Inware/Firmware

Come secondo articolo sul numero 107 della rivista Firmware del mese di Dicembre 2014, è stato trattato un argomento molto rilevante nelle apparecchiature elettroniche: il controllo della temperatura.

La Texas Instruments propone l'integrato LM96063 per la gestione della temperatura in svariate applicazioni che vanno dai processori per PC, alle schede grafiche, agli ASIC; il tutto grazie a un rilevamento termico da remoto e alla gestione di una ventola per il raffreddamento. Oggigiorno in un numero sempre crescente di applicazioni e sistemi elettronici, per poter ridurre la temperatura dovuta all'innalzamento termico nel loro utilizzo, vi è sempre più la necessità di controllarne la temperatura per poter effettuare le strategie più disparate. Generalmente in tali sistemi sono presenti delle ventole per il raffreddamento e la loro gestione è necessaria sia per ridurre il rumore del sistema e sia per migliorarne l'affidabilità. In queste applicazioni può essere implementato uno “speed-control loop” e cioè un anello di controllo della velocità della ventola che permette, oltre a quanto detto, anche di identificare preventivamente quando un sistema si sta danneggiando/degradando e quindi poterlo sostituire prima che sia troppo tardi.

Affrontiamo il problema di "coesistenza" dello ZigBee con altre reti nella banda dei 2,4GHz in un articolo sul numero 107 della rivista Firmware del mese di Dicembre 2014. La tecnologia ZigBee è una tecnologia wireless sviluppata come standard globale “open” per rispondere a esigenze specifiche di basso costo e bassa potenza nelle reti wireless M2M (Machine to Machine). Lo si può vedere come un protocollo radio a pacchetto per dispositivi a basso costo e a batteria, che consente di comunicare in una varietà di topologie di rete.

I prodotti ZigBee assumono ruoli sempre più importanti nelle applicazioni IOT (Internet Of Things) e Smart Grid, tuttavia con lo sviluppo della tecnologia radio a breve distanza, sempre più banda ISM (Industrial, Scientific and Medical) a 2,4GHz dei sistemi radio viene ampiamente adottata in più campi. Questo fa si che i progettisti hanno a che fare con un costante aumento delle interferenze causate da altri dispositivi di comunicazione radio nelle vicinanze.

Tutto ciò ci fa capire che per poter ottenere una rete ZigBee robusta è necessario studiare la coesistenza reciproca delle varie reti e l'interferenza tra la rete ZigBee e altri sistemi radio a 2,4GHz come il Wi-Fi, Bluetooth, USB Wireless, altre fonti di disturbo compresi i telefoni cordless a 2,4GHz e persino forni a microonde. Per condurre analisi di coesistenza, ad oggi l’Atmel offre un ottimo strumento che è il “Wireless Composer” (installabile come estensione di Atmel Studio 6).

Torniamo a parlare di motori BSLDC, infatti sul numero 106 della rivista Firmware del mese di Novembre 2014 è stato pubblicato un articolo riguardo la proposta di un integrato appartenente alla famiglia C2000 della Texas Intruments per la gestione di motori Brushless DC.

I nuovi standard e molti vincoli economici costantemente impongono requisiti sempre più stringenti sui sistemi elettronici, perciò le nuove generazioni di apparecchi devono avere parametri di performance più elevati rispetto ai loro predecessori, come ad esempio una migliore efficienza ma anche un occhio di riguardo è rivolto verso una maggiore riduzione delle interferenze elettromagnetiche. Tutti questi miglioramenti devono essere raggiunti e allo stesso tempo bisogna ridurre il costo del sistema. La tecnologia dei motori Brushless DC (BSLDC) permette di ottenere queste e altre caratteristiche.

Ad oggi la presenza dei motori Brushless DC in molte applicazioni ha portato i produttori di semiconduttori alla realizzazione di dispositivi dedicati al loro controllo per permetterne una più facile gestione, tra questi la Texas Instruments risponde a tale richiesta mediante gli integrati appartenenti alla famiglia C2000, mettendo a disposizione degli sviluppatori sia piattaforme hardware che librerie software per uno sviluppo rapido.  

Sul numero 105 di Firmware del mese di Ottobre 2014 è stato pubblicato un articolo relativo alla proposta di un circuito di riferimento per la lettura delle termocoppie mediante i microcontrollori della famiglia MSP430 della Texas Instruments.

Nel lontano 1821 Thomas Seebeck, scoprì che in un sistema formato da due conduttori di natura differente, s’instaura una differenza di potenziale se sottoposti a un gradiente di temperatura. Tale fenomeno in suo onore venne chiamato effetto Seebeck e sfruttato per realizzare le termocoppie. Oggigiorno, in commercio esiste una grande varietà di termocoppie, distinguibili in base ai due conduttori elettrici che compongono la giunzione e legate al campo di applicazione.

Mediante l’utilizzo del microcontrollore MSP430F5529 della Texas Instruments(TI), è possibile implementare un’interfaccia per la lettura di una termocoppia. Questo micro ha molteplici caratteristiche tra cui una potenza molto bassa a 16bit e integrata un convertitore analogico-digitale (ADC) a 12bit ad alte prestazioni, che può essere utilizzato per convertire la tensione della termocoppia in valori digitali, per poterli gestire in svariate applicazioni

Sul numero 105 di Firmware del mese di Ottobre 2014 è stato pubblicato un articolo riguardo la proposta della Fairchild di un driver per il controllo dei motori brushless DC (BLDC motor). Il motore brushless è un motore elettrico a eccitazione indipendente, che a differenza dei comuni motori a spazzole non ha bisogno di contatti elettrici striscianti sull'albero motore per funzionare, da qui la provenienza del nome “senza spazzole”.

