(le scritte in verde permettono di attivare un link di contesto se vi si clikka sopra)        25 febbraio 2018
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Questo progetto mi è stato suggerito da un contatto tramite Facebook, Dyson Lin, che da anni lo utilizza per monitorare le
variazioni elettriche in aria e le eventuali correlazioni con gli eventi sismici. In autonomia dalle analisi del Dyson, si è attivato
dal febbraio del 2017 un gruppo di ricerca per lo studio dei dati registrati, la formulazione di ipotesi sul processo fisico e lo
studio di una formula matematica in grado di estrapolare un indice sismico in grado di quantizzare il rischio sismico.
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 in Aria in funzione dei sismi locali.

Lo schema elettrico del Vonair è semplicissimo, eccolo di seguito:

Si utilizza l'integrato TL081, che è un operazionale, in collegamento, uscita con ingresso invertente, per ottenere un guadagno
unitario e una impedenza di ingresso massima di decine di gigaohm.
La tensione in aria è captata da un piccolo conduttore di un centimetro e il condensatore all'ingresso non invertente serve per ridurre i picchi di disturbo causati anche dalla presenza umana.
La coppia di condensatori, sull'alimentazione dei 5 volts dell'integrato, la stabilizzano attraverso un 100nanoFarad e un elettrolitico da 10microFarad.
La tensione in uscita dal piedino 6 viene portata all'ingresso analogico A0 della scheda Arduino per la lettura, elaborata e tramite
la porta di comunicazione USB viene inviato il valore letto al PC per graficarlo e inviare l'inmmagine al server per la
pubblicazione on-line del grafico a disposizione degli studiosi.
Un esempio del risultato finale è quello che si vede andando sul link seguente:

http://www.faenzashiatsu.it/Fisica/Vonair/Station_Faenza_AirView_1.jpg

Ora vediamo come si realizza il tutto.
Ho previsto una versione realizzabile senza bisogno di particolari attrezzature, solo un paio di forbici, 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;
- integrato TL081;
- condensatore poliestere da 1nanoFarad;
- condensatore poliestere da 100 nanoFarad;
- condensatore elettrolitico da 10 microFarad;
- fili elettrici isolati da 0,6 mm meglio vari colori, tipo trecciola telefonica;
- una prolunga USB da 5 mt;
- scatolina 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.
Inseriamo l'integrato al centro, con il piedino 1 segnato da un cerchietto, sulla quarta fila, lato ingressi digitali da 0 a 7.
La numerazione dei pin dell'integrato è col verso antiorario inizia con 1 dove troviamo il cerchietto e termina con 8 lato opposto.
Inseriamo il condensatore poliestere da 1 nF tra il piedino 3 e 4 dell'integrato e serve per eliminare i disturbi e creare un tempo di
ritardo di 4 minuti sia in carica che in scarica. Dentro la confezione di Arduino doveva esserci una striscia di contatti, realizziamo
un taglio in corrispondenza del terzo contatto in modo di recuperarne due buoni che ci serviranno da antenna e li inseriamo con il
reoforo più lungo, dopo il condensatore messo in precedenza, sul contatto del piedino 3 del TL081 come si vede nella successiva
foto.

Ora realizziamo i collegamenti tra il pin2-6-A0, quelli in color giallo, utilizzando del filo isolato da 0,6 mm spellato alle estremità
per mezzo centimetro e ripiegato con le pinze a 90 gradi.
Posizioniamo il condensatore elettrolitico con il reoforo con la scritta + sulla fila del pin 7 e il meno sulla fila prima del pin 5.
Poco più sopra posizioniamo anche il condensatore poliestere da 100nanoFarad.
Realizziamo ora i contatti per l'alimentazione del meno, fili neri, dal (GND) della schedina, tredicesima fila da sinistra andiamo
sulla ottava e la colleghiamo con la settima, e dalla ottava inferiore andiamo all'ottava superiore per collegare gli ultimi due
condensatori.
Infine colleghiamo i 5 volt positivi (5v) con il pin 7, dove sono anche i due condensatori lato + per l'elettrolitico, filo rosso.

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.
Per prima cosa carichiamo sulla scheda Arduino il mini software per il Vonair che potete scaricare da questo link.
Sconpattate il file .zip compresa la directory che ha lo stesso nome e dal menù File-apri selezionate il file Vonair.ino
poi date invio sulla freccia della seconda riga per caricare il programma sulla scheda.

// la funzione analogRead() ritorna 0 ~ 1023.// 0 corrisponde a 0 milliVolt // 1023 corrisponde a 5000 milliVolt
void setup() {
Serial.begin(9600); // inizializza la porta seriale USB
}

void loop() {
int valueA0 = analogRead(A0); // legge la tensione sulla porta analogica A0 e lo assegna alla variabile valueA0
Serial.println(valueA0); // invia alla seriale il valore letto
delay(200); //attende 200 milliSecondi
}

Controlliamo tramite il menù del sistema di sviluppo IDE "Tools-serial Monitor" se i dati arrivano ad ogni 200 milliSecondi.
Il nostro dispositivo è in grado di leggere tensioni teoriche da 0 a 5000 milliVolt (5 Volt) ma in pratica il TL081, in questa
configurazione con 0 Volt manda in uscita 5 volt e salendo sino a 0,8 Volt la tensione in uscita scende sino a 0 per poi misurare
correttamente da 0,8 sino a 5 Volt. Le tensioni tipiche che noi misureremo per questa applicazione si aggirano intorno ai 1,4 Volt
a livello del suolo, mentre salendo di piani, la tensione sale sino a saturare il dispositivo.
Dopo questo passaggio ci serve un programma che esegua la conversione da codifica digitale 0<>1023 a valore reale 0<>5000
milliVolt e attenda tre minuti prima di accodare su un file di log il dato della media delle letture, al fine di ridurre i disturbi
istantanei. Lo potete scaricare da questo link.

A questo punto ci serve un programma per mettere su un grafico i dati registrati nel file Vonair.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_Vonair.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 Vonair_x.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 Vonair_ftp_run.bat             link per scaricare Vonair_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:

Per terminare potete allocare Arduino con il sensore dentro una scatolina rigorosamente di plastica, per evitare disturbi induttivi
con i metalli, meglio se con qualche foro per meglio permettere il fluire delle cariche ioniche.
Servirà anche una prolunga USB per poter distanziare il sensore dal PC.

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 cercare la posizione migliore per il sensore, la collocazione migliore è dove il valore della tensione è tra 1300
milliVolt e 1600 milliVolt, quando si superano i 2000milliVolt inizia una curva di saturazione e le variazione giornaliere non
emergono. A casa mia la collocazione migliore è dentro una bocca di lupo (lucernaio) della taverna, comunque sempre meglio
vicino terra.
Assicuratevi di posizionarlo lontano da frequenti passaggi delle persone.
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.
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 abbassa siamo in presenza di eccesso di cariche, diversamente, con la salita l'accumulo ionico decresce.

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 i miei Vonair e quello di un amico di Caltanissetta:
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: