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Telecamere Wi-Fi. Cosa sono e come sceglierle

Cosa sono le telecamere IP e come scegliere una telecamera WI-FI

La sicurezza a casa non è mai troppa. Se quindi vuoi stare più tranquillo e tenere d’occhio il tuo appartamento anche quando sei in vacanza o a lavoro, devi propendere per l’acquisto di una telecamera di sorveglianza, non prima però di aver valutato tutti i requisiti che questo dispositivo deve avere per funzionare ad hoc.

Le telecamere possono essere sia via cavo che Wi-Fi. Se a casa hai una connessione internet, non ti resta che comprare una videocamera di sorveglianza IP.
Si tratta di una valida soluzione che ti permetterà di avere immagini di casa tua in tempo reale ovunque ti trovi, accedendo alle registrazioni da qualunque dispositivo collegato alla rete. Non è certo un caso quindi che la telecamera IP wireless sia stata realizzata appositamente con lo scopo di sorvegliare in modo costante un ambiente.

E infatti è più facile così tenere lontani dalle proprie mura domestiche i malintenzionati, garantendo così una maggiore sicurezza quando non si può vegliare di persona sul proprio nido. Per riuscire a selezionare la telecamera Wi-Fi più adatta alle tue esigenze, devi tener conto di alcune caratteristiche fondamentali. Anche perché, ormai si tratta di un dispositivo talmente comune, che in commercio ne trovi di tutte le salse. Prima quindi di sborsare cash, valuta se i requisiti che indicheremo più avanti sono validi per il modello che intendi comprare tu.

La qualità dell’immagine

La maggior parte dei modelli di telecamera Wi-Fi presente oggi sul mercato, ha la funzionalità di registrare le immagini di quanto avviene nel raggio di copertura dell’obiettivo.
Quello che però può essere carente in un modello a dispetto di un altro e viceversa, non è dunque la capacità di registrazione, ma la qualità con la quale quest’ultima viene posta in essere. Bisogna in parole povere capire se si possono ottenere dei filmati con una risoluzione più o meno elevata.

La risoluzione base minima ormai impiegata da quasi tutte le aziende produttrici è la classica 640x480 pixel. Con questa qualità si ottengono immagini buone, sufficientemente nitide, e che in termini di peso e grandezza non sono gravose. Tieni infatti presente che parliamo di una tipologia di telematica che funziona sfruttando la rete internet.

Più dunque opti per una telecamera impegnativa dal punto di vista risolutivo, e maggiore dovrà essere la velocità di connessione web con cui navighi.

Se infatti la velocità di rete dovesse essere inferiore rispetto alla necessità risolutiva del dispositivo, rischieresti di ottenere immagini scattose e poco nitide. Per quanto poc'anzi detto, la risoluzione 640x480 è considerata il giusto compromesso tra velocità di connessione standard e qualità visiva accettabile. Al di sotto di questi pixel comunque, rischi solo di ritrovarti davanti a device mediocri e qualitativamente scarsi. Inoltre se pensi di utilizzare un dispositivo mobile (tablet o smartphone) per tenere d’occhio la casa, 640x480 è perfetto perché è un valore risolutivo sopportabile dai display oggi in uso.

I formati delle immagini

Anche il formato attraverso cui le immagini e i filmati vengono catturati è importante ai fini dell’acquisto.

Quasi tutti i modelli in commercio sono in grado di registrare in differenti formati compressi, tra cui per esempio MPEG4 o H.264.

Per cui, prima di comprare la videocamera, sarà meglio che tu vada a verificare se il dispositivo con il quale intendi visualizzare le registrazioni sia compatibile con gli standard supportati dalla videocamera.

Il frame rate

Altro requisito tecnico fondamentale nelle migliori telecamere Wi-Fi e che non puoi in alcun modo trascurare è il frame rate. Altro non è che la frequenza di cattura di un filmato, o meglio un insieme di immagini “collegate” una all’altra.

Più è alto il livello del frame rate migliore sarà la fluidità di visione.

Il consiglio è quello quindi di scegliere dei modelli che siano in grado di registrare video ad almeno 60 frame per secondo.
Questo però ha un costo in più, per cui se vuoi spendere di meno e risparmiare, dovrai optate per modelli che effettuano una registrazione a 30 frame per secondo.

Prezzo e design

Se metti a confronto i costi dei vari modelli presenti in commercio (e anche online) è palese che ci sono non poche differenze.
Viene da sé quindi che una telecamera più economica abbia meno funzionalità e un livello maggiore di mediocrità nella registrazione dei video, rispetto a modelli più cari ma che vantano dalla loro parteuna serie di funzionalità aggiuntive che li rendono completi e versatili.
Quindi, se intendi spendere qualcosa in più, ti consigliamo di optare per modelli che abbiano dei sensori. In questo modo, potrai risparmiare spazio di archiviazione, in quanto la cellula che registra tende ad attivarsi solo in presenza di rumori e movimenti.
Ci sono altri modelli poi, che sono in grado di registrare su schede di memoria aggiuntive o che consentono di avere accesso a un database online nel quale sono archiviate le varie registrazioni.
Infine ricorda che se la telecamera da te acquistata deve essere installata in giardino o comunque in uno spazio esterno, non badare al design, ma opta per un modello la cui scocca sia resistente e non marcisca a contatto con pioggia e intemperie.

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La storia del World Wide Web e di internet


La storia del World Wide Web e di internet

Sarebbe davvero difficile ripercorrere in poche righe la strada che ha portato alla nascita del World Wide Web. Parliamo infatti di un’invenzione che oggi influenza il 99% della società, delle scelte personali, del modo di vivere e di relazionarsi di ognuno di noi. Data l’enorme importanza che internet ha assunto nel tempo per tutti noi, abbiamo pensato che potrebbe essere utile ricostruire sinteticamente la sua storia.

Abbiamo chiesto all’amico Cristhian Jordan, founder della Web Revolution Agency di Milano, di raccontarci questa meravigliosa galoppata di internet che anno dopo anno ha rivoluzionato la vita di tutti noi.

Prima però di passare alla storia vera e propria, è giusto fare un appunto circa la terminologia che usiamo nel fare comune.  Sebbene infatti le parole web ed internet vengano usate come sinonimi, il concetto di “web” (nato nel lontano 1989) riguardava più che altro un servizio che attraverso internet permetteva il trasferimento e la visualizzazione di dati sotto forma di ipertesto. Di converso, internet è una struttura tecnologica attraverso cui avviene il trasferimento di questi dati, mentre il web o world wide web è uno dei principali servizi di internet grazie al quale è possibile accedere facilmente e velocemente a infinite informazioni di ogni tipo a carattere amatoriale e professionale collegate da link.

Gli albori e i primi concetti

Concettualmente, si cominciò a parlare di internet nel lontano 1962. All’epoca, lo scienziato e psicologo Joseph Licklider teorizzò una rete che potesse mettere in collegamento tra loro i PC.

Circa tre anni dopo, da quell’idea ci fu un avanzamento tecnologico che portò alla nascita del packet switching, la tecnica di accesso multiplo che rende possibile il trasferimento dei dati. E così solo nel 1969, arrivò il primo collegamento tra due computer: uno situato alla Ucla (Università della California di Los Angeles) e l’altro allo Stanford Research Institute.
È da questi primi tentativi che poi si diramerà la rete globale come la concepiamo oggi. Nello stesso anno, e nel giro poi di 12 mesi, i computer collegati tra loro a distanza diventano 23, e poi ancora 60 agli inizi degli anni ‘70.
Frattanto, l’agenzia della difesa statunitense sognava di poter creare un esercito collegato in rete che avrebbe potuto sfruttare il suo potere informatico per sconfiggere l’Unione Sovietica e i suoi alleati. Fu così che ingegneri ed esperti furono impegnati alla realizzazione di internet in grande scala.

La rete wireless e la connessione dei network

Per riuscire a mettere in collegamento in rete l’esercito, ci volevano sostanzialmente due passi in avanti. In primis la creazione di una rete wireless, che diramasse i dati via satellite e via radio. In secondo luogo c’era bisogno di collegare il network wireless direttamente all’Arpanet, in modo che il sistema potesse tornare utile anche ai soldati in battaglia. Il collegamento di diversi network era ciò che gli scienziati informatici chiamavano internet working. Così, nel 1974 Vint Cerf e Robert Kahn, crearono “un sistema semplice ma molto flessibile”: il protocollo di controllo trasmissione (TCP), che quattro anni dopo si trasforma nel TCP/IP ed è ancora oggi lo strumento su cui si fonda il funzionamento di internet.

Nasce il word wide web

A questo punto, l’infrastruttura di base è completa.
E infatti dopo mesi di lavoro, lo scienziato del Cern di Ginevra, il britannico Tim Berners-Lee, crea il protocollo di trasferimento ipertestuale (in inglese http). Si tratta di un sistema di documenti collegati tra loro e la cui trasmissione si fonda sui link, utilizzabili per passare da un pc all’altro.
La visualizzazione dei dati ipertestuali sarebbe stata esperita attraverso un’applicazione browser, funzionante su un computer attraverso un apposito software.
Bastano tre anni a Lee per creare le basi del web: l’html (il linguaggio per la formattazione e l’impaginazione di documenti ipertestuali), la Url (l’indirizzo unico che consente l'identificazione di ogni risorsa presente in rete) e, il protocollo http per il recupero di tutte le risorse linkate.

