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Fare Elettronica n.352/353 - Febbraio/Marzo 2015 


SOMMARIO 


Metro elettronico con sensore parallax - di Giovanni Di Maria - pag. 3 
L’articolo che ci accingiamo a leggere utilizza i sensori di distanza della Parallax per 
realizzare uno strumento di misura elettronico. L’aspetto didattico e pratico, sempre in 
primo piano, rende aperto il progetto a qualsiasi tipologia di applicazione. 

Antifurto con destrezza - di Daniele Cappa - pag. 13 

Un vecchio, ma nuovo sistema per impedire che ci soffino l’auto, o lo scooter, da sotto il 
naso... 

Frequenzimetro con fpqa (prima puntata) - di Angelo Brustia - pag. 20 
Perché non ripensare il vecchio frequenzimetro a porte logiche applicando una tecnica 
innovativa? Il nuovo concetto nella progettazione degli strumenti è la flessibilità, la 
possibilità di aggiungere funzionalità che oggi non ci servono e domani saranno 
indispensabili... senza nemmeno accendere il saldatore. 

Una stazione meteo per la viticultura (prima parte) - di Girolamo D’Orio - pag. 29 
Il dispositivo trasmittente installato su vigneto permette di trasmettere dati di umidità e 
temperatura con trasmissione in 433Mhz. Il dispositivo ricevente, oltre che a ricevere tali 
dati, rileva la pressione atmosferica, la temperatura interna e la quantità di pioggia caduta. 
L’interfaccia grafica su PC, con Processing, permette la creazione di una data-logger su 
Excel e mostra le immagini in tempo reale scattate dal satellite. 

Il transistor e le sue applicazioni - di Vincenzo Sorce - pag. 3 
Parte prima: generalità e funzionamento statico. 

Un componente elettronico che si può senz’altro considerare il componente elettronico per 
eccellenza. Infatti col suo impiego, oltre alla funzione base può espletare, e nei circuiti 
integrati ciò avviene, la funzione di resistenza, di diodo, di capacità e così via. 


Fare Elettronica può essere acquistata come rivista in PDF oppure essere ricevuta acquistando 
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METRO ELETTRONICO CON SENSORE PARALLAX 

di Giovanni Di Maria 


L’articolo che ci accingiamo a leggere utilizza i sensori di distanza della Parallax per 
realizzare uno strumento di misura elettronico. L’aspetto didattico e pratico, sempre in 
primo piano, rende aperto il progetto a qualsiasi tipologia di applicazione. 


Il metro elettronico 

La tecnologia corre sempre di più e anche gli attrezzi del mestiere seguono lo stesso 
passo. Tale destino è riservato anche al “metro”, inteso come strumento per misurare le 
distanze. Costruirsene uno a casa è semplice, utilizzando un microcontrollore, un display 
LCD e, ovviamente, un sensore di distanza. 


Come misurare la distanza con l’elettronica 

I metodi per eseguire tale misurazione sono molteplici. Uno dei più semplici e meno 
costosi è sicuramente quello di adottare le frequenze ultrasoniche. Esse, oltre a non 
essere fastidiose, proprio perché non “si sentono”, hanno una direttività maggiore che le 
rende adatte a questo scopo. 

In pratica, si emette un segnale acustico contro l’oggetto posto a una relativa distanza. Le 
onde sonore, rimbalzando su tale oggetto, ritornano indietro e sono captate da un apposito 
sensore. La differenza temporale tra il momento dell’emissione e quello della ricezione del 
suono concorre a determinare la sua distanza dall’osservatore. Si considera nel calcolo, 
ovviamente, la velocità del suono, espressa in m/s. 



Ritardo "ECO" -=r 
Vss 


Figura 1: La misura della distanza con i sensori della Parallax 


Velocità del suono 

In un ambiente generico, come una stanza, il suono viaggia a una velocità di 0,03448 
cm/ps o, in maniera equivalente, di 344,8 metri al secondo. Tale parametro è calcolato a 
una temperatura di circa 22 °C. Diverse condizioni climatiche comportano piccolissime 
variazioni vettoriali, per cui esse non devono preoccupare più di tanto. 

L'equazione di partenza è semplice: 

Distanza=Velocità x Tempo 

Bisogna rammentare che la strada percorsa dal suono è “doppia” poiché l'impulso parte 


Fare Elettronica n.352/353 - Febbraio/Marzo 2015 - pag. 3 












dal sensore, colpisce l'oggetto è ritorna indietro. Pertanto la nuova equazione diventa: 

2 x Distanza=Velocità x Tempo 
Sostituendo i valori noti si ha: 

Distanza=(Velocità x Tempo):2 = (0,03448 x Tempo):2 


Il sensore della Parallax 

Per il progetto di queste pagine si è usato il sensore ultrasonico Ping))) (PING))) Ultrasonic 
Distance Sensor). Le tre parentesi chiuse sono parte integrante del marchio. Tale 
dispositivo offre un metodo molto semplice per misurare le distanze lineari. La sua 
funzionalità è molto sofisticata per qualsiasi tipologia di applicazioni, anche in ambienti 
particolarmente rumorosi, e le misure possono essere compiute su oggetti fermi o in 
movimento. 

Il collegamento del sensore, e suo relativo utilizzo, sono realmente semplici. Si utilizza, 
infatti, una sola porta di I/O del microcontrollore per eseguire le operazioni di lettura e 
scrittura sul modulo. La comunicazione avviene in uno standard TTL. 

In pratica, s’invia al sensore un comando, un impulso, per iniziare a produrre dei “beep” 
che saranno riascoltati al ritorno dallo stesso modulo. Il tempo impiegato dal suono 
determina la distanza che sarà restituita dallo stesso pin, sotto forma d’impulso a 
larghezza variabile. 

Le due capsule audio presenti sul sensore (TX e RX) non si disturbano tra loro. In seguito 
alcune caratteristiche del sensore Ping))) della Parallax: 

• Precisa misura della distanza, che avviene senza contatto con gli oggetti, in uno 
spazio compreso tra 2 centimetri e 3 metri; 

• Le comunicazioni con il microcontrollore avvengono su un unico pin; 

• Il modulo è composto di soli tre piedini di contatto, per una connessione veramente 
veloce, semplice ed esente da criticità; 

• La misura avviene in qualsiasi condizione di luminosità; 

• La presenza di un diodo Led onboard testimonia la misurazione in corso. 



Figura 2: Il sensore ultrasonico Ping))) della Parallax 


Fare Elettronica n.352/353 - Febbraio/Marzo 2015 - pag. 4 



Vss 


GND 

Ground (Vss) 

5 V 

5 VDC (Vdd) 

SIG 

Signal (I/O pin) 


Figura 3: Pinout del sensore Ping))) 


SIG pin 



5v 


Ov 



Figura 4: Funzionamento del sensore Ping))) 

Il sensore, comportandosi a tutti gli effetti come un sonar, misura la distanza di un oggetto 
attraverso l'emissione di un breve “treno” di ultrasuoni per poi “riascoltarli” sotto forma di 
eco. La generazione inizia con un impulso pilotato dall'utente attraverso la relativa porta. Il 
suono viaggia attraverso l'aria, rimbalza sull'oggetto e ritorna indietro colpendo il sensore. 
Quest'ultimo emette un impulso sino a quando rileva l'eco di ritorno. La larghezza 
temporale di questo segnale fornisce la distanza. Per maggiori informazioni sul sensore si 
consiglia la lettura del relativo datasheet, che fornisce informazioni precise e veramente 
preziose. 


Fare Elettronica n.352/353 - Febbraio/Marzo 2015 - pag. 5 




















































Prototipo di base 

Il dispositivo che ci accingiamo a descrivere è un semplice metro elettronico che visualizza 
su un display LCD la distanza di un oggetto, espressa in millimetri. L'applicazione 
potrebbe essere espansa collegando alcun relè al circuito in modo da attivare certe 
funzionalità quando le misure rientrano in un intervallo predefinito. 


Schema elettrico 

Il prototipo è alimentato da una tensione continua superiore a 5 Volt. Essa è abbassata a 
livelli accettabili dalla MCU, dal sensore e dal display LCD grazie all'opera del regolatore 
7805. Tale integrato è coadiuvato da condensatori (specialmente quelli da 100 nF) che 
eliminano il rischio di auto oscillazioni. Questi ultimi due devono esser saldati molto vicino 
al regolatore. 

Il microcontrollore è un PIC 16F876 dotato di “tanta” memoria. Con esso è possibile 
scrivere un firmware raffinato. Per il suo normale funzionamento il piedino 1, 
corrispondente alla funzione di “RESET” deve essere posto ad un livello logico alto, grazie 
alla rsistenza di pull-up RI, dal valore di 10k. Il valore non è critico e si possono utilizzare 
resistori compresi tra 100 ohm e 47 kohm. 

Le porte di output RB0, RB1, RB2, RB3, RB4 e RB5 servono per pilotare il display LCD. 
La porta RB7, impostata in modo bidirezionale, comunica con il sensore ultrasonico della 
Parallax. Il microcontrollore esegue le istruzioni interne grazie alle oscillazioni prodotte dal 
quarzo da 20 Mhz e coadiuvato dai due condensatori ceramici da 22pF. Valori di 
frequenza più bassi del cristallo sono sconsigliati poiché il micro non assicura più dei 
risultati soddisfacenti e precisi. 

Il display intelligente LCD, compatibile Hitachi, è alimentato con una tensione di 5V. Il 
potenziometro RV1, da 47k, regola il suo contrasto ottimale e funge, in pratica, da partitore 
resistivo, fornendo una tensione variabile compresa tra 0V e 5V al piedino VEE. La 
comunicazione con il PIC avviene su un bus di 4 linee, più difficile da gestire. In tale 
maniera si risparmiano ben 4 porte di I/O, preziose per eventuali future applicazioni. 


