Archivi categoria: Elettronica

GPSDO quanti grattacapi!

Qualche anno fà ho acquistato una scheda Trimble 57964-15, oscillatore quarzato associato ad un ricevitore GPS. La schedina è molto interessante dal punto di vista elettrico, minimalista e molto compatta. Ha 2 uscite: segnale sinusoidale a 10MHz e PPS.

Il vero problema di questa scheda è farla funzionare nel mio ufficio (ovvero dove ho tutta la strumentazione che necessita di essere sincronizzata). Da mio ufficio io vedo pochissimo cielo e sono orientato ad OVEST.

Il povero ricevitore GPS riesce quindi a tracciare pochissimi satelliti contemporaneamente, il massimo raggiunto con notevoli sforzi è stato 4. Questo porta inevitabilmente ad un degrado delle prestazioni del sistema che non riesce ad attivare il PLL.

Leggendo in rete ho trovato che:

I think that most probably your GPSDO board didn’t finished selfsurvay mode which is signalized by fast flashing green LED. My board 57964-05 sends 10us pulse on the connector in
tracking mode. The full operati ng mode requires at least 10-15mins to get a PPS
output with good GPS signal (better forget about using indoor or window located antenna).
You can check the mode u sing terminal connected to J5 pins (57600,N,8,1) typing one of these commands:

trimble is marginally better than the lucent, but still pretty helpless with a puck antenna in a window with full view of the sky. the oscilloquartz star4 with the same antenna in the same location absolutely obliterates them both in terms of gps sensitivity and lock

Insomma… serve cielo! Bisogna che mi inventi qualche cosa per ottenere una migliore visione dei satelliti. Certo che mettere una antennina sul tetto….

 

Va bene che affoghi ma…

Recentemente ho raccontato della mia stazione meteo “allagata” dalla condensa e dall’acqua piovana. Sto cercando di ripristinarla e mi sono imbattuto in “cose mai viste”. L’ossido che si è formato è talmente consolidato che si è letteralmente “mangiato” lo stagno e molti dei contatti passo 2.54. Ci sono delle parti decisamente corrose dall’ossido. Alcuni cavetti wire-wrap che uso per le connessioni sono recisi (non so se dal corto-circuito o dall’ossido stesso). Malgrado tutto sono riuscito a ripristinare il circuito che adesso è in fase di test.

Devo assolutamente fare uno stampato!!!

 

Aiuto, affogo!

La stazione meteo è ormai attiva da qualche tempo, e ha dato enormi soddisfazioni funzionando in modo perfetto per diversi mesi.

Qualche giorno fa c’è stato un violento temporale, con tanto di allagamento del parcheggio antistante casa. In corrispondenza di questo evento la stazione meteo ha smesso di funzionare. A prima vista un problema di comunicazione I2C, visto che i dati registrati erano tutti “0”. Riavviata la stazione non c’è più stata connessione.

Mi sono recato sul tetto ed ho smontato i coperchi. Lo scempio è completo:

  • Sezione di controllo allagata, con segni di ossidazione evidenti su alcuni connettori e “condensa” sul coperchio.
  • Sezione del sensore di pioggia completamente allagata con segni di condensa anche in questo caso e pesante ossidazione.

Cosa può essere successo? La scatola del sensore di pioggia secondario è realizzata con una scatola da esterni di tipo “economico”, senza pressacavi con guarnizione. In questa scatola è entrata acqua ed umido.

La scatola è collegata alla sezione di controllo attraverso un cavo dalla guaina piuttosto “rigida”, che ha fatto la funzione di “tubo”, facendo arrivare aria molto umida che si è condensata sulle pareti. Con il calo delle temperature, l’umido è aumentato tanto, arrivando a bagnare molto il circuito, rendendolo non funzionante.

Interventi di ripristino:

  • rendere la scatola del sensore secondario veramente “stagna” con silicone e nastro vulcanizzante, oppure rimuoverlo del tutto, visto che in definitiva serve a poco.
  • rendere la scatola dell’elettronica non comunicante con la scatola del sensore secondario, tappando il “tubicino” con il silicone.

Un altro progettone!

Non sono un appassionato di meteorologia, sono semplicemente un “meteocurioso”. Mi piace conoscere la misura dei principali parametri meteorologici e poterne studiare la loro evoluzione nel tempo. Tanti anni fa avevo un quaderno in cui annotavo temperatura massima e minima del giorno. A dire il vero lo faceva mamma… io mi scordavo 2 volte su 3.