Ufficialmente il 6 agosto 1991 nasce il word wide web, mettendo online il primo sito internet della storia (progettato da Lee).

Aveva una grafica semplice e forniva informazioni tecniche ma dettagliate sul funzionamento dello stesso web. Il problema di fondo era che sebbene avessero creato uno strumento di condivisione globale, in pochissimi possedevano i mezzi per la navigazione.
Bisogna dunque aspettare il 1993 per vedere la diffusione dei pc e del word wide web fuori da stazioni di ricerca o militari. Questa diffusione coincide con la nascita del browser Mosaic, il primo in assoluto a permettere di visualizzare anche le immagini e ad utilizzare i moderni strumenti di ricerca come la barra degli indirizzi, i pulsanti di avanti, indietro, l’aggiornamento della pagina e così via.

La nascita di Google

Dopo un anno, nel 1994, Berners-Lee fonda il World wide web Consortium (W3C) al fine di poter creare degli standard che assicurino che tutti i siti del nascente web possano entrare in rete secondo gli stessi principi di compatibilità.
Il web, tuttavia, per avere successo, deve essere accessibile a tutti e completamente gratuito. Lentamente prende quota l’universo digitale, fatto di informazioni libere aperte e spesso un po’ caotiche.

Come mettere ordine in questa confusione informativa?

Ecco quindi che iniziano a nascere i primi motori di ricerca. Nel 1994 nasce Yahoo, e solo nel 1997 viene lanciato Google. Quest’ultimo si distingueva per essere un motore di ricerca in grado di consentire il reperimento delle informazioni sul web attraverso parole chiave e gerarchizzando i contenuti.
Inoltre i risultati in serp per la prima volta erano organizzati in base al trust di una pagina web, ovvero più volte una pagina veniva citata e linkata e più saliva nella serp di Google.
Da allora ne è passata di acqua sotto i ponti, ma quella che è stata un’idea travagliata e lentamente partorita oltre 40 anni fa, ha permesso alla società di diventare ciò che è oggi: digitalmente dipendente.

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Cos'è il luxmetro, come funziona, come si usa ed i migliori luxmetri in commercio

Che cos'è il luxmetro?

Il Luxmetro è uno strumento che quantifica l'illuminamento di una superficie, misurando il flusso luminoso per unità di superficie. Misura correttamente come la luminosità appare all'occhio umano, il luxmetro deve infatti avere la stessa sensibilità dell'occhio umano per ciascuna lunghezza d'onda della luce e deve eseguire la correzione del coseno per l'incidenza angolare della luce. Il sensore di luce del Luxmetro è costituito da un fotodiodo che converte la luce in un segnale elettrico, un filtro ottico che garantisce la stessa sensibilità dell'occhio umano e un globo diffusore che facilita correzione del coseno.

Ci sono molti vantaggi nell'utilizzo dei Luxmetro. In primo luogo, forniscono una misurazione della quantità di luce disponibile reale, senza la quale si sta semplicemente ipotizzando. In secondo luogo, con un Luxmetro, è possibile vedere e confrontare chiaramente gli impatti delle diverse condizioni di illuminazione. Per fare ciò un Luxmetro utilizza una cellula fotografica per catturare la luce, convertendo questa luce in un flusso di corrente elettrica e, dopo aver misurato questa corrente, consente al dispositivo di calcolare il valore lux della luce catturata.

Riepilogo unità di misura illuminotecniche: Lux, Lumen e Candele

Si identifica quindi un flusso luminoso e l'unità di misura di tale flusso è nota come lux (lx). È uguale a un lumen per metro quadrato e i valori di lux sono direttamente correlati alla luminosità in considerazione della distanza, dell'orientamento e dell'ambiente. Un lumen è la vera irradiazione della luce visibile di una sorgente: equivale a una candela per angolo tridimensionale misurato.

La candela viene invece definita come una sorgente che emette una radiazione monocromatica di frequenza 540 x 12 hertz e la cui intensità energetica in tale direzione è di 1/683 watt.

L'unità di misura rilevata dal Luxmetro è quindi il Lux, pertanto restituisce una misura dell'illuminamento . Il Lux è strettamente legato alla superficie sulla quale viene misurato, anche se si può risalire ai Lumen moltiplicando il valore dei Lux per la superficie in cui questo valore è stato rilevato ( purché la superficie sia sufficientemente ridotta da poter ritenere il valore costante in essa ). Per questo la misurazione del Lux non va confusa con l'intensità luminosa prodotta da una sorgente luminosa, che si misura invece in candele, o con quella della luce riflessa da un oggetto. 

Come funziona un luxmetro?

La maggior parte dei Luxmetri sono costituiti da un corpo, una fotocellula o un sensore di luce e un display. La luce che cade sulla fotocellula o sul sensore contiene energia che viene convertita in corrente elettrica. A sua volta, la quantità di corrente dipende dalla luce che colpisce la fotocellula o il sensore di luce. Il Luxmetro legge la corrente elettrica, calcola il valore appropriato e mostra questo valore sul suo display.

Questo è il principio di funzionamento di base del Luxmetro. I Luxmetri analogici visualizzano i valori su un quadrante di solito con un ago o un puntatore, mentre i luxmetri digitali visualizzano i valori come lettere di numeri. Un contatore Lux può essere portatile o di tipo da banco.

Poiché la luce di solito contiene colori diversi e lunghezze d'onda diverse, la lettura rappresenta gli effetti combinati di tutte le lunghezze d'onda. In genere, i colori standard o le temperature di colore, sono espressi in gradi Kelvin (K). La temperatura di colore standard per la calibrazione della maggior parte dei Luxmetri è di 2856 ° K, una quantità che è più gialla del bianco puro.

Il luxmetro e la curva di visione dell'occhio umano

Come detto, la misura fornita dal luxmetro deve tenere conto della curva di visione dell'occhio umano rispetto alle varie componenti spettrali della luce. Vale quindi la pena un breve ripasso sul funzionamento dell'occhio umano rispetto alle varie lunghezze d'onda della luce.

L'occhio umano distingue i colori della luce secondo due modelli complementari di fisiologia visiva. La teoria tricromatica , introdotta da Thomas Young nel 1802 e perfezionata da Young nel 1912, afferma che ciascuno dei tre tipi di recettori (coni) presenti nell'occhio sono attivati da un certo intervallo di lunghezze d'onda:

  • coni β percepiscono la luce tra i 400 e i 500 nm ed hanno il picco di sensibilità intorno ai 437nm , corrispondente al colore blu-violetto. Vengono detti anche coni S, da short wavelenght sensitive, perché appunto più sensibili alle lunghezze d'onda più corte;
  • coni Y sono sensibili alla luce tra i 450 e i 630 nm ed hanno il picco di sensibilità intorno ai 533nm, lunghezza d'onda corrispondente al colore verde. Vengono detti anche coni M, da middle wavelenght sensitive, perché appunto sensibili alle lunghezze d'onda medie;
  • coni ρ sono sensibili alle luce tra i 500 e i 700 nm ed hanno il picco di sensibilità in corrispondenza del colore rosso, a 564nm. Pertanto vengono detti coni L , cioè long wavelenght sensitive cone.

La teoria tricromatica spiega in maniera parziale la percezione della luce da parte dell'occhio umano, ma non spiega alcuni fenomeni, come ad esempio l'esistenza di coppie di colori complementari come il giallo e il blu o il rosso e il verde che non possono essere percepiti simultaneamente. Così Ewald Hering postulò nel 1878 la teoria dell'opponenza cromatica , che afferma invece che i colori sono percepiti dalle aste e dai coni in modo antagonistico: nero contro bianco, blu contro giallo e rosso contro verde.

Processo di elaborazione del Luxmetro

La maggior parte dei Luxmetri registra la luminosità con un fotorilevatore integrato. Il fotorilevatore è posizionato perpendicolarmente alla fonte di luce per un'esposizione ottimale. I Luxmetri usano un fotorilevatore specifico per questa misurazione. Le letture sono presentate all'utente tramite strumento analogico o digitale. I tipi digitali spesso richiedono input di base da parte dell'operatore e possono salvare le misurazioni e avere un intervallo di rilevamento regolabile.

I fotorilevatori sono composti da selenio o silicio determinano la luminosità dal punto di vista fotovoltaico. La corrente generata è proporzionale ai fotoni ricevuti. I rivelatori a base di silicio devono amplificare la tensione generata dall'esposizione alla luce. I rivelatori a base di selenio convertono i fotoni in una tensione sufficientemente elevata da essere direttamente collegati a un galvanometro, ma hanno difficoltà a determinare misurazioni di lux per sorgenti luminose inferiori a 1.000 lumen.