Ping ))) Sensore ultrasuoni per misurare le 

jj a Ping)))èun sensore a ultrasuoni perfetto per misurare distanze 

Q IS I3ITZ0 fra oggetti Naturalmente, le applicazioni di automatismo sono molto 

popolari ma inoltre troverete molto utili questo prodotto per essere 
utilizzato nei sistemi di sicurezza II sensore utilizza il sonar per 
misurare le distanze, un impulso viene trasmesso dal PING e la 
distanza dell'obbiettivo viene misurata in basa al tempo del 
ritorno dell'eco. In base al tempo dell'eco si può calcolare la 
distanza dell'oggetto. E' possibile utilizzarlo come interfaccia 
per i microcontrollori BasicStamp e JevelinStamp. 



Prezzo: €26.84 (ine IVA) 


Specifiche Tecniche: 

- Distanze da 2 cm a 3m 

- Alimentazione 5V (+/-10%) 

- 3 pin (+5V,Gnd,Segnale) 

- corrente assorbita 20mA 

- angolo di rilevazione stretto 

- Indicatore LED mostra la misura in progresso 

- Input Trigger - impulso positivo TTL , 2 uS min, 5 uS typ. 

- impulso Eco - impulso positivo TTL da 115 uS a 18.5 mS 

- Frequenza di Brust 40 kHz per 200 uS 

- Dimensioni 22x46x16mm 


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http://www.elettroshop.com/ping-sensore-ultrasuoni-per-misurare-le-distanze/ 


Fare Elettronica n.352/353 - Febbraio/Marzo 2015 - pag. 6 


Infine il sensore di distanza ultrasonico è alimentato, come detto prima, con una tensione 
di 5V. Utilizza una sola linea di comunicazione con il microcontrollore. 


J1 

Sensore Ultrasuoni 



Figura 5: Schema elettrico 


Il Firmware 

Il firmware per il microcontrollore è scritto in mikroBasic. Il listato è abbastanza semplice e 
le varie routines non presentano criticità, se non quella riguardante la funzione che esegue 
la temporizzazione e la misurazione della distanza. 

Il programma principale (main) è semplice: dopo la cancellazione del display è richiamata, 
in un ciclo infinito, la funzione “misurazione()”, che restituisce l'effettiva misura espressa in 
millimetri. Tale parametro è trasformato in stringa per essere correttamente visualizzato sul 
display. 

Ben più complessa è la funzione “misurazione()” che ha il compito di colloquiare con il 
sensore e tradurre gli impulsi temporali in una misura vera e propria. La caratteristica più 
simpatica dell'algoritmo è la bivalenza della porta RB7, usata sia in input che in output. Le 
fasi operative della funzione sono le seguenti: 

• Definizione porta RB7 in Output; 

• Invio impulso della durata di 5uS al sensore; 

• Definizione porta RB7 in Input; 

• Attesa di echo; 

• Determinazione della lunghezza dell'impulso in risposta; 

• Esecuzione dell’equivalenza; 

• Restituzione della distanza in millimetri al programma chiamante. 

Il codice che misura la larghezza dell'Impulso non fa altro che contare quanti “giri” compie 
il ciclo per tutta la condizione in cui la porta RB7 rileva un impulso logico basso. 

S’invita il lettore a studiare bene il listato, specialmente la funzione sopra citata. 


Fare Elettronica n.352/353 - Febbraio/Marzo 2015 - pag. 7 































































rem - Cristallo di 20 Mhz- 

program prova 

sub function misurazione() as word 
dim nColpi as word 
dim nMillimetri as word 

rem-TRIGGER INIZIALE- 

trisb.7=0 ' Porta in OUTPUT 

rem- 

portb.7=0 
delay_us(5) 
portb.7=1 
delay_us(5) 
portb.7=0 
delay_us(5) 

rem- 

delay_us(750) 

rem-ATTENDE ECHO- 

trisb.7=l ' Porta in INPUT 

rem -mentre il livello di risposta è basso... - 

while portb.7=0 

delay_us(1) 

wend 

rem --Attende mentre il livello di risposta è alto...-- 

rem --Velocita' del Suono: 344.424 metri/sec- 

nColpi=0 

rem - 1 GIRO del FOR = 2.40 uS)- 

while portb.7=1 

nColpi=nColpi+l 
delay_us(1) 

wend 

nMillimetri=nColpi/2.3986 'Eq Xtal=20 Mhz Debug StopWatch 
result=nMillimetri 
end sub 


dim LCD_RS as sbit at RB4_bit 
LCD_EN as sbit at RB5_bit 
LCD_D4 as sbit at RB0_bit 
LCD_D5 as sbit at RBl_bit 
LCD_D6 as sbit at RB2_bit 
LCD_D7 as sbit at RB3_bit 
LCD_RS_Direction as sbit at 
LCD_EN_Direction as sbit at 
LCD_D4_Direction as sbit at 
LCD_D5_Direction as sbit at 
LCD_D6_Direction as sbit at 
LCD_D7_Direction as sbit at 
dim nMillimetri as word 


TRISB4_bit 
TRISB5_bit 
TRISB0_bit 
TRISBl_bit 
TRISB2_bit 
TRISB3 bit 


dim cMillimetri as string[5] 


Fare Elettronica n.352/353 - Febbraio/Marzo 2015 - pag. 8 









mairi : 


rem - Configurazione porte- 

trisb.7=0 ' Sensore ultrasuoni 

portb.7=0 

rem- 

Lcd_Init() ' Initialize Lcd 

Lcd_Cmd(_LCD_CLEAR) ' Clear display 

Lcd_Cmd(_LCD_CURSOR_OFF) 
while true 

nMillimetri=misurazione() 

WordToStr(nMillimetri, cMillimetri) 
Lcd_0ut(1,1,"Misura mm.") 

Lcd_0ut(1,12,cMillimetri) 
delay_ms(250) 

wend 

end. 



Figura 6: Screenshot del display 



Figura 7; Il metro elettronico in funzione 


Fare Elettronica n.352/353 - Febbraio/Marzo 2015 - pag. 9 


















































Elenco componenti 

RI 

10 KQ 1/4 W 

C1-C2 

22p 

C3 

lOOOu elettrolitico 

C4-C5 

lOOn 

C6 

lOOu elettrolitico 

U1 

PIC16F876A 

U2 

7805 

J1 

Sensore Ping Parallax 

J2 

Alimentazione 12 Volt 

LCD1 

Display LCD Hitachi comp. 

RV1 

Trimmer 47k 

XI 

CRYSTAL 

Strumentazione consigliata 

Scheda di sviluppo EasyPIC 

Oscilloscopio da PC Poscope 

Compilatore mikroBasic 


Il Sonar 

Il Sonar è un dispositivo che utilizza la propagazione del suono per rilevare la 
presenza e la distanza di oggetti. E' l'acronimo delle espressioni inglesi sound 
navigation and ranging. 

E' stato sviluppato durante la seconda guerra mondiale ma molti animali sono dotati 
di tale senso. Il funzionamento è il seguente: è emesso un breve suono, che viaggia 
fino a incontrare (l'eventuale) ostacolo. Quindi esso rimbalza e torna indietro fino a 
raggiungere l'emittente. La misura temporale del tempo di andata e ritorno seguita da 
una semplice equazione, fornisce la distanza esatta. Per ottenere precise misurazioni 
è necessario considerare la temperatura di esercizio, la densità deN'aria (o altro 
mezzo di propagazione del suono), la frequenza del segnale trasmesso e la 
sensibilità dei sensori. 



Figura 8: Il Sonar nella navigazione 


Fare Elettronica n.352/353 - Febbraio/Marzo 2015 - pag. 10 





















Conclusioni 

Il prototipo qui realizzato costituisce la base per progetti futuri, anche più utili e 
interessanti. 

Può essere utilizzato, ad esempio, per costruire un sensore di prossimità applicabile alle 
automobili per eseguire in modo indolore le retromarce. 

Può essere anche montato a corredo di macchine industriali per eseguire tagli o pieghe 
dei metalli oppure, ancora, per allestire il famoso strumento musicale Theremin. 

Le idee e le soluzioni sono infinite, dipendono solo dalle esigenze del progettista e dai 
dispositivi che si hanno a disposizione. 


EasyPIC 

connectivity 


Mi 





mikroBasic 


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Pillole di Elettronica 


La Legge di Ohm 


Ohm's Triangle 



I = VtR 



12V- 1.2A= 100 


V = I * R I = V/ R R = V/l 


Committed to excellence CATALOGO- 

APPR0VVIGI0NAMENT0- 

MASSQUOTATION- 

NOTIFICA DI MODIFICA. 
DEL PRODOTTO 




commercio 

elettronico 

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elettronici. Grazie all’utilizzo delle sue 
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ANTIFURTO CON DESTREZZA 

di Daniele Cappa 


Un vecchio, ma nuovo sistema per impedire che ci soffino l’auto, o lo scooter, da sotto il 
naso... 

Gli antefatti sono tutt’altro che gradevoli. 

Marzo 2014, sono al lavoro con due amici, che attendono solo la “pausa_caffè”... ne entra 
un terzo “mi hanno rubato la macchina”. 

In tre cerchiamo di capire come sia possibile, l’auto è parcheggiata praticamente davanti al 
naso, ovviamente chiusa e fornita di antifurto. 

Quando è ormai troppo tardi per cercare di acciuffare il malandrino capiamo la sequenza 
dei fatti. 



Foto 1 : l’antifurto montato 


Le chiavi dell’auto erano nella tasca del giubbotto (perchè, voi dove le tenete??) e un 
ragazzetto è riuscito a intrufolarsi in ufficio, ha infilato le mani nelle tasche del giubbotto 
appeso, ha acchiappato le chiavi, quindi ha aspettato l’attimo favorevole per salire in auto 
e andarsene. La cosa che questa fosse dotata di antifurto, immobilzzatore e simili non ha 
alcun effetto su chi la in mano le chiavi. 

Certo che ci va una buona dose di pelo sullo stomaco... voglio vedere come te la cavi se 
l’auto non parte al primo colpo o ti beccano con una mano infilata nell’altrui giubbotto!! 
Azione a parte, il giovane con giubbotto lucido e capelli corti è stato davvero bravo, ma il 
nostro compito è escogitare qualcosa per rendergli la vita difficile, la prossima volta che ci 
prova. 


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Considerazioni sul problema 

E’ evidente che un antifurto non risolve il problema, dato che il telecomando, o il 
trasponder che lo attiva sarebbe comunque conservato insieme alle chiavi dell’auto. 

Ci va qualcosa che non richieda chiavi, per quanto sofisticate possano essere. 

La prima idea è stata il vecchio antifurto a pulsante, in una situazione del genere il 
malandrino non certo il tempo di mettersi a cercar interruttori! 

Troppo banale, lo sciagurato potrebbe semplicemente avere un colpo di fortuna... una 
buona soluzione è utilizzare due o più comandi originali dell’auto, sistema già utilizzato in 
altre occasioni, ma complicato neN’installazione, quanto poi a spiegare come comportarsi 
a chi dovesse usare la nostra auto. 

La filosofia di questi oggetti si divide in due scuole di pensiero: 

Una levetta nascosta, oppure un interruttore bene in vista, tanto evidente che nessuno 
penserà mai che “ quello” è l’antifurto 

Anni fa si utilizzava spesso un interruttore originale dell’auto che su quella particolare 
versione non era utilizzato. 

L’interruttore dei fendinebbia su auto che ne erano prive, oppure un pulsante “cieco”, 
ovvero senza il simbolo dell’accessorio che comandavano e che veniva utilizzato per 
interrompere la corrente all’accensione o alla pompa del carburante. 

Sistema banale, ma se non sai cosa toccare diventa difficile cavarsela in pochi attimi. 

La soluzione è stata spostando il comando, da “cosa toccare” a “come toccarlo”. 

La mia soluzione è quindi un aggeggio che stacca la corrente, all’accensione o alla pompa 
del carburante poco importa, il cui comando è un pulsante posto in bella vista che andrà 
azionato per un tempo prederminato. 

Ovvero non sarà sufficiente agire su un pulsante, ma sarà necessario tenerlo premuto per 
alcuni secondi. 

Qualsiasi ladro infatti potrebbe provare a premere quanto vede di diverso dal solito, o di 
non originale, ma difficilmente penserà a tenere il dito su quel pulsante per 5 o 10 
secondi... 

Il sistema è meno complicato di altri, se la nostra auto dovesse essere utilizzata da altri 
non è difficile spiegare aN’amico come deve agire. 

In tutto si autoinserisce dopo qualche minuto che abbiamo spento l’auto, dunque in caso di 
accensione andata male non è necessario ripetere l’operazione. 

Il tutto impiega pochissimi componenti e richiede solamente i collegamenti necessari ad 
impedire l'avviamento e l’alimentazione. 

Nella fase iniziale non ho previsto alcuna indicazione luminosa per segnalare se il tutto è 
inserito o disinserito, tuttavia è possibile provvedere in merito scegliendo tra più opzioni. 
Cosa non disprezzabile, la versione base non ha alcun assorbimento di corrente ad 
antifurto inserito. 

Ovvero non consuma nulla, neppure un misero microamper, essendo il tutto alimentato 
solo a quadro acceso. 

Questa particolarità lo rende adatto all’uso su scooter anche di fascia bassa. 


Lo schema elettrico 

Il tutto si basa su una rete RC posta all’ingresso di una comune porta Cmos. 

Nel momento in cui accendiamo il quadro dell’auto il condensatore CI è ovviamente 
scarico, l’ingresso dell’inverter formato dalla prima porta dell’integrato è a livello zero, così 
come la base del transistor che comanda il relè. 

In questa situazione la pompa del carburante non è alimentata e ovviamente l’auto non 
può avviarsi. 


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+ 12 Vcc ACC 



Figura 1: lo schema elettrico e l'aggiunta del led 

Il pulsante collegato a D2 porta il positivo alla RI, che carica CI. il tempo di carica dipende 
dal valore dei due elementi, aumentandoli di valore il tempo si allunga, viceversa se ne 
abbassiamo il valore. 

In queste condizioni per fare eccitare il relè, quindi disattivare il blocco del motore, è 
necessaria una pressione di 5 - 6 secondi. 

Quando CI ha raggiunto la tensione necessaria a far commutare il livello logico della porta 
sul pin 3 ci troveremo un livello zero che sarà nuovamente capovolto dalla porta 
successiva. 

L’uscita di questo secondo inverter, ovvero il pin 4, oltre a fornire la polarizzazione di base 
che satura il transistor facendo scattare il relè che disattiva il tutto, si incarica di mantenere 
carico CI attraverso il gruppo D3 e R4. 

Quando viene a mancare l’alimentazione, ovvero il quadro dell’auto viene spento, la carica 
di CI viene mantenuta per circa mezzo minuto. 

Durante questo periodo l’integrato è mantenuto alimentato da C3, eliminando così 
l’alimentazione costante del tutto. Il circuito consuma pochissimo, ma oggi accade spesso 
che molti utilizzino l’auto solo saltuariamente e un consumo anche minimo, che si 
aggiunge a quelli “normali” dell’auto potrebbe essere fatale per una batteria di bordo non 
perfetta. 

Il circuito funziona impiegando CD4011 o CD4001 con dei tempi lievemente superiori a 
favore di quest’ultimo. I due integrati sono sostituibili pin to pin, dunque è sostanzialmente 
indifferente ai fini del funzionamento che tipo impiegheremo sul nostro esemplare. 

La realizzazione 

Come sempre il prototipo è stato assemblato su un ritaglio di millefori, lo schema è 
semplice e il montaggio non richiede più di un paio di ore. Potrebbe essere una buona 
occasione per allenarsi al montaggio di prototipi su millefori. 

Il tutto andrà inscatolato, un recupero rigorosamente di plastica è perfetto. Il mio abita in 
un ex contenitore di chissàcosa.... 

La maggior parte dello spazio è occupato dal relè e dal condensatore C3. Il relè dovrà 


Fare Elettronica n.352/353 - Febbraio/Marzo 2015 - pag. 15 









































essere in grado di sopportare la corrente della pompa del carburante, dunque è 
necessario un esemplare con almeno 10 - 20 Adi portata sui contatti. 

Il condensatore alimenta il tutto per qualche attimo dopo che abbiamo spento il quadro 
della vettura. 2200 microF è il minimo, 4700 microF potrebbe essere un valore adatto e 
opportuno, se siamo “ lenti” ad effettuare un eventuale secondo tentativo di avviamento. 
Nello schema a parte è visibile l'aggiunta necessaria se desideriamo avere la spia accesa 
ad antifurto inserito. Questa possibilità ha due facce, da una parte la presenza della spia 
potrebbe essere da sola un buon deterrente al furto... perché devo rischiare di rubare 
un’auto su cui è presente una diavoleria di antifurto quando quella parcheggiata davanti ne 
è priva?? Dall’altra parte fornisce una chiara indicazione sullo stato dell’antifurto, e il 
malvivente fortunato potrebbe riuscire a disattivare il tutto con la certezza di esserci 
riuscito... dato che la spia si è spenta! 


Il montaggio sulla nostra vettura 

Qui valgono le solite raccomandazioni già espresse più volte su queste pagine... 

La scatola che contiene il tutto andrà collocata sotto il cruscotto a sinistra del volante, 
Tutte le connessioni andranno realizzate con cura, facendo uso di connettori adatti oppure 
ricorrendo al saldatore. 

Evitiamo accuratamente l’uso di rubacorrente, sicura fonte di futuri guai, l'installazione 
dovrà essere eseguita a regola d’arte, nulla di improvvisato e soprattutto nulla di 
provvisorio (lo metto a posto dopo...), se non vogliamo rimanere a piedi nel bel mezzo 
della campagna di domenica pomeriggio! 



Foto 2: Il tutto montato sulla vettura 

Il filo di alimentazione sotto chiave è certamente presente sul commutatore di accensione, 
spesso basta un tester, o una piccola lampadina provvista di due coccodrilli, per trovare n 
filo adatto tra le decine che fanno capo alla centralina della scatola fusibili. 

Dobbiamo ora individuare il filo da interrompere per realizzare il blocco del motore: spesso 
lo possiamo reperire, insieme al filo di alimentazione sotto chiave, direttamente sui contatti 
della chiave di avviamento. 

Sulle auto relativamente recenti sarà sufficiente rintracciare l’interruttore inerziale (è quello 
che si occupa di interrompere il flusso del carburante in caso di incidente) e interrompere 


Fare Elettronica n.352/353 - Febbraio/Marzo 2015 - pag. 16 




uno dei due fili, qui la corrente in gioco può raggiungere, e superare, i 5A. 

L’ideale è interrompere il flusso del carburante intervenendo preferibilmente sul comando 
della pompa del carburante, ma su vetture più anziane è possibile, senza arrecare danni, 
interrompere l’alimentazione all’impianto di accensione. 

Utilizzeremo le informazioni fornite sul libretto di uso e manutenzione della vettura, qui 
sono specificate le posizioni e la destinazione dei fusibili. Basterà cercare il fusibile e o il 
relè che comanda la pompa del carburante. 

Tutte queste informazioni sono normalmente fornite dai costruttori di antifurti, dunque una 
veloce ricerca in rete, oppure direttamente una mail al centro di assistenza di un 
costruttore che ci fornirà senza problemi la scheda di installazione per la nostra 
autovettura. 


Foto 3: Un esempio per il pulsante 

La particolarità di non consumar nulla ad antifurto inserito rende questo progetto adatto 
all’uso su scooter, anche piccoli, purché forniti di accumulatore di bordo. Il sistema di 
montaggio è assolutamente identico, lo scudo anteriore offre la necessaria protezione al 
tutto e l'avviamento può essere impedito anche ricorrendo ai collegamenti di serie che 
impediscono l'avviamento del mezzo se il freno anteriore ) o la frizione) non è premuto, o 
con il cavalletto laterale aperto. 

L’importante è che il tutto sia alimentato a 12V, a meno di non modificare il tutto a 6V 
sostituendo il relè e adeguando alla nuova tensione di alimentazione i pochi componenti. 

In questo caso il led di segnalazione è assolutamente da evitare, scaricherebbe la 
minuscola batteria in brevissimo tempo. 

