(le scritte in verde permettono di attivare un link di contesto se vi si clikka sopra)        26 febbraio 2018
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Questo progetto è l'evoluzione del Vonair per Arduino che utilizza le schede Wemos con il processore ESP8266 e connessione
WIFI. Con questo strumento di misura raccogliamo i dati delle variazioni elettriche in aria, per ricavare eventuali correlazioni con
gli eventi sismici. Dal febbraio del 2017, con un gruppo di ricerca per lo studio dei dati registrati, si studia e si formulano ipotesi
sul processo fisico dell'innesco sismico, cercando di affinare 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 con la scheda Wemos è semplicissimo, eccolo di seguito:

Si utilizza l'integrato TL081, che è un operazionale, in collegamento dell'uscita con l'ingresso invertente, per ottenere un
guadagno unitario e una impedenza di ingresso massima di circa decine di  gigaOhm.
La tensione in aria è captata da un piccolo conduttore di un centimetro e il condensatore da 1 nF all'ingresso non invertente serve
per ridurre i picchi di disturbo, causati anche dalla presenza umana, realizzando un ritardo di 4 minuti per la carica e la scarica.
La coppia di condensatori, sull'alimentazione dei 5 volt dell'integrato, la stabilizzano attraverso un 100nanoFarad e un elettrolitico da 10microFarad.
La tensione in uscita dal piedino 6 limitata a 3.3 volt, per non bruciare la Wemos che lavora alla tensione massima di 3.3 volt,
dalla resistenza da 100 ohm e dallo zener in parallelo da 3.3 volt,viene portata all'ingresso analogico A0 della scheda Wemos per
la lettura, e dopo appropriata elaborazione, tramite l'interfaccia Wifi viene inviato il valore al server di Blynk.
Non si è scelto di alimentare il TL081 a 3.3 volt perché a 5 volt lavora meglio. Il range di valori che normalmente misuriamo
variano da 1200 millivolt a 1600 millivolt. Il TL081 in questa configurazione con tensioni di ingresso inferiori a 800 millivolt e
superiori a 4800 millivolt mette in uscita la sua tensione di alimentazione.
Ecco come si presentano i dati elaborati con Blynk in quattro giorni di misura:

Ora vediamo come si realizza il tutto.
Per la versione realizzabile senza bisogno di particolari attrezzature, solo un paio di forbici, e una pinzetta per piegare i fili vi
rimando alla consultazione della versione Vonair con Arduino che risulta identica ad eccezione dell'inserimento della resistenza
e dello zener, mentre di seguito analizzeremo la versione professionale a saldare.
Tutto il materiale è acquistabile in un negozio di elettronica o su
internet.
Elenco del materiale:
- scheda Wemos D1 revisione R1;
- Alimentatore 9 volt compatibile per Arduino:
- cavetto micro usb per dati e ricarica maschio maschio;
- scheda di espansione prototipo shield per Arduino e Wemos;
- 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;
- resistenza da 100 ohm 1/4 wat;
- zener da 3.3 volt 1/2 watt;
- scatolina di plastica per proteggere il tutto.
Costo totale della realizzazione acquistando i componenti tramite Ebay circa 30 euro.

Iniziamo col montare la parte elettronica...

Sulla parte superiore della scheda di espansione andranno posizionati il TL081, l'antennina ricavata da una striscia di contatti o
due pezzetti di filo, il condensatore poliestere da 100 nF, quello elettrolitico da 10 mF, lo zener e la resistenza. Nella parte
inferiore, tramite le saldature e alcuni fili realizziamo i vari collegamenti poi saldiamo il condensatore da 1nF tra il pin 3 e 4
dell'integrato. Il piedino 1 dell'integrato si trova dove è sagomato un cerchietto e il 5 si trova sulla linea del 4 mentre per lo zener
la parte dove si trova la striscia nera va collegata all'ingresso A0 e alla resistenza. L'elettrolitico ha indicato il reoforo positivo e
negativo.

La scheda di espansione va innestata alla Wemos facendo attenzione di rispettare la giusta corrispondenza di piedinatura
osservando di far combaciare i contatti con le stesse scritte. Ecco come si presenta il tutto inserito dentro una scatolina di
protezione ricordandosi di effettuare parecchi fori per il passaggio dell'aria, l'alimentazione avviene tramite un alimentatore da
9-12 volt e naturalmente possiamo utilizzare anche una batteria in quanto il consumo è inferiore a 50 milliAmper.