Ai tempi della tesi di dottorato avevo rispolverato un paio di componenti molto interessanti per la misura della temperatura ed umidità e pressione ed umidità. Si tratta di SHT21 della Sensirion e del MPL115A della NXP. Due prodotti molto interessanti, piccoli e facili da leggere, soprattutto con una raspberrypi. All’epoca avevo anche realizzato un mini-sito nella raspberry per potere analizzare l’andamento dei parametri meteo e poterlo confrontare con la variazione delle grandezze elettriche che erano oggetto del mio studio.

A distanza di alcuni anni, ho notato in commercio due oggetti che hanno riacceso il “fuoco sacro” della sperimentazione:

  • ESP8266, un chip Wi-Fi a basso costo con un microcontrollore Arduino-compatibile integrato;
  • BME 280, un sensore Bosch capace di rilevare temperatura, umidità e pressione.

Ho deciso quindi di realizzare una stazione meteo, che non pretende di entrare in competizione con prodotti commerciali ma che può soddisfare la mia curiosità meteorologica. Il progetto prevede l’integrazione di numerosi sensori e componenti aggiuntivi:

  • schermo solare, realizzato con i sottovasi ed il tornio;
  • sensore di temperatura umidità e pressione;
  • sensore di direzione del vento;
  • sensore di velocità del vento;
  • sensore di presenza pioggia.

 

I dispositivi sono stati acquistati tutti su Aliexpress, attendendo i canonici 30,40,50 giorni per la consegna. Particolarmente positivo è stato il giudizio nei confronti dei sensori di direzione e velocità del vento: ben costruiti, con ottimi cuscinetti e connessioni stagne. Considerato il prezzo di acquisto il prodotto è davvero interessante.

ESP8266 si occupa di raccogliere tutti i dati, impacchettarli e consegnarli via metodo http post al server per il loro immagazzinamento nel database. Il database è MySQL in esecuzione sulla solita Cubieboard. I dati sono presentati attraverso una interfaccia web “triviale” ed è possibile anche tracciare dei grafici relativi all’andamento delle grandezze nell’arco di 24,48 ore o una settimana. Nello screenshot seguente si vede la tabella riepilogativa dei sensori presenti in cui sono riportate le principali grandezze misurate. Il sensore pioggia è in errore a causa di un malfunzionamento.

Questa immagine mostra i dettagli del sensore. Una tabella riepiloga massimi, minimi e valori medi delle grandezze misurate.

I grafici mostrano l’andamento nel tempo delle grandezze, sono realizzati con la libreria JpGraph.

I problemi da risolvere sono stati tantissimi, molti dovuti alla mia proverbiale incapacità di programmatore. Malgrado le difficoltà, il sistema è attualmente in produzione e funziona in maniera piuttosto stabile. Ho notato una certa imprecisione del sensore di pioggia, che mi era stata segnalata anche da un collega. Non mi sorprende, considerando il prezzo di acquisto del dispositivo. La maggiore difficoltà la ho avuta nel gestire lo stato della connessione di ESP8266: nella prima stesura del codice effettuavo un controllo di connessione solo in fase di “setup” del dispositivo. Con questo approccio errato, in caso di caduta della connessione Wi-Fi, le funzioni che cercano di scrivere su un socket rallentano o bloccano l’esecuzione del codice. L’inserimento di controlli sullo stato della connessione ed eventuale riconnessione, ha reso il funzionamento del sistema molto più stabile.

Ho sviluppato il sistema con l’IDE di Arduino. Non amo particolarmente questo sistema ma lo ritengo comodissimo per questo tipo di applicazioni ludico-ricreative. Sviluppare il progetto con il PIC sarebbe stato un pianto (per me…) integrare una chip Wi-Fi con stack tcp/ip sarebbe stato oneroso e, forse, inutile. Ben vengano queste agevolazioni quindi, soprattutto se sono ben consolidate ed affidabili.

Il codice è a disposizione su richiesta, appena avrò tempo di epurarlo dai dati personali sarà pubblicato sul sito nella sezione download.

 

Maledetto ossido!

Situazione: sensore di temperatura collegato alla cubieboard attraverso un breve cavo e due connettori a passo 2.54mm. Tutto funziona regolarmente. All’improvviso ieri sera, noto che i dati del sensore meteo non si aggiornano più.

Faccio una scansione del bus I2C e, meraviglia delle meraviglie, non trovo nulla. Bizzarro, non ci sono stati sbalzi di tensione, fulmini, black-out. Sono giorni che non salgo di sopra a fare un giro.