In entrambi i casi potrebbe essere una idea saggia l’utilizzo di un interruttore di 
emergenza, nascosto sotto la moquette o il luogo difficilmente accessibile. Il interruttore i 
cui contatti sono semplicemente posti in parallelo ai contatti del relè permettendo 
l’accensione del veicolo in qualsiasi condizione e di fatto ripristinando le condizioni originali 



Distributore Autorizzato 



■R MOUSER 


INSTOCK 

]y| ELECTRONICS 





\ 

% 

OSRAM 


Z \ 

Opto Semiconductors 

ki'"' ■ 

V 

TOPLED 



Black LEDs 


Più informazioni 


Fare Elettronica n.352/353 - Febbraio/Marzo 2015 - pag. 17 



della vettura. Sarà un comando che non useremo mai, o malauguratamente una sola 
volta, questa possibilità potrebbe toglierci dalla brace in un attimo tramutando una grossa 
seccatura in un guasto da nulla. 


NOR 

MCI 4001 B 

Quad 2-lnput NOR Gate 


C*— 1 
D" - * 
O—” 
D" 


Figura 2: pinot del CD4001/4011 


Elenco componenti 

RI 

27 kohm 

R2 

2,2 Mohm 

R3 

47 ohm 

R4 

10 kohm 

R5 

22 kohm 

R6 

4,7 kohm 

R7 

470 ohm 

CI 

220 microF 25V 

C2 

220 microF 25V 

C3 

2200 microF 25V 

C4 

100 nF 

DI 

1N4004 

D2 

1N4148 

D3 

1N4148 

D4 

1N4004 

D5 

1N4004 

D6 

1N4148 

Q1 

BC337 

U1 

CD4011/CD4001 


Rele 12V 10 A 


Zoccolo DIL14 


Pulsante adatto NA 


Contenitore in plastica 

Strumentazione consigliata 

Saldatore 

Tester 

Strumento di misura per PC: Poscope 


Fare Elettronica n.352/353 - Febbraio/Marzo 2015 - pag. 18 







































’O ^poo 
< 0 3 OO 


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ooooc^o.‘:CM)ooooo 
;o <ho oo <>o oo oo f~-; "oo/'- o - " •. 
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03 00 -. OOOOOOCOOOOOOOO» 
-?ODOOCj S TK)OOOOCOOOOOOOO 
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O - - OO, ^'tXJOOOOOOOOOOOOO 
> ‘00 00 00 000000000 

W-J, w v _ ^ -r-r>o, 100 - 0000000 

— C^o^' 00Co^*0006)000000> 
ÌÓOOo/OOCOOOOOOOOOOOOOJ 

TO-'SOOOOOOOO^—' *?? 

Uw OO 00.00OOOOOOOC 


Foto 4: Lato saldature 


+ 12Vcc BATT 



Figura 3: led AF inserito 


Fare Elettronica n.352/353 - Febbraio/Marzo 2015 - pag. 19 









FREQUENZIMETRO CON FPGA -1 

di Angelo Brustia 

Perché non ripensare il vecchio frequenzimetro a porte logiche applicando una tecnica 
innovativa? Il nuovo concetto nella progettazione degli strumenti è la flessibilità, la 
possibilità di aggiungere funzionalità che oggi non ci servono e domani saranno 
indispensabili... senza nemmeno accendere il saldatore. 

La realizzazione di uno strumento concettualmente semplice come il frequenzimetro è 
oggi alla portata di chi abbia esperienza con i microcontrollori PIC o AVR Del resto basta 
fare una ricerca su internet per averne una conferma. 

La grossa limitazione di questi circuiti, tutti basati sul conteggio degli impulsi tramite un 
timer e la successiva visualizzazione del risultato, è il limite di frequenza, di solito 50-60 
MHz, che rende necessario utilizzare divisori esterni per l’impiego nelle bande amatoriali 
VHF e di un prescaler (solitamente divisore per 64 o 256) per giungere oltre il gigahertz; 
tutto questo va a scapito della risoluzione di lettura che sulle gamme più alte non scende 
sotto il KHz e della scomodità di dover moltiplicare il numero letto per il fattore di divisione 
o in alternativa utilizzare tempi di lettura (gating) particolari. 

L’utilizzo di divisori decimali risolve parzialmente il problema perché semplifica la lettura 
(ottenuta con spostamento della virgola), ma il fattore di divisione minimo di 100 riduce la 
risoluzione di lettura, a meno di non ricorrere a tempi di lettura di 10 o 100 secondi. 

Questo inconveniente può essere evitato con un contatore che superi i 100 MHz di 
conteggio diretto e un prescaler con rapporto 1:10 per le frequenze oltre il Ghz. 



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Fare Elettronica n.352/353 - Febbraio/Marzo 2015 - pag. 20 









Per ottenere questo risultato si può utilizzare la tecnica classica dei contatori discreti, con 
logica ECL o TTL (serie F o S), ma questo comporta l’uso di un contatore per ogni cifra 
decimale e di un circuito di visualizzazione, solitamente in multiplexer, quindi almeno una 
ventina di circuiti integrati a scapito della semplicità del circuito. 

La soluzione, a mio parere, migliore è quella di utilizzare le logiche programmabili, ormai 
da anni presenti sul mercato e con costi non molto più alti dei microcontrollori. 

Le peculiarità di questi componenti sono: 

• l’alta velocità (centinaia di Mhz); 

• la possibilità di configurare la logica interna per realizzare vari circuiti, il tutto con 
l'ausilio di tools software forniti dalle stesse case produttrici. 

Oltre a ciò, non serve necessariamente imparare uno specifico linguaggio per 
programmarle; un circuito non estremamente complesso può essere semplicemente 
“disegnato” utilizzando i classici simboli che tutti conosciamo (porte, contatori, flip-flop), 
unendoli tra loro con linee di collegamento e realizzando gli ingressi e le uscite verso 
l’esterno con delle semplici label. 

Non dobbiamo preoccuparci nemmeno di utilizzare solo un ristretto assieme di elementi 
logici perché possiamo ricorrere a librerie che contemplano tutti o quasi gli integrati della 
serie TTL, senza la limitazione in frequenza che comporterebbe l’uso degli stessi in forma 
discreta. 


Le logiche programmabili e le FPGA 

Le logiche programmabili più diffuse sono le CPLD (Complex Programmable Logic 
Devices), dispositivi integrati in grado di implementare funzioni complesse tramite blocchi 
logici connessi da un’ opportuna rete; immaginate un insieme incredibile di integrati digitali 
che possiamo connettere a piacimento senza dover fare nemmeno una saldatura! 

Un'altra particolarità di questi elementi è che lavorano in modo parallelo: un 
microcontrollore esegue istruzioni sulla base di una sequenza di comandi, una logica 
programmabile può invece eseguire più azioni contemporaneamente perché si tratta a tutti 
gli effetti di un assieme di singoli circuiti collegati tra di loro. 

Il panorama delle logiche programmabili è molto vasto: Altera, Xilinx, Cypress tanto per 
citare i nomi di alcune case produttrici. 

La scelta viene dettata dalla disponibilità di una certa struttura logica, di un numero 
adeguato di porte ingresso/uscita e dal grado di velocità 

Non ci addentreremo nella descrizione particolareggiata, basti ricordare che ne esistono 
vari modelli con differente numero di macrocelle programmabili dall’utente, ad esempio la 
Altera fornisce la famiglia MAX3000A e MAXII con disponibilità anche di memoria RAM 
integrata. 

Per chi volesse approfondire le proprie conoscenze (si veda la bibliografia), in particolare 
l’ottimo tutorial [1] pubblicato molti anni fa, ma ancora attuale. 

Le logiche CPLD hanno dunque molte caratteristiche interessanti, ma possono risultare 
insufficienti per applicazioni in cui si richiedono moltissime funzioni logiche e una 
flessibilità ancora superiore. 

La struttura a macrocelle, piuttosto complessa, limita la quantità di elementi logici 
disponibili aN’interno del chip. 

La FPGA rappresenta l’evoluzione del concetto precedente con la semplificazione delle 
unità logiche e l’aumento del loro numero. 

La struttura di una FPGA risulta composta da una rete di connessione a matrice (Figura 1 ). 


Fare Elettronica n.352/353 - Febbraio/Marzo 2015 - pag. 21 


L’Intelligent Design 

parte dagli Intelligent Analog PIC® Microcontroller 



La progettazione analogica è difficoltosa, e assorbe prezioso tempo di 
sviluppo. Gli intelligent PIC® MCU di Microchip integrano funzionalità 
analogiche come un Analog-to-Digital Converter di elevate prestazioni, 
Digital-to-Analog Converter, e op amp, offrendo interfacce di facile utilizzo 
che semplificano la progettazione analogica. Una soluzione single-chip che 
permette di ridurre il rumore di sistema, offre un maggiore throughput, e al 
contempo riduce drasticamente i tempi e costi di progettazione. 

Applicazioni 

Sensori ambientali di qualità Misurazione e controllo della 

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Il nome e logo Microchip, il logo Microchip e PIC sono marchi industriali registrati di Microchip Technology Incorporated negli U.S.A. e altri Stati. Tutti gli altri marchi registrati menzionati nel 
presente documento appartengono ai loro titolari. © 2014 Microchip Technology Ine. Tutti i diritti registrati. DS00001743A. MEC003lta07.14 









Figura 1: Schema interno di una FPGA 


in cui in corrispondenza degli incroci riga/colonna sono poste delle CLB (Configurable 
Logic Block) formate a loro volta da unità molto semplici, un flip-flop, una o più LUT (porta 
logica a più ingressi descritta da una tabella ingressi/uscite) e un multiplexer (Figura 2). 


XI 

X2 

X3 

X4 

CLOCK 
A RES 



Figura 2: Configurazione di una CLB 


Le connessioni logiche tra i vari CLB devono essere ottimizzate da programmi di routing 
(trasparenti però per l’utente) perché non ci sono più dei bus di connessione come nelle 
CPLD, ma ogni riga e ogni colonna della matrice possono ora essere utilizzate come 
percorso dei segnali; la grande variabilità dei percorsi da una configurazione all’altra 
inciderà dunque sulla massima frequenza di utilizzo (Figura 3). 


