dei sistemi di amplificazione e 4 canali e non a tre per avere un canali libero per utili applicazioni

6) le nuove shield di amplificazione dovranno essere dotate da  resistenze e condensatori intercambiabili con collegamenti veloci in modo da poter essere sostituite in campagna , come pure gli IC che saranno posizionati du basette apoite..

7) avere la possibilità di cambiare i componenti in maniera veloce permette di abbibare lacpmpattezza del circuito con la modularità delle breadbord , fattori questi utili in fase di progettazione oltre al fatto che se si volessero fare altre applicazioni con lo stesso hardwre   è sufficiente  sostituire qualche componente per adeguare il sistema alle nuove necessita e specifiche di acquisizione.

8) posizionare  sul coperchio del contenitore e non sul circuito quei componenti che servono a modificare l'amplificazione e/o interruttori che devono essere azionati in campagna per eseguire facilmente tali operazioni ( caso di potenziometri e/ o commutatori per variare il gain, pulsanti di accensione, led ecc.


Esempio di schema elettrico per amplificatore per arduino uno ancora da ottimizzare. i valori delle dei filtri sono stati modificati  come pure l'IC utilizzato con altri  meno rumorosi...

Con il nuovo IC utilizzato  e l'utilizzo della tensione di riferimento a 3,3 volt il rumore si è ridotto ulteriormente, ancora migliorabile con le prossime modifiche hardware programmate. 

N° 3 test , si vedono i miglioramenti del segnale ottenuti negli ultimi mesi ti test.
I tre grafici visualizzano lo spettro calcolato sulla registrazione  di 10 minuti di un segnale  cortocircuitando il circuito , privo di geofoni, in tal modo è stato possibile acquisire solamente il rumore hardware del sistema di acquisizione

nel primo     test il valore 1 del grafico equivale a  0,500 microvolt  -> rumore =  15 microvolt
nel secondo test il valore 1 del grafico equivale a  0,350 microvolt  -> rumore =    7 microvolt
nel terzo      test il valore 1 del grafico equivale a  0,700 microvolt  -> rumore =    7 microvolt

da notare che al di sopra di 1 Hz diminuisce notevolmente per tendere quasi a zero per le frequenze più elevate... per scendere a 20 hz a valori ( caso 2 e 3 ) al di sotto del microvolt
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