Ipotizzo che sia un problema di ossidazione, dato dalla mostruosa combinazione di umidità e temperatura che regna sovrana in quel luogo. Per dare credito alla mia ipotesi non tocco nulla, mi reco al solito negozio di materiale elettronico (Electronic Fittings) e compero uno spray disossidante della DUE-CI: il R-11 contact cleaner.

Lo spruzzo direttamente nella femmina del connettore al quale è collegato il sensore e invio un timido comando “i2cdetect -y 1”. Meraviglia delle meraviglie, tutto torna a funzionare. Dalla prossima volta si salda tutto!

 

Preamplificatore a 1090MHz

Finalmente ho installato il preamplificatore che avevo acquistato su Aliexpress per i 1090MHz, da associare al mio sistema di ricezione ADS-B.

Il cambiamento di prestazioni è notevole: sono passato da una distanza massima ricevuta di 100 miglia nautiche ad oltre 180, con picchi superiori a 200.

Anche il numero di aeromobili “visti” dal sistema è notevolmente aumentato, passando da circa 700 a valori sopra il 1000. Considerando il cablaggio “creativo” sono davvero molto soddisfatto del miglioramento ottenuto!

Nella immagine che segue, la situazione del ricevitore “fotografata” il 14 giugno 2017.

L’angolo del ciambotto.

Se dovessimo giudicare la nostra civiltà da quello che si vede in rete, avremmo una visione un po’ distorta: pieno di fotografi ovunque, che si destreggiano impavidi negli spazi di colore più impensati. Sportivi ovunque che riprendono e pubblicano video in ogni dove. Soprattutto un tasso enorme di geni, visto che sui blog tutti i progetti funzionano, danno i risultati sperati, non si guastano mai.

Io invece faccio delle foto discutibili, posto anche i video di quando mi parte l’anteriore a motocross e voglio dedicare un post alla mia ultima cialtronata.

Devo monitorare lo stato di una finestra con la (infame) CubieBoard. Bene, prendo un sensore magnetico e lo collego al GPIO. Ottimo.

Fantastico vero? Un occhio meno “rincoglionito” del mio, noterà sicuramente che se il contatto sulla finestra è aperto, il piedino della GPIO è “floating”. E questo causa un comportamento molto bizzarro del sistema, del quale mi sono accorto in fase di test: apro la finestra, faccio girare il codice e vedo dei “rimbalzi” sullo stato di una variabile. Monitoro il GPIO e questo cambia allegramente stato per i fatti suoi. Controllo lo schema, mi percuoto e faccio ammenda.

Ho corretto lo schema. Adesso il GPIO è collegato ad un pull-up con un 10k e la finestra è collegata verso la massa: finestra chiusa piedino a livello logico basso, finestra aperta piedino a livello logico alto grazie al pull-up.

Ogni tanto l’angolo del ciambotto deve essere rispolverato!

Preamplificatore ADS-B

Ho acquistato un piccolo preamplificatore RF per la banda aerea dei 1090MHz. Lo ho comperato qui ed è arrivato con la solita flemma orientale (la chiave di ricerca è Aviation ADS-B special low noise amplifier).

preamplificatore ADS-B

Un bell’oggettino, interamente in metallo e corredato di connettori SMA di fattura dignitosa. Non ho resistito alla tentazione di fargli fare un giro con il Noise Figure Meter che ho in ufficio (Agilent N8972A e testina N4002A).

preamplificatore ADS-B misura

Sono molto soddisfatto, le caratteristiche esibite dall’oggetto sono davvero molto buone, come mostrano le figure qui sotto.

preamplificatore ADS-B GAIN  preamplificatore ADS-B NOISE

Non vedo l’ora di installarlo!!!

CubieBoard: Monitoraggio presenza tensione

Nella nuova dimora accade, ogni tanto, che la fornitura di energia elettrica risulti un po’ ballerina. Ci sono stati dei casi di black-out molto prolungato che hanno messo a dura prova i miei UPS, portando le battarie all’esaurimento e creando qualche attimo di panico con il NAS.

Per questo ho deciso di implementare un sistema di monitoraggio della tensione di rete, che fosse in grado di:

  • rilevare l’assenza della tensione di rete;
  • comunicare via mail l’evento;
  • inviare mail periodiche in caso di perdurare del balck-out;
  • spegnere in modo graceful NAS.