Fare Elettronica n.352/353 - Febbraio/Marzo 2015 - pag. 23 


















































































PINI 

(IN) 



PIN100 

(IN) 


PIN120 

(OUT) 


Figura 3: Collegamento di un gate a ingressi e uscite 

I programmi di routing sono predisposti per tenere sotto controllo i tempi di propagazione; 
per circuiti di media complessità come quello richiesto per questo progetto in genere si 
riescono a garantire velocità dei dati di un centinaio di MHz o più. 

Un grosso svantaggio della FPGA è che perdono la configurazione allo spegnimento del 
circuito e questo è uno dei prezzi da pagare per la maggiore complessità in termini di porte 
(gates). Come vedremo in seguito il problema si risolve con una piccola EEPROM che, 
all’atto dell’accensione, provvederà a ricaricare il firmware in maniera estremamente 
veloce. 

La diffusione delle FPGA a livello hobbistico è ancora piuttosto limitata per ragioni di costo, 
di reperibilità e di difficoltà nella saldatura di centinaia di pin con spaziatura dell’ordine del 
mezzo millimetro. 

II costo della FPGA è, in effetti, molto elevato se parliamo di “ultime generazioni” (ad es. 
famiglia Stratix della Altera), di contro è più che accettabile se si utilizzano componenti più 
“datati” (Cyclone II Altera) che peraltro permettono prestazioni eccezionali e dispongono di 
moltissime funzionalità tra cui: 

• Da 2 a 4 PLL programmabili e funzionanti a oltre 200 MHz; 

• Fino a 1Mbit di RAM globale organizzata in blocchi da 4 kbit (M4K); 

• Velocità sino a 260 MHz; 

• Da 4608 a 68416 logie elements (LE) organizzati in LAB (Logic Array Blocks) da 16 
LE; 

• Da 158 a oltre 400 pins di I/O; 

• Da 8 a 16 linee ottimizzate ad alta velocità per il trasferimento dei segnali di clock. 

Le porte di comunicazione con l’esterno sono configurabili in una grande varietà di modi, 
da quella logica classica LVTTL a 3.3 V sino alla velocissima LVDS differenziale. 

Il “case” di questi componenti è spesso di tipo “ball-grid” (BGA) che per gli hobbysti è 
semplicemente inavvicinabile; anche qui però le versioni precedenti hanno contenitori più 


Fare Elettronica n.352/353 - Febbraio/Marzo 2015 - pag. 24 





































































































































































































































































































classici (TQFP). 

I kit di sviluppo sono diffusi in internet, dove si trovano soluzioni anche molto economiche 
comprendenti un circuito stampato con FPGA già saldata, uscite su strip a passo 0.1 inch 
e un programmatore USB; il software è in genere gratuito (pur con qualche limitazione) e 
scaricabile direttamente dal sito del produttore. 


ALTERA FPGA Cyclone II EP2C5T144 Minimum System Board 

Questa scheda, reperibile su E-bay a circa 20 euro [2], permette di imparare a usare una 
FPGA Cyclone II senza doversi dotare di particolari strumenti o realizzare circuiti stampati 
multistrato - Figura 4. 



Figura 4: Scheda di sviluppo FPGA 


Si tratta di un sistema veramente di base che comprende, oltre al chip, un paio di integrati 
regolatori di tensione, una EEPROM per memorizzare la configurazione e un oscillatore a 
50 MHz per il clock. 

L’FPGA lavora con più tensioni e i regolatori forniscono 3.3 V per l’alimentazione dei 
blocchi I/O e 1.2V per il core del dispositivo. 

Tre LED e un pulsante rappresentano la minimale “interfaccia utente” per le prime prove. 

Il kit è quindi veramente quanto di più spartano si possa immaginare, ma proprio per la 
sua essenzialità e per le sue ridotte dimensioni può essere agevolmente integrato in 
progetti anche molto complessi. 

I numerosi pin di I/O sono organizzati in “banchi” ognuno dei quali fa capo a quattro 
connettori a 28 pin con l'indicazione serigrafica della piedinatura; sono disponibili anche 
pin di massa e alimentazione per eventuali necessità esterne. La sorgente di clock è già 
collegata a una linea dedicata ed è anch’essa disponibile su uno dei pin. 

La programmazione della scheda può essere eseguita in modalità JTAG tramite un circuito 
anch’esso reperibile su e-bay al costo di 20 euro e denominato “USB Blaster” [3]. 

I terminali di programmazione dell'FPGAsono riportati su due connettori a 10 poli: il primo 
è per la programmazione diretta (molto veloce, ma volatile con l’alimentazione), il secondo 
per l’accesso seriale (AS- Active Serial) alla EEPROM interna che ricarica 
automaticamente il firmware dopo ogni accensione del circuito. 

A questo punto, inquadrato brevemente il nucleo del progetto, vediamo più in dettaglio lo 
sviluppo del frequenzimetro. 


Fare Elettronica n.352/353 - Febbraio/Marzo 2015 - pag. 25 








Caratteristiche Tecniche 

Il frequenzimetro è stato pensato per essere utilizzato in un laboratorio dove troverà posto 
assieme ad altri strumenti, magari su un livello più alto del banco di lavoro. Il display LCD 
da due righe dei classici frequenzimetri con microcontrollore potrebbe essere in questo 
contesto difficilmente leggibile per la distanza o le condizioni di illuminazione; il nostro 
frequenzimetro ha ben dieci cifre LED molto luminose e permette misure con la precisione 
di un Hertz sino a 1,2 GHz. 

Riassumo brevemente le altre caratteristiche: 

• Range 1: 5Hz - 120 MHz; 

• Range 2: 80 MHz- 1200 MHz; 

• Risoluzione 1 Hz con gate Isec., 0.1 Hz con gate 10 sec. (Rangel); 

• Risoluzione 10 Hz con gate Isec., 1 Hz con gate 10 sec. (Range2); 

• Quattro aperture di gate selezionabili tra 10 sec e lOmsec; 

• Assenza di over-range grazie alle dieci cifre; 

• Sensibilità migliore di -25 dBm su entrambe le portate; 

• Punti decimali automatici a gruppi di tre cifre; 

• Indicazione visiva del significato dell’ultimo digit (0.1 Hz, 1 Hz, 10 Hz, ecc.); 

• Possibilità di sommare o sottrarre un valore di media frequenza tra 1 KHz e 99.999 
MHz; 

• Possibilità di utilizzare una base dei tempi esterna (10 MHz) ad alta stabilità; 

• Soppressione degli zeri non significativi; 

• Alimentazione 220 Vac, assorbimento circa 10W. 


Principio di funzionamento 

Un frequenzimetro è sostanzialmente un contatore di impulsi entro un periodo temporale 
noto, ad esempio un secondo; consideriamo un segnale di frequenza 1 MHz, questo 
significa che in un secondo si alterneranno IO 6 impulsi il cui conteggio, visualizzato su un 
display, indicherà proprio il valore della frequenza. 

Il circuito dovrà eseguire periodicamente la lettura in modo da aggiornare il valore letto 
secondo il diagramma di Figura 5. 



Figura 5: Segnali circuito di conteggio 


Fare Elettronica n.352/353 - Febbraio/Marzo 2015 - pag. 26 









Come si può notare alla “chiusura” del gate (livello basso-traccia 1) seguono un impulso di 
“latch” (traccia 3) che memorizza l’uscita del contatore in una serie di D-latch e lo 
visualizza sul display e un impulso di “load” (traccia 2) che riporta il contatore nella 
condizione di partenza, pronto per il conteggio successivo. 

Il segnale da misurare (BF, VHF) dovrà però essere prima trasformato in onda quadra, per 
essere elaborato dalla logica di conteggio; questa trasformazione viene eseguita fino a 
120 MFIz da un circuito amplificatore-squadratore a banda larga e per frequenze più 
elevate da un circuito prescaler, ovvero un divisore fisso che fornisce in uscita un segnale 
ad onda quadra di frequenza pari a quella di ingresso divisa per dieci. 

Dalla precisione del segnale di “gating” dipendono la stabilità e la precisione della misura, 
per questo motivo, oltre ad utilizzare un generatore interno a elevata stabilità compensato 
in temperatura (TCXO), è stata prevista la possibilità di collegare una sorgente di 
riferimento esterna. Il circuito permette di poter introdurre un “offset” di frequenza che forzi 
il contatore a partire non da zero, ma da un valore impostato tramite dei commutatori 
binari rotativi (contraves); in questo modo è possibile aggiungere automaticamente il 
valore di media frequenza nella taratura degli oscillatori di conversione dei ricevitori. 
Naturalmente sarà possibile non solo sommare, ma anche sottrarre un termine costante 
(con la tecnica del complemento a 9) nel caso in cui l’oscillatore, a parità di media 
frequenza, abbia frequenza più elevata del segnale da ricevere. 

Tutte le operazioni logiche di conteggio, memorizzazione, gestione del display, 
generazione dei segnali temporali, saranno naturalmente svolte dal cervello del progetto, 
l’FPGA. 

Nella prossima puntata vedremo in dettaglio gli schemi elettrici e la realizzazione pratica 
dei circuiti. 


lOOMhz 2 Channel Digital Oscilloscope And 
Logic 



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Fare Elettronica n.352/353 - Febbraio/Marzo 2015 - pag. 27 







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ÌNWAtREedizioni 






Una stazione meteo per la viticultura (prima parte) 

di Girolamo D’Orio 


II dispositivo trasmittente installato su vigneto permette di trasmettere dati di umidità e 
temperatura con trasmissione in 433Mhz. Il dispositivo ricevente, oltre che a ricevere tali 
dati, rileva la pressione atmosferica, la temperatura interna e la quantità di pioggia caduta. 
L’interfaccia grafica su PC, con Processing, permette la creazione di una data-logger su 
Excel e mostra le immagini in tempo reale scattate dal satellite. 