I fotorilevatori che misurano la luminosità tramite fotoresistenza sono composti da un substrato ceramico con solfuro di cadmio. Una corrente di commutazione elettronica viene fornita alla cella e la resistenza aumenta man mano che vengono rilevati più fotoni per fornire una lettura proporzionale.

Calibrazione del Luxmetro

La calibrazione del Luxmetro è indispensabile per misure utili. Per calibrare un Luxmetro viene utilizzata una lampada standard certificata per la calibrazione con un'intensità luminosa nota. Viene posizionata di fronte allo strumento che è stato orientato per un'illuminazione uniforme sul sensore. Le misurazioni vengono eseguite a cinque diverse distanze per determinare un'illuminazione di riferimento e la media di queste misurazioni viene sommata con il fattore di correzione della lampada di riferimento e il fattore di correzione della risoluzione del misuratore.

La maggior parte dei Luxmetri industriali non fornisce una lettura assoluta, ma fornisce un valore rappresentativo in termini di tolleranza e risoluzione. I luxmetri calibrati in laboratorio invece sono più accurati ma al termine dell'utilizzo dovranno essere ricalibrati. Alcuni produttori raccomandano di rimuovere il coperchio del fotorilevatore alcuni minuti prima di misurare un campione per ridurre la potenziale sensibilità di adattamento nel sensore.

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Che cos'è una termocamera, a cosa serve, come funziona e le tipologie di termocamera

Che cos'è una termocamera, a cosa serve, come funziona e le tipologie di termocamera sul mercato

Una termocamera è un dispositivo che cattura e crea un'immagine di un oggetto usando la radiazione infrarossa emessa dall'oggetto, in un processo chiamato imaging termico. L'immagine creata rappresenta la temperatura dell'oggetto

 

Breve storia della termografia dall'esperimento di Herschel in poi

Sia la radiazione infrarossa che la luce visibile fanno parte dello spettro elettromagnetico, ma a differenza della luce visibile, la radiazione infrarossa non può essere percepita direttamente con gli occhi umani. Il che spiega perché una termocamera non è influenzata dalla luce e può dare un'immagine chiara di un oggetto anche in un ambiente buio.

La tecnologia di base delle termocamere è stata inizialmente sviluppata per i militari. Tuttavia, l'invenzione della termocamera non sarebbe stata possibile senza la storia della termografia, che si può convenzionalmente far risalire al 1800, anno in cui l'astronomo Sir William Herschel scoprì la luce infrarossa, con un esperimento ingegnoso quanto semplice.

Fece infatti passare la luce solare attraverso un prisma, ottenendo così la luce divisa nelle varie bande dello spettro visibile. Passò poi un termometro al mercurio in ciascun colore, per misurare il contributo al calore di ciascun colore. Notò che la temperatura aumentava andando dal blu al rosso ma, aspetto ancora più sorprendente, la temperatura aumentava ancora di più ponendo il termometro oltre il rosso, dove non c'era luce visibile. Questo lasciava teorizzare l'esistenza di un'ulteriore contributo di luce non visibile che era in grado di trasportare ancora più energia, l'infrarosso appunto.

Nel 1860, l'astronomo americano Samuel Pierpont Langley inventò il bolometro che è un dispositivo che misura le radiazioni infrarosse o termiche. E nel 1929, Kálmán Tihanyi, fisico ungherese inventa una telecamera elettronica sensibile agli infrarossi in grado di catturare immagini termiche.

Come funziona una termocamera?

L'imaging termico consiste nel convertire la luce infrarossa in segnali elettrici e creare un'immagine usando tali informazioni. Questa tecnologia era rivoluzionaria qualche anno fa ma oggi è di uso comune in molteplici campi. Ma Come funzionano una termocamera?

Gli standard odierni permettono la misurazione della temperatura tramite la termocamera che mostra gli oggetti più caldi con una tonalità giallo-arancione che diventa più luminosa quando l'oggetto diventa più caldo. Gli oggetti più freddi vengono visualizzati con un colore blu o viola.

La luce infrarossa ha una lunghezza d'onda che inizia a circa 700 nanometri e si estende a circa 1 mm.  Le lunghezze d'onda più corte di questa iniziano ad essere visibili ad occhio nudo. Le termocamere utilizzano questa energia a infrarossi per creare immagini termiche

La telecamera focalizza l'energia a infrarossi su una serie di rivelatori che creano un modello dettagliato chiamato termogramma. Il termogramma viene quindi convertito in segnali elettrici per creare un'immagine termica che possiamo vedere e interpretare.

Le termocamere funzionano come normali fotocamere digitali: hanno un'area di avvistamento, il cosiddetto campo visivo ( FOV, Field Of View ), che in genere può variare tra per un'ottica telescopica e 48° per un'ottica grandangolare

La maggior parte delle ottiche standard ha un FOV di 23°. Più lontano l'oggetto è lontano, più ampia sarà l'area osservata. Ma sta aumentando anche la parte dell'immagine che rappresenta un singolo pixel
Il vantaggio è che la densità di radiazione è indipendente dalla distanza pertanto le misurazioni della temperatura non sono influenzate dalla distanza dell'oggetto da misurare

Quali sono i componenti di una termocamera

L'ottica

La radiazione di calore può essere focalizzata solo con ottiche in germanio, leghe di germanio, sali di zinco o con specchi di superficie. Queste ottiche rivestite rappresentano ancora un fattore di costo significativo nelle termocamere rispetto alle normali ottiche prodotte in grandi volumi per la luce visibile.

Sono progettati come tre lenti sferiche o come disposizioni asferiche di due lenti. Soprattutto per le fotocamere con ottica intercambiabile, ogni ottica deve essere calibrata per ogni singolo pixel per ottenere misurazioni corrette.

Matrice di rilevatori - Focal Plane array (FPA)

In quasi tutti i sistemi termografici utilizzati in tutto il mondo, il cuore di queste telecamere è una matrice di rilevatori detta array sul piano focale (FPA), un sensore di immagine integrato con dimensioni da 20.000 a 1 milione di pixel.

Ogni pixel è un bolometro big micro da 17 x 17 μm 2 a 35 x 35 μm 2. Questi rivelatori termici spessi 150 mm sono riscaldati dalla radiazione termica entro 10 ms a circa un quinto della differenza di temperatura tra temperatura dell'oggetto e del chip.

Questa sensibilità estremamente elevata è ottenuta da una bassissima capacità termica in connessione con un superbo isolamento del circuito di silicio e dell'ambiente esterno. 

Come funziona l'imaging termico

La lente speciale focalizza la luce infrarossa emessa da tutti gli oggetti in vista. La luce focalizzata viene scansionata da una serie di elementi rivelatori a infrarossi.

Gli elementi del rivelatore creano un modello di temperatura molto dettagliato chiamato termogramma. Ci vuole circa un trentesimo di secondo affinché l'array di rivelatori ottenga le informazioni sulla temperatura per realizzare il termogramma. Questa informazione è ottenuta da diverse migliaia di punti nel campo visivo dell'array di rivelatori.

Il termogramma creato dagli elementi del rivelatore è tradotto in impulsi elettrici. Gli impulsi vengono inviati a un'unità di elaborazione del segnale, ovvero un circuito stampato con un chip dedicato che traduce le informazioni dagli elementi in dati per la visualizzazione.

L'unità di elaborazione del segnale invia le informazioni al display, dove appaiono come vari colori a seconda dell'intensità dell'emissione infrarossa. La combinazione di tutti gli impulsi di tutti gli elementi crea l'immagine.

Tipi di dispositivi di imaging termico

La maggior parte dei dispositivi di imaging termico esegue la scansione a una velocità di 30 volte al secondo. Sono in grado di rilevare temperature che variano da -4 gradi Fahrenheit (-20 gradi Celsius) a 3.600°F (2.000°C) e normalmente possono rilevare variazioni di temperatura di circa 0,4°F (0,2°C).

Esistono due tipi comuni di dispositivi di imaging termico nelle termocamere disponibili in commercio:

  • Imaging termico non raffreddato: questo è il tipo più comune di dispositivo per imaging termico. Gli elementi del rivelatore a infrarossi sono contenuti in un'unità che funziona a temperatura ambiente. Questo tipo di sistema è completamente silenzioso, si attiva immediatamente e ha la batteria integrata.
  • Imaging termico raffreddato: questi dispositivi sono più costosi e più suscettibili ai danni causati da un uso intenso, perché questi sistemi hanno gli elementi sigillati all'interno di un contenitore che li raffredda al di sotto di 32 F (zero °C). Il vantaggio di un tale sistema è l'incredibile risoluzione e sensibilità che derivano dal raffreddamento degli elementi. I sistemi con raffreddamento criogenico possono "vedere" una differenza minima di 0,2 F (0,1 C) da più di 300 m di distanza.

Quali sono le applicazioni delle termocamere

Come anticipato l'ambito di applicazione delle termocamere è davvero enorme. Questi dispositivi vengono utilizzati in tutti quei contesti dove il rilevamento della temperatura è fondamentale. Vediamo qualche esempio.