La cosa è stata più facile sulla carta che non da vero, come sempre. In effetti ho dovuto lottare con le I/O della Cubieboard (come ho descritto in questo articollo).

CubieBoard. GPIO e che fatica!

Il rilevatore di tensione lo ho realizzato implementando uno schema che ho trovato in rete. Si tratta di utilizzare un piccolo trasformatore di tensione 220V -> 5V e di connetterlo ad un GPIO della Cubieboard attraverso un regolatore di tensione a 3.3V. Il trasformatore sarà collegato ad una presa di energia elettrica non servita da UPS. Al momento del black-out, la tensione in uscita dal trasformatore passa a 0 e lo stato logico del piedino di I/O della Cubieboard è 0. Lo schema è semplice ed efficace, solo che occorre mettere in conto che il trasformatore, consuma (pochissimo ma….).

IMG_20160417_105230

A questo punto ho quindi un sistema hardware che è in grado di creare un evento su un PIN della Cubieboard in caso di Black-Out. Il software è stato scritto in “bash” (strano vero?) . Lo script viene eseguito ogni minuto dal crontab e verifica lo stato del piedino di monitor. In caso sia a livello logico alto non succede nulla, in caso sia a livello 0 inizia una complessa routine per la gestione degli alert e degli eventi. Il funzionamento dello script si basa su alcuni files che vengono creati in /tmp/ e che contengono flag o timestamp per tenere traccia di quello che sta succedendo. Forse non è il modo migliore di programmare, ma questo è ciò che riesco a fare.

Una volta approntato il software è necessario configurare alcuni aspetti del sistema operativo, per fare in modo che le mail vengano inviate utilizzando Gmail. Per questo mi sono avvalso di una guida reperibile a QUESTO indirizzo.

Visto che avevo le mani  sulla tastiera, mi sono anche divertito a configurare l’applicazione Telegram sulla piattaforma Cubieboard. In effetti lo step due dello sviluppo del sistema sarà quello di abilitare anche il controllo bidirezionale del sistema via Telegram (per adesso è solo una idea, il tempo per lo sviluppo del codice e delle idee è sempre pochissimo).

Per quanto riguarda la programmazione in bash, il web è pieno di tutorial base o avanzati, basta sapere cercare un po’ su Google.

Per lo spegnimento del QNAP l’unica strada percorribile è quella di effettuare login sul sistema utilizzando SSH e dare il comando “halt”. Il comando poweroff non è altrettanto efficace e rischia di lasciare alcune parti del sistema attive. Per effettuare il login con il protocollo ssh sul NAS occorre utilizzare i certificati, in modo che non siano richieste le credenziali di autenticazione. Una guida alla configurazione si trova QUI.

Il codice è scaricabile dalla sezione DOWNLOAD del sito, nella sezione “Software”.

 

CubieBoard. GPIO e che fatica!

Per realizzare un progettino di cui parlerò tra qualche tempo, mi sono imbattuto nella necessità di lavorare con il GPIO della Cubieboard2. Alcune considerazioni:

  • la documentazione è pessima, questo riguarda tutto il progetto. Quindi, nessuna nuova!
  • Le GPIO sono a passo 2mm davvero scomode.

La mia CB monta un sistema operativo Debian 8.3 MainLine, come descritto QUI. Pertanto

The Allwinner-specific script.bin isn’t needed anymore.

L’accesso alla GPIO si effettua direttametne da SYSFS, solo che occorre “pescare” il PIN giusto. Per fare questo innanzitutto si individua il PIN FISICO sul quale vogliamo operare: io ho scelto il pin 17 del connettore U15 (ponendo la scheda con la alimentazione in basso, è il connettore sulla destra). Il PIN17 si chiama CSI1-D6. Guardando su questo schematico (è per la CB con A10 ma non cambia molto a quanto pare), si scopre che questo PIN fa capo al segnale PG10 del System On Chip. Pertanto si può applicare la formuletta trovata qui, per capire come referenziare correttamente il PIN: G-> 7a lettera dell’alfabeto

(numero_lettera_alfabeto – 1) * 32+(numero_pin) —> (7-1)*32+10=202

Per abilitare il PIN occorre digitare:

/bin/echo 202 > /sys/class/gpio/export
/bin/echo in > /sys/class/gpio/gpio202/direction

In qeusto modo, con il comando cat si può ricavare il valore del PIN:

root@cubieboard:~# cat /sys/class/gpio/gpio202/value
1
root@cubieboard:~#

Semplice vero? No. Ho impiegato DUE ore a capire questa cosa.

Maledetti!