Quanti viticoltori non hanno mai sognato di conoscere la temperatura e, in particolare, 
l'umidità presente nel vigneto, soprattutto quando le “bambine" sono nella fase 
dell'allegagione? 

Questo è sempre stato anche il mio sogno! Sapere cosa stava accadendo nella vigna, 
specialmente in mia assenza; avere una stazione meteo che mi comunicasse tutto sulle 
condizioni climatiche, ovunque io fossi... 

Vi verrà da pensare: ma perché, giacché esiste, non l'hai mai acquistata? 

Qualche tempo fa, a una fiera dell'agricoltura, soffermandomi presso uno stand che 
trattava stazioni meteo per il rilevamento di dati nei vigneti, ho chiesto quanto costassero. 
Avuta l’informazione, ho pensato che fosse meglio salutare, ringraziando. 

A cosa serve effettivamente una stazione meteo nella vigna? Ci sono tanti motivi validi, vi 
cito quelli più importanti. 

Prima di tutto serve a conoscere con esattezza temperatura e umidità presenti nel vigneto 
permettendo di contrastare il rischio di alcune malattie come la peronospera e l'oidio. Tali 
patologie, infatti, si manifestano in maniera diversa, secondo lo stadio di sviluppo della 
pianta e delle varie condizioni di temperatura e umidità. 

Prendiamo, ad esempio, la peronospera che probabilmente, anche chi non è un 
agricoltore di professione, conoscerà per averne sentito parlare. 

Cercherò di farla breve per non annoiare troppo, perché qui l’argomento principe è 
l’elettronica. 

Avendo a disposizione i dati concernenti l’umidità, la temperatura e la quantità di pioggia 
caduta possiamo calcolare il periodo di incubazione della malattia; ma, cosa ancora più 
importante, è la possibilità di poter fare calcoli sull’insorgenza dell'infezione secondaria 
della peronospera. 

L'infezione secondaria è, infatti, la più dannosa; dopo la comparsa della prima "bolla" di 
peronospera sulla foglia, a distanza di qualche giorno, fa la sua apparizione, una 
“muffettina” biancastra dietro la foglia stessa. In caso di pioggia o con bagnatura fogliare 
elevata, queste "spore", sfruttando la rugiada come mezzo di locomozione, infestano tutta 
la pianta per arrivare fino al frutto che è portato pian piano alla "morte". 

Eseguire una misurazione della bagnatura fogliare, anche facendo uso di corretti sensori, 
per quanto ne so, non ha dato grandi risultati perché spesso le letture sono falsate da 
svariati parametri e, soprattutto, dai fitofarmaci che vanno a interferire con il sensore, che 
viene a trovarsi nei pressi della parete fogliare. A questo punto possiamo calcolare 
teoricamente il rischio dell'infezione secondaria della peronospora le cui condizioni si 
manifestano quando è soddisfatta la seguente condizione: 

Durata (in ore) Bagnatura Fogliare (DBF) x Tmedia rilevata > 50 

Per fortuna ci dà una mano, una formula che calcola la bagnatura fogliare simulata avendo 
i dati di temperatura, umidità e pioggia. 


Fare Elettronica n.352/353 - Febbraio/Marzo 2015 - pag. 29 


La durata della bagnatura fogliare è calcolata da quella fogliare simulata con il metodo 
proposto da Horta Srl, e cioè in base al Vpd (Vapour presseur deficit) e alla presenza di 
pioggia: 


Bagnatura fogliare simulata = 1 se (vpd<1) o (RR>0) o (RH>90) 


dove: 


Vpd=[1 -(RH/100)]*{6.11 *exp[(17.47*AT)/(239+AT)]} 

RR=precipitazione 

RH=umidità relativa 

AT=temperatura aria 


altrimenti: 


Bagnatura fogliare_stimata = 0 


Quindi, con pioggia o con umidità superiore al 90% o con la Vpd inferiore a 1 saremmo in 
presenza di condizioni favorevoli allo sviluppo della malattia; ciò si verifica però solo se la 
Durata Bagnatura Fogliare (DBF) x Tmedia rilevata > 50. 

Altra prerogativa di questa “stazioncina” è che essa ci permette di misurare con precisione 
la quantità di pioggia caduta. Dato che (almeno nella regione Toscana) è obbligatorio 
assicurarsi contro la grandine e gli eventi climatici eccezionali , nel caso in cui vengano 
superati gli 80 mm di pioggia in 48 ore in fase di preraccolto, si ha diritto ad un 
risarcimento. Un'altra utilità consiste nel fatto che, registrando i dati ogni ora, avremo la 
possibilità di capire se, in alcuni momenti della notte, ci sia stato il rischio di brinata nel 
periodo in cui la pianta si è appena risvegliata dal letargo invernale 

Parliamoci chiaro, ho sempre lavorato senza stazione meteo, ma quello che mi ha spinto 
alla sua realizzazione, oltre che il puro divertimento, è stato la necessità di capire, 
confortato da dati reali, quale fosse il trattamento più adeguato da fare. 

Lo scopo era di utilizzare il prodotto più adatto... ottenere un aiuto nella scelta del 
fitofarmaco contenente il principio attivo più efficace da usare; in determinate condizioni, 
infatti, alcuni principi attivi si inibiscono divenendo inutili e dannosi. 

E’ meglio che mi fermi qui... 



Figura 2: Il PCB del TX 


Fare Elettronica n.352/353 - Febbraio/Marzo 2015 - pag. 30 





























Trasmettere i dati di temperatura e umidità dal vigneto a 433Mhz 


U2 

7805 


- 12 bat [> 



MX-05V TX 


o- 

o- 


R2 

—vw 



ci 

22pF 

XI 


□ 


i 


C2 — 

22pF 


U1 


2 

3 

4 

5 

6 
11 
12 
13 


21 

20 


PD0/RXD/PCINT16 
PD1/TXD/PCINT17 
P D2/INTO/PCINT18 
PD3/INT1 /0C2B/PCINT19 
P D4/T0/XC K/PCINT20 
PD5/T1/OCOB/PCINT21 
PD6/AINO/OCOA/PCINT22 
PD7/AIN1/PCINT23 

AREF 

AVCC 


PBO/ICP1/CLKO/PCINTO 
PB1/OC1A/PCINT1 
PB2/SS/0C1B/PCINT2 
P B3/M0SI/0C2 A/PC INT3 
PB4/MISO/PCINT4 
PB5/SCK/PCINT5 
PB67TOSC1/XTAL1/PCINT6 
PB7/TOSC2/XTAL2/PCINT7 

PC0/ADC0/PCINT8 
PC1/ADC1/PCINT9 
PC2/ADC2/PCI NT 10 
PC3/ADC3/PCINT11 
PC4/ADC4/SDA/PCINT12 
PC5/ADC5/SCL/PCINT13 
PC6/RESET/PCINT14 


14 

15 

16 

17 

18 
19 

9 

10 


23 

24 

25 

26 

27 

28 
1 


RI 

-AAAr 


ATMEGA328P 


Figura 1: Schema tx 


Elenco componenti 

RI 

10 KQ 1/4 W 

R2 

10 KQ 1/4 W 

CI ,C2 

22 pF poliestere 

C3-C5 

100 nF poliestere 

DI 

1N4007 

U1 

Atmega328 

U2 

7805 

modulo tx 

MX-05V 

Strumentazione consigliata 

Oscilloscopio per PC: Poscope 

Analizzatore di spettro 



Figura 3: Il trasmettitore 


Fare Elettronica n.352/353 - Febbraio/Marzo 2015 - pag. 31 





















































• Amplificatore tv (da effettuare una modifica essendo alimentato a 230 Vac; ne 
parlerò più tardi); 

• Antenna logaritmica tv; 

• Batteria 12v 7,2 A Fiamm; 

• Pannello solare 15W; 

• Diodo 1n54008 (da mettere sull'uscita v+ del pannello per non scaricare la batteria 
in assenza di sole; è di 3A ma disponevo solo di questo nei cassetti); 

• Fusibile da 2A (per proteggere il pannello in caso di corto); 

PS (non pubblico di proposito lo schema del collegamento tra pannello e batteria data la 
semplicità di allestimento; dalla V+ del pannello, diodo in serie e quindi fusibile per 
collegarsi alla batteria). 



Figura 4: Collegamenti 


Il funzionamento del comunissimo sensore di temperatura e umidità DHT22 è molto 
semplice. Il web è pieno d’informazioni e di librerie per l’utilizzo del DHT22 con Arduino; lo 
stesso vale per il modulo tx. 

Preferisco soffermarmi invece sull’uso a livello hardware, poiché in rete non sono riuscito 
(almeno io), a trovare molti dettagli su come farlo funzionare al meglio. 

Per ottenere una “trasmissione più spinta” ho usato un amplificatore TV della OFFEL, art. 
25-014 Sigla-1tm20 Reg, che riportava, nella tabella delle caratteristiche, la frequenza di 
lavoro di 40-80+150-862 Mhz con guadagno di 20dB. 

Niente di “dedicato o specifico” vista la sua "finestra" di lavoro, ma considerando che in 
genere questi piccoli ampli hanno il guadagno più alto a centro banda ho deciso di 
acquistarlo comunque (se la prova avesse avuto esito negativo, avrei sempre potuto 
riutilizzarlo). 

Sarebbe stato utile utilizzare un’antenna Yagi direttiva, ma poiché avrei dovuto ordinarla 
su internet e data l'impazienza, ho ripiegato su una semplice logaritmica di basso costo 
per uso TV. 


Fare Elettronica n.352/353 - Febbraio/Marzo 2015 - pag. 32 





Con l’amplificatore e quest’antenna arrivo a coprire distanze di circa 2-3 Km (sono onesto, 
non la gonfio); chiaramente è una situazione ottimale per alcuni aspetti: niente ostacoli in 
aperta campagna dove non sono presenti altri segnali forti a creare problemi. 

Chiaramente l'ampli TV deve essere collegato “al contrario” rispetto al suo normale 
utilizzo: dove è scritto “TV” dovrete collegare l'antenna che trasmetterà il segnale, dove è 
scritto “ANT” dovrete collegare l'uscita del modulo TX. 

I collegamenti sono stati fatti usando un cavo Sat; le lunghezze usate sono pari ai multipli 
del 1/4 d'onda, ovvero circa 17cm. 

Siccome l'ampli ha un’alimentazione di 230Vac, e dato che esso doveva essere installato 
necessariamente in vigna, ho dovuto affrontare il problema relativo all'alimentazione. 
Smontandolo, ho notato che il suo alimentatore, per fortuna, non era di tipo switching. 

Ho quindi rimosso il trasformatore, il ponte a diodi e i rispettivi condensatori di filtro e sono 
andato a collegare direttamente la batteria sul regolatore 7815 (si perdono circa 3 volts e, 
di conseguenza, qualcosa in potenza di trasmissione). 

Quanto "beve" questa trasmissione? Ecco una foto: 



Figura 5: Assorbimento del circuito 


Stimo, a occhio, senza fare calcoli complicati, che la batteria da 7,2Ah resisterà quasi 
quattro giorni prima di scaricarsi e che il piccolo pannello da 15W non necessiterà di un 
regolatore dato che la corrente che riuscirà a fornire in condizioni ideali non supererà il 
20% di quella della batteria, quindi non la dovrebbe "sovraccaricare". 

Non sarà il massimo, ma soddisfa le mie necessità, considerato il modesto consumo nei 
confronti del grosso "polmone" rappresentato dalla batteria. 

Certamente devono essere considerate le condizioni più sfavorevoli ma se a luglio, quattro 
giorni di sole non permettono di ricaricare la batteria, l'uva nella vigna “mi saluta” e di 
conseguenza della trasmissione me ne faccio ben poco ... 

P.S. Ho sbagliato ad acquistare il micro e ho comprato l'ATmega328-pu (senza la p, quello 
di arduino è ATmega328p-pu): costa di meno ma consuma qualche mA in più. Se lo 
acquistate, per caricarci il bootloader, occorre modificare alcune righe in un file dell'lde, ma 
questa è un’altra storia...). 


Fare Elettronica n.352/353 - Febbraio/Marzo 2015 - pag. 33 





Il problema più grosso, in termini di errori di misura della temperatura e dell’umidità, era 
causato dal sensore DHT22; non per un errore di taratura o software, bensì da come lo 
avevo usato in esterno. 

Lo avevo installato "quasi ignudo " sotto il sole e la pioggia; i problemi sono arrivati quando 
nelle ore più calde ottenevo registrazioni di circa 20 C°, quando invece la temperatura era 
di 15 C°. 

Ho risolto il problema costruendo una “schermatura” intorno al sensore in modo da isolarlo 
dall'irraggiamento solare, permettendo così letture più affidabili. 

Ho cercato invece di ricreare le condizioni ideali dell'involucro: esso non deve essere a 
contatto con la pioggia e i raggi solari non lo devono scaldare direttamente. 

Nella "botteghina" del ferramenta sotto casa ho reperito quattro imbuti di plastica, quattro 
barre filettate di 5mm con relativi dadi e rondelle e un foglio di alluminio. 

Con questi oggetti ho costruito la protezione; non sarà bellissima ma funziona bene. 

Le misure, confrontate con quelle ritenute affidabili della “stazioncina” che possiedo in 
casa, e con i dati di www.ilmeteo.it riguardanti l’area geografica in cui abito, registrano 
valori quasi identici. 

Ho tagliato gli imbuti nel punto in cui vanno a restringersi per avere un maggior deflusso di 
aria e li ho distanziati tra di loro usando le barre filettate per creare un'intercapedine tra 
imbuto e imbuto, per favorire così la dispersione termica del materiale ed aumentare il 
flusso deH'aria. 



Figura 6: Montaggio del dispositivo all'esterno 


Altri dettagli tecnici, costruttivi e logistici si vedranno nella prossima puntata. 


Fare Elettronica n.352/353 - Febbraio/Marzo 2015 - pag. 34 



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IL TRANSISTOR E LE SUE APPLICAZIONI 

di Vincenzo Sorce 

Parte prima: generalità e funzionamento statico 


II transistor si può, senz’altro, considerare il componente elettronico per eccellenza. Infatti, 
oltre alla sua funzione di base, esso può fungere anche da resistenza, diodo, capacità e 
così via. Tale comportamento si riscontra anche nei circuiti integrati. 

In quest’articolo tratteremo le caratteristiche fisiche ed elettriche del componente che ha 
rivoluzionato l’elettronica, consentendogli di fare un balzo in avanti inimmaginabile. Prima 
della sua realizzazione i circuiti elettronici si basavano sull’utilizzo della valvola 
termoionica. Non c’è bisogno di grandi riflessioni per capire che, prima della sua 
invenzione, non sarebbero stati possibili lo sviluppo dell’elettronica come oggi noi la 
conosciamo ne’ le sue sempre più avanzate applicazioni. 


UN PO' DI STORIA 

Il primo transistor fu costruito in Canada da Julius Edgar Liliefeld nel 1925, che però, non 
era realizzato con le giunzioni di cui parleremo più avanti, ma era molto simile al transistor 
a effetto di campo. 

Consisteva in una struttura che conduceva l’elettricità, l’intensità della quale era regolata 
dal valore variabile di un campo elettrico. Il primo transistor fu realizzato mettendo a 
contatto due elettrodi puntiformi con un diaframma di germanio di tipo N (questo sistema 
era già utilizzato per la realizzazione del diodo) e fu costruito nel 1947 nei laboratori 
statunitensi della Bell da Walter Brattan e John Barden, ma si trattava sempre di transistor 
a punte di contatto. Il transistor a giunzione fu inventato nel 1948 da William Shockley. Al 
tre statunitensi nel 1956 fu assegnato il premio Nobel per la Fisica. Per la produzione dei 
transistor agli inizi furono impiegati il germanio e il silicio. 

Quest’ultimo si dimostrò subito molto più versatile ed efficiente del germanio e presto 
divenne il solo impiegato in elettronica. Negli anni settanta ebbe inizio la corsa ai circuiti 
integrati. S’iniziò con gli integrati logici. 

Il primo è stato il più classico: il flip-flop. In seguito toccò anche ai circuiti analogici. Il 
livello d’integrazione raggiunto oggi è impressionante: in un millimetro quadrato vi sono 
integrati milioni di transistori che, come si è detto prima, svolgono anche le funzioni di 
resistenza, condensatore e tanto altro ancora. 


STRUTTURA FISICA 

Gli elementi base su cui si basa il funzionamento del transistore sono i semiconduttori e in 
particolare il germanio e il silicio. In tali elementi, a differenza dei materiali conduttori, vi 
sono pochi elettroni in movimento libero. Là dove un elettrone si sposta lascia, nell’atomo 
che ha abbandonato, una lacuna, cioè una carica positiva di valore pari a quella 
dell’elettrone, ma di segno opposto. 

Gli elettroni e le lacune sono in numero pari nel semiconduttore allo stato puro. Se 
droghiamo il semiconduttore con un elemento che crei un eccesso di cariche mobili 
negative (elettroni) o positive (lacune) otteniamo semiconduttori drogati di tipo N e di tipo 
P. Dalla giunzione di una barretta di semiconduttore drogato di tipo N con una di tipo P 
otteniamo il diodo. 


Fare Elettronica n.352/353 - Febbraio/Marzo 2015 - pag. 36 


FUNZIONAMENTO DEL DIODO 

Se mettiamo in contatto una barretta di semiconduttore di tipo P con una di tipo N si 
ottiene quanto mostrato in figura n. 1 : 


SEMICONDUTTORE DI TIPO P 


SEMICONDUTTORE DI TIPO N 



Figura 1: Giunzione P-N 

Dalla figura n.1 si evince che inizialmente avviene un annullamento fra elettroni e lacune 
che attraversano la giunzione, finché si crea un campo elettrico di valore tale da opporsi a 
un nuovo passaggio di cariche. 

Se invece applichiamo un campo elettrico, tramite una batteria, di valore superiore al 
campo elettrico di giunzione, avremo un attraversamento di lacune da un lato e di elettroni 
dall’altro (vedi figura n.2). 


SEMICONDUTTORE DI TIPO P 


SEMICONDUTTORE DI TIPO N 


e $ 


© e 


0 


© 


© ® 
° © e 


© Q0© 

G © 

S 0 

© © 


© 0 0 ° 


© 


|campo elettricol 


resistenza 


Figura 2: La giunzione P-N sottoposta a campo elettrico 

La resistenza elettrica, di valore opportuno, limiterà la corrente a valori desiderati ed 
eviterà la distruzione della giunzione. 

E’ evidente che se invertiamo la polarità della batteria otterremo un aumento del campo 
elettrico di giunzione e quindi non avremo passaggio di corrente. Ecco perché il diodo è 
unidirezionale, cioè la corrente può scorrere in una sola direzione. Questo schema è 


Fare Elettronica n.352/353 - Febbraio/Marzo 2015 - pag. 37 






















ideale perché, in realtà sia la barretta di tipo N che quelle di tipo P hanno, seppure in 
misura molto ridotta, rispettivamente delle lacune nel tipo N e degli elettroni nel tipo P. Ciò 
comporta una piccola corrente inversa, di valore normalmente trascurabile, quando il 
diodo è polarizzato inversamente. 


FUNZIONAMENTO FISICO DEL TRANSISTOR 

Un transistor si ottiene tramite una doppia giunzione. Abbiamo due tipi di transistor: PNP e 
NPN. Nel nostro esempio, che andiamo a trattare, considereremo un transistor di tipo 
NPN. Ovviamente le stesse considerazioni valgono per l’altro tipo. Esaminiamo il circuito 
di figura n.3. 

La giunzione emettitore-base è polarizzata direttamente grazie alla batteria Vb, perciò la 
zona neutra di giunzione è ridotta e circola la corrente Ib. E’ importante notare che in 
realtà gli elettroni si muovono nel senso opposto a quello segnalato per la corrente che, 
però, per convenzione fa riferimento al movimento delle cariche positive. 