In ambito ambito industriale sono usate per :

  • Riscaldamento di componenti elettrici difettosi;
  • Attrito nei motori o nelle macchine elettriche;
  • Oneri di squilibrio;
  • Perdite o blocchi nei tubi;
  • Collegamenti elettrici errati;
  • Previsione di potenziali incendi o danni;
  • Sovraccarico di circuiti elettrici;
  • Livelli in depositi;
  • Punti critici nei tubi;
  • Reazioni chimiche pericolose.

In edilizia e nelle costruzioni le termocamere trovano impiego per:

  • Efficienza energetica;
  • Perdite di calore;
  • Umidità;
  • Scarso isolamento;
  • Perdite d'acqua;
  • Distribuzione della temperatura negli impianti di riscaldamento.

Nell'ambito della sicurezza, le termocamere sono usate ad esempio per:

  • Rilevamento di esseri viventi in situazioni di emergenza (frana, terremoto …);
  • Rilevazione di possibili incendi;
  • Rilevamento di clandestini sui valichi di frontiera;
  • Perimetro di sicurezza;
  • Infestazioni di animali;
  • Osservazione della fauna selvatica e attività all'aperto.

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Cos'è l'oscilloscopio, come funziona e tipologie di oscilloscopi: analogico, digitale, LCD, USB

Cos'è l'oscilloscopio, come funziona e tipologie di oscilloscopi: analogico, digitale, LCD, USB

Sommario:

 

Cos'è l'oscilloscopio?

L'oscilloscopio è un dispositivo di visualizzazione di grafici di un segnale elettrico. Nella maggior parte delle applicazioni, il grafico mostra come i segnali cambiano nel tempo: l'asse verticale (Y) rappresenta la tensione e l'asse orizzontale (X) rappresenta il tempo. L'intensità o la luminosità del display è talvolta chiamata asse Z.

Gli oscilloscopi possono essere classificati in due categorie principali:

  • oscilloscopi analogici;
  • oscilloscopi digitali.

Contrariamente a un oscilloscopio analogico, un oscilloscopio digitale utilizza un convertitore da analogico a digitale (ADC, Analog to Digital Converter) per convertire la tensione misurata in informazioni digitali. Acquisisce la forma d'onda come una serie di campioni e li conserva fino a quando non accumula abbastanza campioni per descrivere una forma d'onda. L'oscilloscopio digitale quindi ri-assembla la forma d'onda per la visualizzazione sullo schermo.

Gli oscilloscopi digitali possono essere classificati in:

  • oscilloscopi a memoria digitale (DSO, Digital Storage Oscilloscope);
  • oscilloscopi al fosforo digitale (DPO, Digital Phosphor Oscilloscope);
  • oscilloscopi a segnali misti (MSO, Mixed Signal Oscilloscope);
  • oscilloscopi a campionamento digitale.

Un oscilloscopio è costituito da quattro diversi sistemi: il sistema verticale, il sistema orizzontale, il sistema di trigger e il sistema di visualizzazione. Tutti questi sistemi sono utilizzati dall'oscilloscopio per fornire la maggior parte delle informazioni sul segnale e consentire all'utente di determinare l'integrità, la prevedibilità e l'affidabilità di questi segnali per qualsiasi numero di applicazioni.

Cosa misura un Oscilloscopio

Gli oscilloscopi vengono utilizzati per molte misurazioni tra cui:

  • Misure di tensione;
  • Misure di tempo e frequenza;
  • Misurazioni della durata dell'impulso e del tempo di salita;
  • Misure di sfasamento.

Altre tecniche di misurazione comportano l'installazione dell'oscilloscopio per testare componenti elettrici su una catena di montaggio, catturare segnali transitori sfuggenti e molti altri.

Come funziona un oscilloscopio

Gli oscilloscopi digitali rientrano in una delle tre classi: oscilloscopi a memoria digitale (DSO), oscilloscopi al fosforo digitale (DPO) e oscilloscopi a campionamento. Tutti e tre hanno sistemi verticali, orizzontali, di acquisizione e di innesco.

Il sistema verticale è il punto di ingresso per i segnali provenienti dalla sonda. Ottimizza l'ampiezza del segnale in ingresso nell'intervallo di tensione dei circuiti successivi, in particolare il convertitore da analogico a digitale (ADC).

Il sistema di acquisizione comprende gli elementi della base dei tempi (o orizzontale) più gli attuali elementi di digitalizzazione e memorizzazione. Campiona la tensione del segnale, acquisendo numerosi punti dati per visualizzarla. In un oscilloscopio digitale, il sistema orizzontale contiene l'orologio di campionamento, che fornisce a ciascun campione di tensione una coordinata temporale (orizzontale) precisa.

Il clock di campionamento aziona un convertitore da analogico a digitale (ADC) la cui uscita è memorizzata nella memoria di acquisizione. La capacità di questa memoria è nota come lunghezza del record.  Negli ultimi anni sono stati fatti enormi progressi nell'architettura del sottosistema di acquisizione, tra cui innovazioni come la tecnologia di acquisizione DPX ™ utilizzata negli oscilloscopi al fosforo digitale.

Il sistema di trigger rileva una condizione specificata dall'utente nel flusso del segnale in entrata e la applica come riferimento temporale nella registrazione della forma d'onda. Viene visualizzato l'evento che ha soddisfatto i criteri di trigger, così come i dati della forma d'onda che precedono o seguono l'evento.  In ogni caso, è possibile osservare la posizione temporale dell'evento trigger. Il sistema di trigger garantisce che una forma d'onda stabile e coerente venga visualizzata sullo schermo. Il sistema di trigger cerca soglie di tensione, ampiezze di impulsi, combinazioni logiche (su più ingressi) e molte altre condizioni per qualificare un'acquisizione.

Il grafico dell'oscilloscopio

il grafico di un segnale elettrico di un oscilloscopio mostra come il segnale cambia nel tempo. Negli oscilloscopi al fosforo digitale (DPO), l'asse Z può essere rappresentato dalla classificazione dei colori del display.

Un vantaggio chiave di un oscilloscopio è la sua capacità di ricostruire accuratamente un segnale. Migliore è la ricostruzione del segnale, maggiore è l'integrità del segnale.
I diversi sistemi e le capacità prestazionali di un oscilloscopio contribuiscono alla sua capacità di fornire la massima integrità del segnale possibile. Le sonde influiscono anche sull'integrità del segnale di un sistema di misurazione.

Le forme d'onda

Il termine generico utilizzato per un modello che si ripete nel tempo è un'onda. Le onde sonore, le onde cerebrali, le onde dell'oceano e le onde di tensione sono tutti schemi ripetitivi. Un oscilloscopio misura le onde di tensione creandone una rappresentazione grafica.

Fenomeni fisici come vibrazioni, temperatura o fenomeni elettrici come corrente o potenza possono essere convertiti in tensione da un sensore. Un ciclo d'onda è la porzione dell'onda che si ripete. Una forma d'onda di tensione mostra il tempo sull'asse orizzontale e la tensione sull'asse verticale.

Le forme d'onda rivelano molto su un segnale. Ogni volta ci sarà un cambiamento nell'altezza della forma d'onda, si saprà che la tensione è cambiata. Ogni volta che c'è una linea orizzontale piatta si saprà che non ci sono cambiamenti per quel periodo di tempo.

Le linee rette e diagonali significano un cambiamento lineare; un aumento o una caduta di tensione a un ritmo costante. Gli angoli acuti su una forma d'onda indicano un cambiamento improvviso.

Tipi di onde

Possiamo classificare la maggior parte delle onde in questi tipi:

  • Onde sinusoidali;
  • Onde quadrate o rettangolari;
  • Onde a dente di sega e triangolo;
  • Forme del passo e del polso;
  • Segnali periodici e non periodici;
  • Segnali sincroni e asincroni;
  • Onde complesse.

Tipi di oscilloscopi

Oscilloscopio a raggi catodici

Gli oscilloscopi erano originariamente basati su tubi a raggi catodici (CRT), che sono relativamente voluminosi, pesanti, assetati di energia, inaffidabili e costosi.

Oscilloscopi LCD

Proprio come i televisori CRT sono stati in gran parte sostituiti da una più conveniente tecnologia LCD, così molti oscilloscopi CRT sono stati sostituiti da schermi LCD a schermo piatto. Invece di utilizzare fasci di elettroni in movimento per tracciare tracce, gli oscilloscopi LCD utilizzano invece l'elettronica digitale per tracciare una traccia, imitando efficacemente ciò che sta accadendo con la tecnologia più vecchia. Gli oscilloscopi LCD tendono ad essere molto più economici e compatti.

A differenza degli oscilloscopi tradizionali, che utilizzano la tecnologia interamente analogica (visualizzazione di vari segnali sullo schermo che corrispondono esattamente ai segnali che vengono immessi in essi), gli oscilloscopi LCD sono generalmente digitali: usano convertitori da analogico a digitale per trasformare i segnali in ingresso (analogici) in forma numerica (digitale) e poi tracciare quei numeri sullo schermo.