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 Wemos D1 revisione R1.
Seguendo le istruzioni del sistema di sviluppo di sviluppo IDE per schede Wemos e programma Blynk, controllate e copiate dalla
vostra casella di posta, il codice di autenticazione che Blynk vi avrà inviato a seguito della creazione su smartphone di un nuovo progetto.
Ora colleghiamo la scheda Wemos con la scheda di espansione cablata al PC tramite un cavetto micro USB.
Per prima cosa carichiamo sulla scheda Wemos il software per il Vonair_Wemos 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_Wemos.ino
poi date invio sulla freccia della seconda riga per caricare il programma sulla scheda. Ora dovete modificare nel sorgente il codice di autenticazione ricevuto, poi il nome della vostra connessione WIFI e la sua Password, scorrendo nel listato e cercando
queste righe:
char auth[] = "60a4f3fbc9b7410d83f…………."; // inserisci il codice ottenuto


// Your WiFi credentials.
// Set password to "" for open networks.
char ssid[] = "
TIM-…….."; // inserisci la tua rete
char pass[] = "
wGggn2lBH4DibrMI…….."; // inserisci la password tua rete

Il listato completo è:

/*
* Pi Gian Domenico Marchi
* 20.02.2018 18:06
* Misura tensione in aria con TL081 e Blynk
*//*************************************************************
Download latest Blynk library here:
https://github.com/blynkkk/blynk-library/releases/latest

Blynk is a platform with iOS and Android apps to control
Arduino, Raspberry Pi and the likes over the Internet.
You can easily build graphic interfaces for all your
projects by simply dragging and dropping widgets.

Downloads, docs, tutorials: http://www.blynk.cc
Sketch generator: http://examples.blynk.cc
Blynk community: http://community.blynk.cc
Follow us: http://www.fb.com/blynkapp
http://twitter.com/blynk_app

Blynk library is licensed under MIT license
This example code is in public domain.

*************************************************************
This example runs directly on ESP8266 chip.

Note: This requires ESP8266 support package:
https://github.com/esp8266/Arduino

Please be sure to select the right ESP8266 module
in the Tools -> Board menu!

Change WiFi ssid, pass, and Blynk auth token to run :)
Feel free to apply it to any other example. It's simple!
*************************************************************/

/* Comment this out to disable prints and save space */
#define BLYNK_PRINT Serial
#include <ESP8266WiFi.h>
#include <BlynkSimpleEsp8266.h>
#include <SimpleTimer.h> // per calcolo attesa ciclo ripetitivo

float media = 0; // for calculate the media of tension
float ciclo = 0; // per conteggio cicli eseguiti
float valore = 0; // per calcolare la tensione
float mV = 0; // tensione in millivolt
int valueA0 = 0; // valore letto sulla porta A0
// You should get Auth Token in the Blynk App.
// Go to the Project Settings (nut icon).
char auth[] = "60a4f3fbc9b7410d83f…………."; // inserisci il codice ottenuto


// Your WiFi credentials.
// Set password to "" for open networks.
char ssid[] = "TIM-…….."; // inserisci la tua rete
char pass[] = "wGggn2lBH4DibrMI…….."; // inserisci la password tua rete


SimpleTimer timer; // definiamo un oggetto timer di tipo SimpleTimer


void setup()
{
// Debug console
Serial.begin(115200);
Blynk.begin(auth, ssid, pass); // connessione a Wifi e Blynk
timer.setInterval(200L, inviaMisura); // 200L = 200 msecondi

}


void inviaMisura()
{
valueA0 = analogRead(A0);
mV = (valueA0 * 3070 / 1024); // x taratura usare 3070 mvolt
media = media + mV;
ciclo = ciclo + 1;
}

void loop()
{
if (ciclo < 900) // 900= ciclo di 3 minuti esegue media 900 letture
{
// non esegue nulla ed esce ripetendo un ciclo e i comandi sucessivi
}
else
{
valore = media / ciclo;
//Serial.println(valore); //Serial.println("mV")
Blynk.virtualWrite(V1, valore); // invia al pin virtuale Blink 1 il valore medio della tensione in millivolt
ciclo = 0;
media = 0;
}

Blynk.run(); // esegue Blynk
timer.run(); // esegue il timer
}
 

Il programma esegue 900 letture, 5 al secondo, sulla porta A0 in 3 minuti, esegue la media letta e converte il valore da digitale a
analogico in millivolt, poi invia al server Blynk il valore sul pin virtuale V1. Tale media è necessaria al fine di ricavare un valore
attendibile, e scremato dai disturbi di passaggio o locali tramite il condensatore da 1nF tra ingresso del TL081 e massa. Con il
massimo irraggiamento solare (carica ionica alta) la tensione risulterà al minimo. Ora dovete cercare la migliore posizione affinché
ci sia l'escursione massima tra giorno e notte, circa 10 milliVolt e la tensione letta sia inferiore ai 2500 milliVolt, l'ideale è 1380
milliVolt. Ecco un esempio di dati ricevuti in un giorno.