EMETTITORE BASE COLLETTORE 



Figura 3: Struttura di un transistor 


Nella giunzione base-collettore, con una zona neutra più ampia, perché polarizzata 
inversamente, giungono elettroni dovuti alla circolazione della corrente di base Ib. Lo 
schema sopra mostrato è solo teorico, in realtà fisicamente le giunzioni sono realizzate in 
modo tale da favorire il flusso di elettroni dalla base verso l’emettitore e il collettore. Gli 
elettroni giunti nella zona neutra della giunzione base-collettore sono messi in circolazione 
dando luogo alla corrente le. Rileviamo immediatamente un fatto importante: la corrente le 


Fare Elettronica n.352/353 - Febbraio/Marzo 2015 - pag. 38 



























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segue la sorte della corrente Ib. Ne consegue che regolando opportunamente le 
grandezze fisiche ed elettriche in gioco possiamo avere una corrente le che segue 
l’andamento della corrente Ib ma con valori molto più grandi. Cioè siamo riusciti ad 
ottenere un’amplificazione di corrente. Vedremo, in seguito, che potrà ottenersi anche 
un’amplificazione di tensione e, quindi, di potenza. 


FUNZIONAMENTO STATICO DEL TRANSISTOR 

Nell’esempio illustrato in figura n.3 abbiamo preso in considerazione un transistore NPN 
connesso a base comune. Vi sono altri due tipi di connessione: a collettore comune e a 
emettitore comune. Quest’ultimo tipo di connessione è raffigurato nella figura n. 4. 



Figura 4: Configurazione a emettitore comune 


Come si può facilmente intuire il circuito base-emettitore, alimentato direttamente, regola 
l’intensità di corrente le, che è zero quando lb=0. La prima domanda che dobbiamo porre 
è la seguente: “quali sono i valori delle correnti che attraversano il transistor e le relative 
tensioni ai suoi capi?” Mentre hanno dei valori numerici ben precisi di tensione, le batterie, 
e di Ohm, le resistenze, lo stesso non si può dire del transistor. Infatti, quest’ultimo ha 
delle caratteristiche elettriche dipendenti dalle tensioni applicate e dalle correnti 
conseguenti. Tali caratteristiche elettriche, ottenute per valori diversi di tensioni e di 
correnti, ed elaborate dalle case costruttrici, sono rappresentate nella figura n. 5: 


le - f iVcg). 

13 — Paraowter 



Figura 5: Curve caratteristiche di un transistor 


Fare Elettronica n.352/353 - Febbraio/Marzo 2015 - pag. 40 






































Sull’asse delle ascisse abbiamo la corrente in mA e sull’asse delle ordinate la tensione in 
Volt. Per ogni singolo valore di Ib abbiamo una curva corrispondente. Per intenderci, se 
imponiamo una corrente lb=200nA (equivalente a 0,2uA) avremo una sola curva con quel 
valore. 

Scriviamo l’equazione riguardante la maglia di uscita: 


Vc-Rclc-Vce=0 


che è l’equazione di una retta, detta retta di carico. A, avendo noti i valori Ve ed Re e 
variabili le e Vce. 

Se poniamo Rc=100 Ohm e Vc=9V: 

• Per Vce=0 avremo lc=(Vc/Rc)=90mA; 

• Per lc=0 avremo Vce=Vc=9V. 

Disegnando la retta nel piano riportato in figura 4 ed incrociando la retta con la curva 
lb=200nA, troveremo il valore della corrente le e della tensione Vce ai capi del transistore: 


l c - « tVegj 
Ig = Parameter 



Figura 6: Retta di carico 

Dalla figura n.6 si evince che il valore di Vce è di 4,5V ed il valore di le è di 47mA. Si 
procede con ragionamento analogo per trovare la Ib e la Vbe utilizzando le caratteristiche 
del transistore fornite dal costruttore per la maglia d’ingresso. 

Lo schema di alimentazione del transistore mostrato in figura 4 evidenzia un 
inconveniente: per alimentare il transistor occorrono due batterie. In realtà questo 
problema è risolto con l’utilizzo dello schema di figura n.7. 

Il primo circuito realizza la polarizzazione del transistor, sia all’ingresso sia in uscita, con 
la sola Ve. Lo stesso circuito può rappresentarsi con il secondo schema. Infine si ottiene il 
terzo schema applicando il teorema di Thevenin fra base ed emettitore, ottenendo una V 
equivalente e una R equivalente: 


Fare Elettronica n.352/353 - Febbraio/Marzo 2015 - pag. 41 
























Figura 7: Alimentazione di un transistor 

in particolare, applicando il teorema, e immaginando di sezionare i collegamenti del 
circuito d’ingresso fra base e massa, si calcola la Requiv. e la Vequiv.: 

Requiv. =RixR2/(R1+R2) 

cioè il parallelo fra le due resistenze e: 

Vequiv =VcxR2/(R1+R2) 

che non è altro che la tensione a vuoto ai capi di R2. 


STABILIZZAZIONE TERMICA DEL TRANSISTOR 

Il transistor è un componente elettronico che ha una sua struttura fisica e le sue 
caratteristiche elettriche sono dipendenti dalla temperatura. Se la temperatura esterna 
aumenta, allora tende ad aumentare la corrente di emettitore le=lc+lb la cui circolazione 
causa un ulteriore aumento della temperatura del componente. Questo processo a catena 
può portare alla sua distruzione fisica. Per ovviare a questo inconveniente si ricorre 
aN’inserimento, tra emettitore e massa, di una resistenza Re: 



Figura 8: Stabilizzazione termina di un transistor 

La resistenza Re aumenta la tensione ai suoi capi quando aumenta le. Se osserviamo la 
maglia d’ingresso del circuito, rileviamo che tale aumento di tensione è di segno opposto 
alla tensione di alimentazione Vequ; ciò porterà a una diminuzione della Ib, che causerà 


Fare Elettronica n.352/353 - Febbraio/Marzo 2015 - pag. 42 


























































una riduzione della corrente nella maglia di uscita. 

Perciò possiamo asserire che la Re è una resistenza di reazione negativa o 
controreazione. 

Eseguendo dei calcoli analitici che vi risparmiamo, si giunge alla formula: 

S=Requiv./Re +1 


Dove S è il coefficiente di stabilità termica. Aumentando teoricamente Re verso l’infinito: 

S=1 


Se invece poniamo Re=Requivm, avremo: 

S=2 

Nella progettazione di un circuito a transistor nel funzionamento lineare si sceglie: 

1<S<2 

PROGETTO PER LA POLARIZZAZIONE STATICA DEL TRANSISTOR 

Ricordando che, allo stato attuale, stiamo studiando il transistor allo scopo di poterlo 
utilizzare per applicazioni di carattere analogico, occorre preliminarmente stabilire un 
punto di funzionamento dello stesso. Ciò vuol dire stabilire, nelle caratteristiche di figura n. 
6, quel determinato punto. Dovendo il circuito funzionare in modo lineare, scegliamo un 
punto centrale attorno al quale la curva caratteristica è lineare. A tale scopo, per il nostro 
progetto, scegliamo il punto segnato in figura. I dati da considerare sono i seguenti: 

. S=2; 

• Vce=4,5V; 

• lc=47mA; 

. lb=0,2uA; 

• Vc=12V; 

. Vbe=0,6V. 


Abbiamo fissato il valore Vbe=0,6V perché la variazione del valore di questa tensione non 
è rilevante al variare delle altre grandezze. 

Le equazioni che dobbiamo considerare sono due: una relativa alla maglia d’ingresso e 
l’altra relativa alla maglia di uscita. 

L’equazione della maglia di uscita è: 

Ve-Re le -Vce-Rele = 0 

Dove le=lc+lb e poiché Ib è trascurabile rispetto ad le si ha, ponendo Re=0,1xRc: 

Vc-Rclc -Vce-0,1Rclc = 0 


Da cui si ricava: 

Vc-1, 1 Rclc-Vce=0 — Rc=(Vc-Vce)/1,1x0,047=7,5/0,0517=145 Ohm 


Fare Elettronica n.352/353 - Febbraio/Marzo 2015 - pag. 43 



che arrotondiamo a 150 Ohm poiché in commercio il valore prossimo a 145 Ohm è di 150 
Ohm. 

Avendo posto S=2 e quindi Requiv.=Re: 

Requiv.=Re=15 Ohm 


Adesso prendiamo in considerazione la maglia d’ingresso considerando le=lc dato che la 
corrente Ib è trascurabile: 

Vequiv. -Requiv.xlb -Vbe -Requiv.lc=0 


Da cui ci riviamo Vequiv.: 

Vequiv. = Vbe+-Requiv.lc=0,6+15x0,047=1,3V 

Per calcolarci I valori del partitore R1-R2 procediamo nel seguente modo: 
ponendo R1=100 Ohm si ha: 

Requiv.=R1xR2/(R1+R2) da cui R1xRequiv.+R2xRequiv.=R1xR2 


e infine 

R2=R1xRequiv./(r1-Requiv.)=100x15/85=17 Ohm 

che arrotonderemo a 18 Ohm. 


CONCLUSIONI 

Grazie alle caratteristiche fornite dai costruttori, comunemente raccolte nei datasheet, e 
con le leggi dell’elettrotecnica, siamo in grado, una volta deciso il punto di funzionamento 
del transistor, di trovare i valori di tensione di alimentazione, della resistenza di carico Re, 
della resistenza di controreazione per la stabilizzazione termica Re e del partitore RI ed 
R2 per l’alimentazione del circuito di base. 

Vedremo, in seguito, nel funzionamento dinamico, cioè dal punto di vista del suo 
comportamento alla presenza di segnali variabili, le caratteristiche dei tre tipi di 
connessione: 


• Emettitore comune 

• Base comune 

• Emettitore comune 


Nel prossimo numero esamineremo il transistor con un segnale sinusoidale all’ingresso e 
progetteremo un amplificatore per segnali analogici. 


Fare Elettronica n.352/353 - Febbraio/Marzo 2015 - pag. 44 






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DIRETTORE TECNICO 
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