Oscilloscopi USB

Poiché i computer, tablet o smartphone sono già dotati di un display LCD, non è più necessario acquistare un oscilloscopio se non per uso professionale. Esistono aziende che vendono oscilloscopi USB, o cavi equivalenti per dispositivi mobili, che simulano i circuiti in un oscilloscopio tradizionale e visualizzano una traccia sul PC o sullo schermo del cellulare.

 

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Cos'è una saldatrice elettrica o saldatrice a inverter, come funziona, tipologie e parametri di scelta

Saldatrici elettriche e saldatrici a inverter: Principi di funzionamento e parametri di scelta

Le saldatici elettriche sono strumenti tramite i quali è possibile applicare una lavorazione sui metalli definita saldatura ad arco elettrico. La saldatura ad arco è un processo di saldatura che viene utilizzato per saldare i metalli con l'aiuto dell'elettricità per generare calore sufficiente per ammorbidire il metallo e d unirlo con un altro metallo una volta raffreddato.

Questo tipo di saldatura utilizza un alimentatore per creare un arco elettrico tra un asta di metallo a cui è stato inserito un elettrodo e il materiale da lavorare per ammorbidire il metallo. Il principio di funzionamento in un processo di saldatura è dato quindi dal calore generato tra il pezzo in lavorazione e l'elettrodo.

Vediamo un rapido sommario di cosa tratteremo in questo articolo:

Come funziona la saldatrice elettrica

La saldatura ad arco elettrico, come anticipato,si riferisce al processo di utilizzo di un arco elettrico per fondere i materiali con cui si sta lavorando, nonché i materiali di riempimento.

La saldatrice elettrica è formata da un'asta, definita asta di saldatura, che consente di saldare i giunti insieme. Per eseguire la saldatura ad arco è necessario collegare un filo di messa a terra al materiale da saldare. Il materiale di saldatura non è il materiale che si intende saldare insieme.
Un filo diverso, chiamato elettrodo, è ciò che viene inserito nel materiale che si intende saldare. Quando si estrae il cavo dell'elettrodo dal materiale, si crea elettricità.
L'elettricità che si crea tirando il cavo dell'elettrodo è ciò che crea l'arco elettrico.

Quando viene generato l'arco, il materiale che si sta saldando si scioglie e, se vengono utilizzati, i materiali di riempimento contribuiranno a fondere insieme i pezzi di metallo.
Una fonte di alimentazione AC o CC è collegata da un cavo al pezzo da saldare e da un altro cavo all'asta di saldatura che stabilisce un contatto elettrico con l'elettrodo di saldatura.

Un arco viene creato attraverso lo spazio vuoto quando il circuito eccitato con il contatto tra la punta dell'elettrodo e il pezzo da lavorare. L'arco produce una temperatura compresa tra 4000°C e 6000°C sulla punta dell'elettrodo. Questo calore fonde sia il metallo di base che l'elettrodo, producendo un mix di metallo fuso chiamato cratere. Il cratere si solidifica creando il legame di fusione tra i metalli.

Tipi di saldatrici elettriche

Le saldatrici elettriche vengono catalogate in base al tipo di saldatura ad arco che riescono ad eseguire. Esistono tre diversi tipi di saldatura ad arco:

  • Saldatura ad arco in metallo schermato
  • Saldatura ad arco in metallo e gas
  • Saldatura ad arco con tungsteno a gas

Saldatura ad arco schermato (SMAW)

La saldatura ad arco schermato, nota anche come SMAW, che è l'acronimo di Shielded Metal Arc Welding. Si riferisce a un tipo di saldatura ad arco che utilizza un cavo per elettrodo coperto di flux, ovvero un agente di pulizia chimica che serve per purificare.  Quando l'arco elettrico viene generato, il flux si disintegrerà.
Quando il flux si disintegra emette dei vapori che proteggeranno la saldato da qualsiasi particella contenuta nell'aria che potrebbe contaminare la saldatura indebolendola.

Poiché questo tipo di saldatura è relativamente semplice, può essere utilizzata per molti progetti che prevedono una saldatura.

Saldatura ad arco in metallo e gas (GMAW)

La saldatura ad arco in metallo e gas ha due differenziazioni.
Può essere indicato come saldatura a metallo inerte (MIG ovvero Metal-arc Inert Gas) o saldatura a gas attivo in metallo (MAG, Metal-arc Active Gas).

La saldatura GMAW funziona quando l'arco elettrico viene generato tra un elettrodo metallico inerte e i materiali da saldare.
Il processo fa riscaldare e infine fondere i materiali.
La differenza principale tra SMAW e GMAW è l'elettrodo: GMAW utilizza un gas inerte metallico, mentre SMAW utilizza un elettrodo al piombo.

Saldatura ad arco con tungsteno a gas (GTAW)

Questo tipo di saldatura è anche noto come saldatura a gas inerte al tungsteno (TIG, Tungsten Inert Gas). La saldatura ad arco con tungsteno a gas è chiamata cosi perché utilizza un elettrodo di tungsteno nel suo processo. Il processo è il medesimo dei precedenti ma viene impiegato un elettrodo con materiale diverso. Ciò che è differente è l'agente protettivo usato. La saldatura GTAW ( Gas Tungsten Arc Welding ) utilizza un gas di protezione inerte per proteggere l'area di saldatura dai contaminanti.

Saldatrici a inverter

Le saldatrici a inverter sono una categoria trasversale alle precedenti, perché l'attributo "ad inverter" non si riferisce al tipo di arco elettrico creato o al materiale usato per la saldatura, ma alla tecnologia elettrica che viene impiegata per generare la corrente di saldatura. L'inverter appunto, che è un dispositivo in grado di modulare la frequenza della corrente in uscita dai suoi morsetti .

Gli inverter infatti, rispetto ai trasformatori tradizionali, permettono un ingombro molto inferiore a parità di potenza e prestazioni molto più elevate. La saldatura infatti avviene con frequenze elevate, anche dell'ordine delle migliaia di Hertz ( da 1kHz a 100kHz ).

Come scegliere la saldatrice elettrica

La chiave per selezionare la saldatrice è scegliere quella migliore per le specifiche esigenze di saldatura. La prima selezione da attuare è scegliere tra una saldatrice elettrica monofase o trifase.

A seconda dell'utilizzo bisognerà scegliere la saldatrice elettrica anche a seconda della potenza. In commercio ne esistono di diversi tipi ovvero:

  • da 150 a 200 Ampère: eccellente per lavori leggeri e medi; è la saldatrice ideale per l'hobbista;
  • da 250 a 300 Ampère: viene generalmente utilizzata per la saldatura generali (manutenzione, riparazioni, ecc.) e lavori di produzione media. È considerata una saldatrice per uso professionale;
  • da 400 a 600 Ampère: è usato per lavori pesanti. Di solito viene utilizzato per saldare strutture, parti pesanti di macchinari, serbatoi, tubi, ecc. È considerata una saldatrice per uso industriale.

Altra caratteristica da valutare è la dimensione dell'elettrodo. Questa è correlata alla potenza del saldatore, ovvero maggiore è la potenza del saldatore, maggiore sarà il diametro dell'elettrodo che è possibile utilizzare.

Anche il porta elettrodo è degno di nota durante la scelta. Il porta elettrodo è il morsetto utilizzato per afferrare l'elettrodo e guidarlo durante la saldatura. Il porta elettrodo dovrebbe essere leggero e pratico per espellere facilmente l'elettrodo usato e inserirne uno nuovo. Gli standard di sicurezza impongono che debba essere elettricamente isolato.
Sarebbe importante, al momento dell'acquisto di una saldatrice elettrica, verificare che abbia una protezione termica. Questa consentirà di proteggere l'attrezzatura dal calore generato dalla saldatura e dal passaggio di corrente.

Le ruote e la maniglia di trasporto faciliteranno il trasferimento del saldatore.

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Che cos'è una stampante 3D, come funziona e a cosa serve.

Che cos'è una stampante 3D, come funziona e a cosa serve.

La stampa 3D, chiamata anche produzione additiva, è un processo per creare oggetti solidi tridimensionali partendo da un da un file digitale. La creazione di un oggetto stampato in 3D è ottenuta mediante processi additivi in quanto l'oggetto viene creato disponendo strati di materiale fino alla creazione dell'oggetto. Ognuno di questi strati può essere visto come una sezione trasversale orizzontale dell'oggetto finale. La stampa 3D consente di produrre forme complesse utilizzando meno materiale rispetto ai metodi di produzione tradizionali.

In questo articolo affronteremo questi aspetti:

Il principio di funzionamento

Il principio di funzionamento di una stampante 3D è simile a quello di una stampante a getto d'inchiostro.
Crea un modello 3D uno strato alla volta, dal basso verso l'alto, stampando ripetutamente sulla stessa area con un metodo noto come modellazione a deposizione fusa. In lingua inglese questa tecnica viene detta FFDFused deposition modeling o FFF, Fused Filament Fabrication.

Funzionando in modo completamente automatico, la stampante crea un modello trasformando un disegno CAD 3D in molti strati bidimensionali e trasversali depositando strati di plastica fusa. Negli ultimi anni sono state realizzate anche stampanti 3D per il metallo, ma solitamente il materiale maggiormente impiegato è la plastica.

Il materiale utilizzato nella stampa 3D

Il materiale utilizzato per la stampa dell'oggetto 3D è comunemente definito plastica, ma esistono moltissime tipologie di materie plastiche. Le stampanti 3D, nello specifico, utilizzano materiali termoplastici, ovvero materiali plastici che si sciolgono quando vengono scaldati e diventano solidi quando si raffreddano.

In genere viene utilizzato un materiale plastico chiamato ABS (acrilonitrile butadiene stirene), il medesimo materiale con cui sono realizzati i mattoncini LEGO® o anche ampiamente utilizzato negli interni delle auto.

Questo materiale viene utilizzato grazie alle sue caratteristiche di durezza e resistenza. È perfetto per la stampa 3D perché è solido a temperatura ambiente e si scioglie a poco più di 100 °C. Questa temperatura è sufficientemente bassa per essere raggiunta dalla stampante 3D e anche per far resistere gli oggetti stampati se esposti per lunghi periodi al al sole.

Questo composto plastico è anche si presta ad una lavorazione meccanica del prodotto formato. Per le stampanti 3D viene fornito sotto forma di filamenti avvolti su di una bobina. Come anticipato, oltre ai materiali plastici, vengono utilizzati per la stampa 3D anche polveri metalliche o soluzioni leganti.

Come funziona una stampante 3D

La tecnologia di produzione additiva è disponibile in molte forme e dimensioni, ma indipendentemente dal tipo di stampante 3D o materiale che stai utilizzando, il processo di stampa 3D segue gli stessi passaggi di base. Inizia con la creazione di un progetto 3D utilizzando il software di progettazione assistita da computer (comunemente chiamato CAD , Computer Aided Design ).

Una volta creato il progetto 3D, è necessario preparare la stampante. Ciò include il riempimento delle materie prime e la preparazione della piattaforma di costruzione. Avviata la stampa, la stampante 3D crea automaticamente l'oggetto desiderato mediante l'estrusione del materiale che include una serie di diversi tipi di processi a seconda del materiale impiegato.

L'estrusione di materiale funziona come una pistola per colla a caldo. Il materiale di stampa, in genere un filamento di plastica, viene riscaldato fino a quando non si liquefà ed estrude attraverso l'ugello di stampa.

Le informazioni del file digitale è suddiviso in sottili sezioni trasversali bidimensionali in modo che la stampante sappia esattamente dove posizionare il materiale. L'ugello deposita il polimero in strati sottili, spesso 0,1 mm di spessore. Il polimero si solidifica rapidamente, legandosi allo strato sottostante prima che la piattaforma di costruzione si abbassi e la testina di stampa aggiunga un altro strato.

A seconda delle dimensioni e della complessità dell'oggetto, l'intero processo può richiedere da pochi minuti a giorni.

Tipologie di stampanti 3D

Nel corso degli anni, l'industria della stampa 3D è cresciuta notevolmente, creando nuove tecnologie e un linguaggio specifico per descrivere i diversi processi di produzione additiva. Vediamo quindi le diverse tipologie di stampa 3D. Ovviamente non è possibile descrivere in poche righe il funzionamento di ogni tipologia di stampante 3D, per ulteriori approfondimenti consigliamo la guida Stampalo3d.it .

Materiale a getto

Proprio come una normale stampante, il materiale a getto deposita materiale attraverso una testina di stampa a getto. Il processo in genere utilizza una plastica che richiede la luce per indurire, chiamata fotopolimero ma può anche stampare cere e altri materiali.

La stampa a getto di materiale può produrre parti precise e incorporare più materiali mediante l'uso di ugelli per stampanti a getto aggiuntivi. Questa tipologia di stampanti 3D sono relativamente costose e i tempi di costruzione possono essere lenti.

Getto di materiali leganti

Nella stampa 3D a getto di legante un sottile strato di polvere, che può essere di plastica, vetro, metalli o sabbia, viene fatto rotolare attraverso la piattaforma di costruzione.
La testina di stampa spruzza una soluzione legante simile a una colla per fondere la polvere insieme solo nei punti specificati nel file digitale.

Il processo si ripete fino al termine della stampa dell'oggetto e la polvere in eccesso che ha supportato l'oggetto durante la stampa viene rimossa e salvata per un uso successivo. Il getto di legante può essere utilizzato per creare parti relativamente grandi ma può essere costoso soprattutto per i sistemi di grandi dimensioni.

Fusione a letto di polvere

La fusione del letto di polvere è simile al getto di legante ma si differenzia per il fatto che gli strati di polvere vengono fusi insieme tramite sinterizzazione. La sinterizzazione è un processo che utilizza il calore o la pressione per formare una massa solida di materiale senza fonderlo utilizzando una fonte di calore, come un raggio laser o elettronico.

Mentre i processi a letto di polvere possono produrre parti in polimero e metallo solido di alta qualità, le scelte di materie prime per questo tipo di produzione additiva sono limitate.

Deposizione a energia diretta

Nella stampa a deposizione a energia diretta il materiale metallico o in polvere viene depositato in strati sottili e fuso mediante una fonte ad alta energia come ad esempio un laser. I sistemi di deposizione di energia diretta sono comunemente usati per riparare parti esistenti e costruire parti molto grandi, ma con questa tecnologia, queste parti richiedono spesso un post elaborazione più ampio.

Laminazione di fogli

I sistemi di laminazione di fogli legano insieme sottili fogli di materiale (tipicamente carta o metalli) usando adesivi, fonti di calore a bassa temperatura o altre forme di energia per produrre un oggetto 3D. 

I sistemi di laminazione a foglio consentono ai produttori di stampare con materiali sensibili al calore, come carta ed elettronica, offrendo costi di materiale più bassi rispetto ai processi additivi. Questo processo però può risultare meno accurato rispetto ad altri tipi di sistemi di produzione additiva.

Fotopolimerizzazione

La fotopolimerizzazione è la metodologia più vecchia di stampante 3D. Utilizza una resina liquida che viene polimerizzata con luci speciali per creare un oggetto 3D. A seconda del tipo di stampante, utilizza un laser o un proiettore per innescare una reazione chimica e indurire strati sottili di resina. Questi processi possono costruire parti molto precise con dettagli precisi, ma le scelte dei materiali sono limitate e le macchine possono essere costose.

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Che cos'è un monopattino elettrico o e-scooter, come funziona e la tecnologia che utilizza

Che cos'è un monopattino elettrico o e-scooter, come funziona e la tecnologia che utilizza

Fino a poco tempo fa il monopattino era, nell'immaginario collettivo, un giocattolo per bambini. Negli ultimi anni, grazie allo sviluppo dei mezzi elettrici, è diventato un vero mezzo di locomozione individuale utilizzato da persone di tutte le età.

Il monopattino elettrico si è sviluppato principalmente nei contesti urbani dove gli spostamenti, a causa del traffico, sono sempre più problematici. La sua diffusione ha creato un'impennata nella produzione per far fronte alla considerevole richiesta. Il fattore che ha permesso l'enorme diffusione dei monopattini elettrici è sicuramente la sua semplicità d'uso e la trasportabilità. Spesso infatti il monopattino è ripiegabile e questo lo rende un mezzo ideale per andare in ufficio o al lavoro, anche in contesti dove i parcheggi sono limitati.

La recente emergenza causata dalla pandemia di Covid-19 e l'ulteriore necessità di ridurre il traffico senza sovraffollare i mezzi pubblici ha dato l'impulso definitivo, facendo diventare l'e-scooter un prodotto di massa, anche grazie a incentivi per la mobilità sostenibile come il bonus monopattino.

Vediamo quindi dl comprendere il funzionamento di un monopattino elettrico e analizziamo le vari parti di cui è composto.

 

Le componenti del monopattino elettrico

Il monopattino elettrico è composta da una piattaforma poggia piedi, un manubrio con attacco a T dotato di acceleratore e freno a mano, due ruote (alcuni modelli sono dotati di tre o quattro ruote) e sospensioni anteriori e posteriori.

La maggior parte dei monopattini elettrici inoltre sono dotati di cerniera alla base del manubrio che consente di piegarli, diminuendone le dimensioni e consentendo di trasportarli facilmente.Oltre alle parti estetiche, il monopattino elettrico è formato da 4 componenti principali, ovvero:

  • La batteria
  • Il motore
  • I freni
  • Il regolatore di velocità

Analizziamo quindi queste componenti principali.

Batteria

In commercio si trovano monopattini elettrici con tre tipi di batteria:

  • nichel-metallo idruro
  • piombo acido
  • al piombo acido e ioni di litio.

A seconda del modello viene montato un pacco batterie diverso per conferire caratteristiche di velocità e autonomia diversa.