 

A questo punto serve programmare l'applicativo creato con Blynk per visualizzare i dati inviati sul pin virtuale V1, la vostra
fantasia vi aiuterà, io ho realizzato questo tipo di visualizzazione: un riquadro dove appare l'ultimo valore letto e sotto un grafico.
Una volta scaricato l'App Blynk sul cellulare, creato il nostro Account, creato un nuovo progetto impostando il nome, la scheda usata e il tipo di connessione, riceverete il codice di autenticazione Blynk premendo sul pulsante Create.

Dopo aver dato OK vi apparirà la schermata vuota dove potrete posizionare i vari dispositivi del vostro progetto.


Premendo sulla scrivania vuota o facendola scorrere di lato, vi appariranno i vari Widget Box. Sulla prima riga il programma
vi indica quanti crediti avete e col tasto +Add potete acquistarne altri in caso di esaurimento. Ogni Widget Box che selezionate
ha un credito che viene sottratto dal vostro conto iniziale e i crediti dei Widget scelti ma poi deletati o non usati saranno persi.
Con i crediti iniziali si riesce a realizzare uno o due progetti, con una spesa di dieci euro vengono accreditati 20000 crediti.
Ogni Widget selezionato va posizionato a piacere e configurato associandolo a un virtual pin che la scheda invia a Blynk o
viceversa, sotto alcuni esempi di Widget Box disponibili.

Iniziamo col selezionare il Widget "Value Display", che si trova facendo scorrere in alto la prima schermata di Widget, eccolo sulla schermata di configurazione, possiamo trascinarlo dove più ci piace, e se lo selezioniamo entriamo nella modalità di configurazione. Dalla nuova schermata possiamo assegnare un'etichetta con un colore appropriato, il Virtual pin V1 e
un tempo di aggiornamento di 1 minuto.


 

Ora configuriamo un grafico selezionando il Widget Box "Super Chart Settings". Dopo averlo selezionato e posizionato, lo
selezioniamo per la configurazione, al posto della scritta SuperChart scriviamo "millivolt time local (anno mese UTC+1) con un
font piccolo. Passiamo ad associare i dati da graficare nel nostro caso V1 e andiamo quindi nella sezione Datastreams e al posto
della scritta Name scriviamo "tension on air with tl081 station ......", a destra troviamo un pulsante con dei potenziometri che ci
servirà per la configurazione dei dati. Entriamo quindi nella configurazione e in alto troviamo la possibilità di selezionare il tipo di
visualizzazione grafica, quindi scegliamo la grafica a sinistra, poi selezioniamo il pin Virtual V1.
 


 

Tornando alla schermata iniziale siamo pronti per vedere crescere i dati in arrivo. Il riquadro con la freccia permette di ingrandire
il grafico in orizzontale, possiamo selezionare i dati in modalità Live, 1h, 6h, 1d,1w,1m, 3m.
Selezionando i 3 pallini del menù in basso allo schermo è possibile ricevere via E-Mail lo storico di tutti i dati presenti sul server
di Blynk nel formato CSV ed eventualmente azzerare l'archivio ed iniziare una nuova registrazione.
Sulla finestra principale troviamo diversi simboli, a sinistra in alto un riquadro con una freccia ci permette di scorrere tutti i nostri
progetti, il quadratino più centrale a destra con dei righini ci visualizza lo stato del nostro progetto, se Online, quello a destra
serve per passare dalla modalità Online a quella Off per eseguire modifiche al progetto, e alla sua pressione ne compariranno tre
nuovi, il triangolo per ritornare Online, il cerchietto col + per inserire nuovi Widget. Il tasto bullone permette di modificare parecchie cose sul nostro progetto, le principali sono: rinominare il progetto, per condividere il progetto, per modificare la scheda
di acquisizione, per farsi rispedire il codice di autorizzazione e per clonare il nostro progetto.
In merito alla condivisione del progetto, ricordo che fino a 25 condivisioni non vi è alcun abbonamento da pagare oltre viene
considerato un utilizzo professionale e serve abbonarsi. La visibilità dei dati per chi condivide è condizionata dal fatto che chi
condivide sia nello stato Online diversamente non si ricevono dati.

Per attivare la condivisone serve, dalla pagina principale del progetto, premere il quadratino a destra per andare nel menù delle
modifiche, premere poi il tasto bullone. Ora è possibile condividere il nostro progetto con gli amici, ci costerà 1000 crediti, basta spostare la leva di SHARED ACCESS da OFF a ON, e se ci sono crediti possiamo generare il link che consiste in un codice QR che servirà ai nostri amici per ricreare sul loro Smartphone il nostro progetto. Chi lo riceve dovrà semplicemente scaricare l'App
Blynk e dopo aver premuto il simbolo in basso del QR, nella schermata iniziale, si potrà, inquadrando il codice QR ricevuto,
duplicare il progetto senza alcuna registrazione e configurazione.

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: