Elementi di Elettronica 1

Elettroni in movimento nei metalli

Nei metalli gli atomi che costituiscono il materiale sono disposti nello spazio secondo una struttura ordinata, se immaginiamo una griglia possiamo pensare che gli atomi occupino i nodi del reticolo.

Nei metalli gli atomi sono disposti in maniera ordinata. Sulla sinistra, gli elettroni esterni sono liberi di muoversi; sulla destra, sotto l'azione di un campo elettrico gli elettroni iniziano a muoversi in maniera ordinata.

Inoltre gli elettroni esterni di ciascun atomo sono liberi di muoversi nello spazio intorno all’atomo: il moto è di fatto un moto con direzione casuale ma, in certe condizioni, gli atomi possono iniziare a muoversi in maniera ordinata all’interno del materiale, seguendo tutti la stessa direzione e lo stesso verso di movimento.

mini-R

mini-R è un robot-rover controllato via Wi-Fi costruito attorno al kit Adafruit Mini Robot Rover Chassis.
I codici completi per il controllo del robot e per l’interfaccia web sono disponibili nella repository del progetto su GitHub.

Il robot-rover mini-R.

Al centro del progetto si trova un Adafruit ESP8266 Feather Huzzah impostato in modalità soft-AP e controllato tramite una web-app. Il driver dei motori è la scheda Adafruit DC Motor + Stepper FeatherWing.

Adafruit ESP8266 Feather Huzzah

L’ESP8266 è un microcontrollore economico con tecnologia Wi-Fi, prodotto dalla Espressif di Shangai.

L’Adafruit ESP8266 Feather Huzzah è una scheda basata sul chip ESP8266 con processore impostato a 80 MHz e tensione logica di 3.3V.

La repository con i codici è disponibile su GitHub

Connessione Wi-Fi

Per una panoramica sul funzionamento delle reti, indirizzi IP e risorse web si veda la pagina Internet e reti.

Partiamo dal computer

Che cosa è un computer? Un computer è una macchina programmabile capace di eseguire un insieme di operazioni aritmetiche e logiche in maniera automatica.

Pensiamo adesso a una calcolatrice e domandiamoci se questa è un computer: la risposta è negativa, infatti la calcolatrice esegue in automatico una serie di compiti ma non può essere istruita a svolgerne di nuovi; non è questo il caso di uno smartphone per cui si possono creare nuove app e neppure quello di uno smartwatch o di un frigorifero intelligente (AI-based) che con un po’ di abilità possono essere riprogrammati per svolgere nuovi compiti.

Algoritmo

Un algoritmo è un procedimento che risolve un determinato problema attraverso un numero finito di passi elementari.
Un esempio di algoritmo è la ricetta per fare una torta.

Che cosa è un programma?

Un programma è un insieme di istruzioni che un computer è in grado di comprendere e eseguire.
Un programma traduce un algoritmo in un linguaggio comprensibile da un computer e deve essere scritto in un linguaggio di programmazione attraverso la scrittura del codice sorgente.
Come esistono diverse lingue attraverso cui le persone possono esprimersi, così esistono molti linguaggi di programmazione, per es.

Diritto all’alimentazione

La Dichiarazione universale dei diritti umani è un documento sui diritti individuali, firmato a Parigi il 10 dicembre 1948, la cui redazione fu promossa dalle Nazioni Unite perché avesse applicazione in tutti gli stati membri.
La Dichiarazione sancisce il diritto all’alimentazione.

Il sistema agro-alimentare

Il sistema agro-alimentare si può definire come l’insieme delle risorse, dei mezzi e dei processi che sono a disposizione degli uomini per produrre gli alimenti.
Il sistema agro-alimentare dovrebbe garantire il rispetto dell’Articolo 25 della Dichiarazione universale dei diritti dell’uomo.

Pi greco, Wislawa Szymborska

È degno di ammirazione il Pi greco
tre virgola uno quattro uno.
Anche tutte le sue cifre successive sono iniziali,
cinque nove due, poiché non finisce mai.
[…]
Il serpente più lungo della terra
dopo vari metri si interrompe.
Lo stesso, anche se un po’ dopo,
fanno i serpenti delle fiabe.
Il corteo di cifre che compongono il Pi greco
non si ferma sul bordo della pagina,
È capace di srotolarsi sul tavolo, nell’aria,
attraverso il muro, la foglia, il nido, le nuvole,
diritto fino al cielo,
per quanto è gonfio e senza fondo il cielo.
[…]

La maggior parte dei microcontrollori e dei dispositivi embedded sono programmati in C, un linguaggio di programmazione sviluppato nei Bell Labs da Dennis Ritchie tra il 1972 e il 1973.

Hello world

IL primo programma che possiamo scrivere è il classico Hello world

#include <stdio.h>

main(void) {
	printf("Hello world!")
}

Variabili e tipi di dato

In generale un programma elabora delle informazioni ed è utile poter memorizzare questi informazioni in alcuni cassetti della memoria. Ciascun cassetto è come se avesse un’etichetta per poterlo riconoscere dagli altri e il contenuto del cassetto può variare nel tempo, da cui il nome variabili per indicare i vari cassetti della memoria.
Nel linguaggio C il contenuto di un cassetto deve essere specificato all’inizio, per cui a ciascuna variabile deve essere associato il proprio tipo di dato: int, long int, float, double, char etc.

Segnali

In natura i segnali possono essere delle azioni compiute da un organismo per avvisare o mettere in allerta altri organismi, per esempio possiamo avere il rilascio di sostanze chimiche da parte di piante per segnalare la presenza di un predatore, oppure possiamo pensare ai suoni emessi dagli animali per richiamare altri animali per segnalare la presenza di cibo o di un pericolo.
Anche all’interno degli organismi è presente un sistema di segnalazione a livello delle cellule.

Movimento e posizione

Per determinare la posizione di un corpo dobbiamo introdurre un sistema di riferimento. consideriamo per esempio il vagone di un treno che si muove lungo un binario dritto, come possiamo descrivere la sua posizione?
Per prima cosa dobbiamo fissare un punto rispetto a cui misurarla, l’origine del sistema di riferimento, quindi misurare la distanza del vagone da questo punto.
In generale per determianre la posizione di un corpo dobbiamo tracciare la retta che congiunge l’origine del sistema di riferimento con il corpo e poi misurare la distanza del corpo dall’origine.