Ad oggi sono molto utilizzati in campo industriale e nelle macchine automatiche che necessitano sempre più di movimenti precisi/veloci con ingombri decisamente contenuti e grande versatilità. Il loro sviluppo è andato di pari paso con un'offerta sempre maggiore di apparecchiature di controllo programmabili molto sofisticate che danno un completo controllo e una diagnostica del motore. In questo ambito si colloca l’integrato FCM8201 della Fairchild, un regolatore sinusoidale per motori trifase brushless DC (BLDC), che mediante un numero ridotto di componenti periferici, può controllare motori sia in modo “stand-alone”, sia collegato a un microcontrollore permettendo così il suo utilizzo anche per applicazioni di controllo motore molto complicate.

Sul numero 104 di Firmware del mese di Settembre 2014 è stato pubblicato un articolo riguardante la proposta della Freescale di due tipologie di hardware da poter utilizzare come termostato. Un termostato non è altro che un componente costituito da un interruttore la cui azione on-off (chiuso-aperto) è comandata da una variazione in temperatura di un elemento sensibile che è parte del componente stesso.

Generalizzando il suo funzionamento possiamo affermare che quando la temperatura sale oltre un certo livello di soglia allora il termostato commuta in una posizione di off, spegnendosi; mentre quando la temperatura diminuisce oltre un certo livello stabilito, il termostato torna nella posizione di on e ricomincia il ciclo. Nell'articolo presento le caratteristiche maggiori di queste tipologie di termostati, sia per quello che riguarda l'hardware e sia per quanto concerne il firmware, per meglio comprendere le funzionalità di questi sistemi e poterli adattare ai vari campi d’impiego viste le loro alte prestazioni e la loro elevata flessibilità.

Sul numero 104 di Firmware del mese di Settembre 2014 è stato pubblicato un articolo riguardante la proposta della Texas Instruments per la realizzazione di una lampada a LED mediante microcontrollore MSP430.

La Texas Instruments (TI) propone una configurazione circuitale e un software specifico per la realizzazione di una lampada elettronica a LED, a basso costo e a basso consumo, basata sul microcontrollore MSP430. Nell'articolo sono affrontati i dettagli e le caratteristiche più salienti per capirne il suo funzionamento.

In questo progetto come in molti altri casi la selezione accurata dei componenti è una parte fondamentale e il loro costo è un vincolo primario, quindi si è cercato di analizzare e capire quali sono le scelte da fare per la selezione dei componenti critici come possono essere gli induttori. In più è presentata una soluzione hardware con il microcontrollore MSP430 come cuore principale di tutta l'architettura.

Sul numero di Firmware del mese di Luglio-Agosto 2014 è stato pubblicato un articolo che tratta della proposta Atmel riguardo i moduli ADC della famiglia di microcontrollori XMEGA.

Al giorno d'oggi la continua integrazione di moduli aggiuntivi nei microcontrollori permette di avere un singolo integrato con varie funzionalità interessanti tra cui il modulo del convertitore analogico digitale, che nella peggior parte dei casi ha caratteristiche performanti ed è pienamente configurabile per rispondere a svariati campi di utilizzo. Se si pensa alla misura di una grandezza di qualsiasi tipo, l'insieme di valori che essa può assumere in natura è un insieme continuo e composto da infiniti punti ma per essere meglio gestita nell'elettronica di tipo digitale il valore della grandezza in questione deve essere convertito in formato discreto e ciò avviene grazie all'utilizzo del convertitore analogico digitale (Analog to Digital Converter - ADC). Molto semplicemente un ADC è un circuito elettronico in grado di convertire un segnale in ingresso analogico con un andamento continuo come può essere una tensione, in una serie di valori discreti; mentre un convertitore digitale-analogico (DAC) effettua l'operazione inversa.

Sul numero di Firmware del mese di Giugno 2014 è stato pubblicato un articolo riguardante i convertitori "buck" non isolati realizzabili mediante gli integrati della famiglia NCP101x della ONSemi. Un convertitore buck è un convertitore DC-DC riduttore di tensione, noto anche come convertitore step-down e fa parte della categoria dei convertitori switching, tra cui troviamo anche la sua controparte che è il convertitore "boost" noto anche come convertitore step-up, ovvero elevatore.

Generalmente il modo più semplice per ridurre una tensione continua è usare un partitore di tensione ma è un metodo poco efficace, mentre un convertitore buck può essere notevolmente efficiente e molto versatile, potendosi adattare a varie situazioni, come ad esempio convertire la tensione tipica della batteria (12-24V) in un laptop fino ai pochi volt necessari alla CPU. Un'ottima soluzione in questi casi la fornisce la “ONSemi” mediante l’utilizzo della sua famiglia di integrati NCP101x, con frequenza fissa e controllati in corrente, disponibili in vari package e utilizzabili in molte applicazioni specifiche. Nell'articolo sono state analizzate alcune tipologie di convertitori buck implementati mediante la famiglia NCP104x della ONSemi, in più sono state presentate varie soluzioni circuitali utilizzabili in molte applicazioni pratiche e alcune modifiche alle soluzioni standard per particolari casi di utilizzo.

Sul numero di Firmware del mese di Maggio 2014 è stato pubblicato un articolo riguardante la proposta dei microcontrollori MSP430 della Texas Instruments e del loro Boootloader. Si è approfondito/analizzato il funzionamento e le caratteristiche più salienti del Bootloader MSPBoot messo a disposizione dalla TI, che combinate con l'alta configurabilità lo rendono uno strumento flessibile e adattabile a svariati campi d'impiego. I sorgenti del MSPBoot sono disponibili al download sul sito ufficiale, mentre per quanto riguarda l'hardware sono reperibili varie schede di sviluppo su cui poter testare il bootloader e le sue eventuali modifiche.