Batterie al Nichel-metallo idruro (NiMH)

Le batterie NiMH rappresentano la via di mezzo tra le batterie piombo acido e le più recenti ioni di litio. Le batterie NiMH hanno una carica più lunga rispetto a una versione al piombo, ma sono più pesanti della varietà agli ioni di litio. Sono quindi un'alternativa economica alle più costose batterie agli ioni di litio e molto più valida rispetto alle batterie piombo acido.

Batterie al Piombo acido

Sono le più diffuse batterie in ambito elettrico. Le batterie al piombo acido non hanno ancora perso il loro posto come dispositivo di avviamento preferito per le automobili e la fonte di energia per i veicoli elettrici. Anche se più ingombranti e pesanti rispetto ad altri pacchi batteria, sono ancora i più diffusi tra i monopattini elettrici grazie al loro costo contenuto e la buona autonomia.

Batterie agli ioni di litio

E' la più recente tecnologia delle batterie per i monopattini elettrici, ma anche la più costosa.
La tecnologia agli ioni di litio è più potente, mantiene una carica molto più lunga rispetto alle batterie al piombo acido o al NiMH. Inoltre il pacco batteria ioni di litio risulta più leggero e ha dimensioni molto più contenute. Ovviamente tutte queste caratteristiche positive fanno aumentare il prezzo dell'e-scooter che le monta e viene quindi utilizzata nei monopattini elettrici di fascia alta.

Il motore

Altra componente fondamentale del monopattino elettrico è ovviamente il motore. Esso è alimentato del pacco batteria. Esistono diversi tipi di motori che vengono impiegati nei monopattini elettrici. Anche in questo caso il tipo di motore montato determina una variazione del prezzo del monopattino elettrico.

Il motore determina la massima velocità, accelerazione, la capacità di arrampicata, il consumo di energia e le prestazioni. Tutti i monopattini elettrici hanno almeno un motore mentre nei modelli di fascia alta possono essere presenti anche due motori.

Il motore ha una potenza nominale espressa in Watt. Un watt è una misura di potenza equivalente a un joule al secondo , cioè l'unità di energia per l'unità di tempo. Pertanto il termine wattaggio si utilizza come sinonimo di potenza. Un wattaggio del motore più elevato, consentirà al motore un'accelerazione più rapida, la possibilità di trasportare più peso e permetterà di poter scalare pendenze più ripide.

I watt indicano quanta potenza è in grado di consumare il motore. Ovviamente un motore con un valore alto di watt consumerà molta più energia in un breve lasso di tempo. È anche vero che più energia consuma più energia meccanica produrrà e quindi la velocità di crociera sarà maggiore. Più in generale, la potenza del motore è un buon modo per confrontare le prestazioni dei diversi monopattini elettrici.

I freni

Un sistema di frenata di qualità, è essenziale per la sicurezza del pilota e degli altri. Permette di controllare la guida e prevenire incidenti. I freni dei monopattini elettrici possono essere suddivisi in due categorie: freni meccanici e freni elettronici.

I sistemi di frenatura meccanica sono quelli che si basano su un meccanismo fisico per rallentare lo scooter e sono i noti freni a disco, a tamburo e a pedale. I sistemi di frenatura elettronici si basano sull'uso del motore stesso per la frenata e includono sistemi di frenatura rigorosamente elettronici e rigenerativi.

I sistemi di frenatura meccanici offrono una frenata molto più forte rispetto ai sistemi elettronici. Tuttavia, i sistemi elettronici traggono vantaggio dal non richiedere alcuna regolazione o manutenzione periodica. Molti monopattini elettrici hanno una combinazione di entrambi i sistemi di frenatura, sia elettronici che meccanici.

Il regolatore di velocità

Il regolatore di velocità invia alimentazione al motore in base alla posizione dell'acceleratore.

Il regolatore di velocità è un componente elettronico nascosto all'interno del monopattino elettrico che controlla il flusso di corrente dalla batteria al motore. È formato da un controller che riceve input dall'acceleratore e dai controlli elettronici del freno e li traduce in una corrente che viene inviata al motore.

I controller sono classificati in base alla tensione e alla corrente che sono in grado di regolare. I monopattini con motori più potenti avranno controller con tensione massima più elevata e valori nominali di corrente massima più elevati.

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Bici elettriche: come funziona la pedalata assistita e ciò che devi sapere prima di acquistarne una.

Bici elettriche: come funziona una bicicletta a pedalata assistita

Le bici a pedalata assistita sono le equivalenti per biciclette delle auto ibride. Sono progettate per accumulare energia durante la pedalata che è possibile utilizzare quando il ciclista è stanco oppure affronta un tratto particolarmente faticoso.

La bici a pedalata assistita è dotata di un motore elettrico montato solitamente vicino alla ruota posteriore o al centro del telaio sprigionando l'energia attraverso il pignone o al mozzo.

Quando si attiva la pedalata assistita si sceglie il livello di assistenza che si intende sfruttare tramite il display posizionato sul manubrio che controlla il sensore. In base al livello di assistenza impostato il motore fornirà un determinato livello di potenza durante la pedalata.

La pedalata assistita è diversa dalla modalità acceleratore delle bici elettriche perché richiede ai ciclisti di pedalare mentre la modalità acceleratore non richiede nessuna pedalata in quanto utilizza esclusivamente il motore per far avanzare la bici. Ciononostante è possibile trovare questa funzione anche sulle bici a pedalata assistita
Diamo un'occhiata più da vicino a come funzionano e alle componenti delle bici a pedalata assistita.

Qui trovi un breve sommario di cosa parleremo in questa guida:

 

Differenza tra bici a pedalata assistita e Speedy Ebike o S-Pedelec

Le bici a pedalata assistita sono dimensionate per avere motori con potenza massima nominale continua di 250 W. Tale potenza è determinata dalla normativa che definisce questa come potenza massima affinché i veicoli che soddisfano queste caratteristiche possano essere considerati, a tutti gli effetti, biciclette tradizionali.

Oltre al limite di 250W per il motore, il codice della strada definisce il limite di velocità massima di 25km/h . Oltre questi limiti, la bici elettrica viene equiparata a tutti gli effetti a un ciclomotore e necessita di omologazione, targa, patentino, casco e assicurazione. Una bici elettrica di questo tipo viene definita Speedy ebike o S-Pedelec , per distinguerla appunto da una bici a pedalata assistita che non necessita di tutti adempimenti.

Inutile sottolineare la comodità di avere un mezzo che permetta una mobilità sostenibile e una mobilità smart, soprattutto in città, senza dover sostenere ulteriori costi e pratiche burocratiche come per un ciclomotore. Questo vantaggio, insieme ad incentivi come il bonus bici elettrica, hanno determinato un rapido successo e diffusione delle bici a pedalata assistita.

Le componenti di una bici a pedalata assistita

Le bici a pedalata assistita sono composti da quattro parti chiave:

  • le batterie;
  • il motore;
  • il telaio; 
  • i raggi; 
  • i freni;
  • l'acceleratore (non presente su tutti i modelli).

Batterie e autonomia

Le batterie sono tra le parti più importanti della bici a pedalata assistita in quanto contengono tutta la potenza che permetterà l'assistenza alla pedalata

Dovendo mantenere una struttura agile i produttori di bici a pedalata assistita montano batterie agli ioni di litio in quanto, anche se sono più costose rispetto alle batterie ricaricabili al nichel-cadmio, sono molto più prestanti e durature.

Le batterie rilasceranno l'energia accumulata durante la pedalata in base alla modalità di assistenza richiesta. Ciò implica che più assistenza si chiede minore sarà l'autonomia che si avrà. Solitamente l'autonomia è dichiarata dai produttori delle bici elettriche in km che si possono percorrere. Valori tipici di autonomia di una bici elettrica a pedalata assistita sono dai 50 ai 100km, ma esistono bici elettriche ad elevata autonomia che possono raggiungere anche i 200km di autonomia. Ovviamente si tratta di prodotti di fascia alta o molto alta.

Motore elettrico, potenza massima e velocità massima

Le bici a pedalata assistita hanno motori elettrici integrati nel mozzo della ruota posteriore o anteriore oppure montati al centro della bici e collegati al pignone del pedale. I motori integrati nel mozzo della ruota offrono un eccellente rapporto qualità-prezzo, ma spesso non si trovano su bici elettriche di fascia alta.

motori collegati al pignone, anche se più costosi, tendono ad offrire il trasferimento di potenza in modo migliore, poiché la potenza viene trasferita direttamente nei pedali e l'aggiunta di energia può risultare più naturale rispetto ad avere energia proveniente dalle ruote.

Per quanto riguarda la tecnologia del motore, le bici elettriche impiegano motori brushless a corrente continua, che per assenza di spazzole striscianti determinano minore resistenza meccanica, maggiore durata e minore manutenzione.

Telaio

il telaio di una bici a pedalata assistita è leggermente diverso rispetto ad una comune bicicletta. È solitamente realizzata in lega di alluminio leggera poiché più è leggero il telaio, più leggero è il peso complessivo della bici.
Il peso gioca un ruolo fondamentale in quanto influisce sull'autonomia dell'assitenza alla pedalata. Considerando che esiste un peso aggiuntivo dato dal pacco batteria e dal motore, il telaio deve essere il più leggero possibile.

I raggi delle ruote

Anche i raggi della ruota differiscono da quelli di una bici classica. Devono essere infatti più forti. Questo perché se il motore elettrico si trova nel mozzo fa girare la ruota con una maggiore forza di rotazione e ciò potrebbe piegare o rompere i raggi.

Freni

Le bici a pedalata assistita possiedono un sistema di frenata chiamata frenata rigenerativa. Questo tipo di frenata permette di accumulare energia durante la frenata. È il medesimo principio che viene utilizzato nelle auto ibride.

Acceleratore

Oltre alla funzione di pedalata assistita, alcune bici sono dotate di un acceleratore che attiva e utilizza il motore con la semplice pressione di un pulsante posizionato sul manubrio. In questi casi non è necessario pedalare per avanzare in quanto l'accelerazione della bici sarà determinata dalla posizione del variatore. 
Il variatore trasmetterà l'impulso direttamente al motore il quale, alimentato dalla batteria, trasmetterà l'energia direttamente al mozzo o al pignone.

Il sensore

Il sensore è un componente chiave di una bicicletta a pedalata assistita in quanto permette di selezionare la modalità di assistenza alla pedalata di cui si necessita, rilevare la velocità di crociera e monitorare il livello di carica della batteria.

Il sensore può essere di due tipi:

  • di velocità;
  • di coppia.

Il sensore di velocità

Il sensore di velocità, quando si inizia a pedalare, aziona automaticamente il motore fornendo assistenza alla pedalata sin dall'inizio della guida. Ciò consente di avere un'uniformità di pedalata indipendentemente dal tracciato. Risulta molto comodo per quelle persone che devono percorrere ampie distanze permettendo di stancarsi meno anche se questo tipo di sensore consuma più velocemente la carica della batteria.

Una funzione importante del sensore di velocità è quello che il motore deve spegnersi al raggiungimento della velocità massima di 25km/h , altrimenti si rientra nella definizione di Speedy E-Bike sopra accennata, con tutti gli oneri annessi. Trattandosi comunque di una bici a tutti gli effetti, il guidatore può comunque procedere nella pedalata autonoma superando i 25km/h , ma non deve farlo con l'assistenza del motore.

Il sensore di coppia

Il sensore di coppia invece permette di avere l'assistenza alla pedalata solo dove il pilota comincia a fare più fatica. Il sensore rileva la diminuzione della pedalata e risponde con la quantità di assistenza necessaria da abbinare alla pedalata del pilota. Ciò permette di avere una sensazione di pedalata più naturale, in quanto non viene soppressa la fatica, e prolunga la durata della carica della batteria della bici a pedalata assistita.

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Che cos'è un hoverboard, come funziona e la tecnologia che c'è dietro uno skateboard elettrico.

Che cos'è un hoverboard, come funziona e la tecnologia che c'è dietro uno skateboard elettrico.

L'hoverboard, o più precisamente uno scooter autobilanciato detto anche skateboard elettrico, hanno iniziato a vedere la loro commercializzazione dal 2015. Negli ultimi anni il loro utilizzo è aumentato esponenzialmente, anche grazie agli incentivi statali per favorire la mobilità sostenibile. Infatti non è insolito vedere bambini e adulti utilizzare skate elettrici per strada e nelle piste ciclabili.

La domanda di questi dispositivi è diventata talmente alta che diverse aziende si sono dedicate alla loro produzione. Ciò ha permesso di creare hoverboard per tutte le fasce d'età e per tutte le tasche.

Esistono hoverboard a prezzi contenuti, come gli Hoverboard Nilox e Decathlon, fino ad arrivare anche a dispositivi creati e commercializzati da grandi marchi come gli Hoverboard Lamborghini.

In questo articolo analizzeremo il funzionamento di un hoverboard parlando di tutte le componenti di cui è composto e il ruolo che ricoprono per consentire l'utilizzo del prodotto. Ecco i punti che andremo ad affrontare:

 

Il principio d'utilizzo dell'hoverboard

Il principio su cui si basa l’hoverboard è il baricentro.  L’hoverboard per funzionare deve capire in ogni istante dove si trova il centro di gravità dell'utilizzatore. Questa informazione gli viene trasmessa dall’accelerometro e dal giroscopio.

Qualunque modifica al centro di gravità, anche la più piccola, viene immediatamente rilevata e trasmessa al motore che fornisce una contro pressione alle ruote per mantenere il pilota sempre in posizione verticale.

Gli hoverboard sono costruiti in modo tale che ciascuna delle ruote abbia il proprio giroscopio, sensore di inclinazione e sensore di velocità. Sono posizionati sotto il telaio dove l'utilizzatore posiziona i piedi.

Una volta che l'utente posiziona i piedi sulla tavola, il giroscopio fornisce i dati alla scheda logica ogni qualvolta l'utente si inclina in avanti o all'indietro. Quando non si inclina, il sensore IR, che si trova sotto il posizionamento del piede, fornisce dati alla scheda logica per non muoversi e non far funzionare il motore. Percependo la pressione sui poggiapiedi l'hoverboard si muoverà di conseguenza.

Le componenti di uno scooter autobilanciato

Per comprendere il funzionamento di un hoverboard è doveroso conoscere le varie componenti di cui è formato. Queste componenti lavorano in sincrono permettendo il movimento.  Queste componenti sono:

  • Due ruote con due motori e due sensori IR;
  • Due giroscopi;
  • Due sensori di inclinazione / velocità;
  • Una scheda logica;
  • Un pacco batteria;
  • Un interruttore di alimentazione;
  • Un carter di plastica
  • Un telaio con perno centrale
  • Una Porta di ricarica

I sensori IR 

I sensori IR sono sensori molto comuni che utilizzano i raggi infrarossi per ottenere i dati riflessi dall'oggetto per misurarne la presenza e la distanza dal sensore che possono essere utilizzati per molte applicazioni.

I sensori di inclinazione e velocità

I sensori di inclinazione e velocità misurano la velocità delle ruote in movimento in giri / min (giri al minuto) e inviano i dati al giroscopio e alla scheda logica per controllare la velocità.

La scheda logica

È l'unità centrale di elaborazione dell' hoverboard. Questa scheda logica ha un microprocessore come componente principale. Invia e riceve i dati da tutti i sensori, invia i dati elaborati ai motori per il movimento richiesto dall'utilizzatore consentendo regolazioni continue. Gestisce inoltre anche l'alimentazione dalle batterie.

I giroscopi

È il componente più importante, tanto che l'altro nome di questo veicolo è "Gyro scooter". Il giroscopio misura sostanzialmente il cambiamento angolare in base allo spostamento di massa all'interno del giroscopio.

Gli hoverboard montano un giroscopio elettronico che usa l'effetto Coriolis per il suo funzionamento. Quando una massa si sta muovendo in una particolare direzione con una velocità particolare e quando viene esercitata una velocità angolare esterna il cui asse è perpendicolare al moto, si verificherà una forza di Coriolis che sarà perpendicolare a entrambi, causando uno spostamento perpendicolare della massa.

I pacchi batteria

La batteria più comunemente usate sugli hoverboard sono batterie al litio da 36V 4400 mAH. Le batterie oltre ad essere il “carburante” del dispositivo, determinano la potenza dell'hoverboard e la relativa velocità massima raggiungibile. La durata del pacco batteria è influenzato dalla qualità ma anche dall'utilizzo.

Le ruote e i motori

Gli hoverboard hanno sempre due motori, uno per ogni ruota. Ciò consente alle ruote di accelerare e muoversi indipendentemente l'una dall'altra a velocità diverse. Ogni ruota è dotata di sensori che leggono la velocità inviando questa informazione ai giroscopi.

Come funziona un Hoverboard

Gli hoverboard sono costruiti in modo che ciascuna delle ruote abbia il proprio giroscopio e sensore di velocità e inclinazione. Sono posizionati sotto il telaio dove l'utente posiziona i piedi. Una volta che la persona posiziona i piedi sulla tavola, il giroscopio fornisce i dati alla scheda logica ogni qualvolta la persona si inclina in avanti o all'indietro.
Quando non si inclina, il sensore IR, che si trova sotto il posizionamento del piede, fornisce dati alla scheda logica per non muoversi e non far funzionare il motore.

Se inclinato in una particolare direzione e un angolo definito, i dati dal giroscopio vengono trasmessi alla scheda logica per far funzionare il motore che consente alle ruote di ruotare e il pilota si sposta in avanti. Maggiore è l'inclinazione, maggiore sarà la velocità.

Ogni ruota è dotata del proprio giroscopio anche per poter girare. Per svoltare a sinistra, il pilota sposta la gamba destra in avanti, facendo cosi muovere solo la ruota destra e tenendo spento il motore della ruota sinistra. Ciò porterà ad una svolta a sinistra. Allo stesso modo per la svolta a destra, il piede di sinistro si sposterà in avanti.

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