Ingegneria elettronica e delle comunicazioni

La robotica collaborativa porta l'uomo al centro dello spazio di lavoro. Nel Manifatturiero Avanzato, la flessibilità di utilizzo e l'interazione diretta con il "coworker" robotico sono aspetti di competitività fondamentali. Le nuove forme di robotica industriale, infatti, propongono l'uso di assistenti robotizzati in grado di supportare l'ergonomia e l'efficienza di molteplici applicazioni, dall'assemblaggio al collaudo, dal trasporto alla misurazione. Nuove opportunità e nuovi utilizzi dei robot devono anche essere sinonimo di interazione sicura con l'uomo. Nel contesto della Direttiva Macchine e della marcatura CE, la normazione si articola secondo nuovi criteri di analisi e valutazione del rischio delle applicazioni collaborative. Il testo accompagna nella definizione dei nuovi elementi da considerare nella interazione fisica delle macchine con l'uomo, i possibili contatti e le soluzioni tecnologiche per ottenere usi sicuri. Dagli elementi normativi essenziali alle indicazioni di progettazione, offre una introduzione di base a chi vuole avvicinarsi alle novità della robotica collaborativa nei contesti in cui l'operatore umano si trova al centro della produzione.

“Questo libro è indirizzato agli studenti dei corsi di laurea delle facoltà di ingegneria e delle facoltà di scienze. Esso intende fornire una visione comprensiva sia dei concetti che stanno alla base della disciplina sia dei concetti di carattere avanzato cui si ispirano i moderni processori. Rispetto alle edizioni precedenti sono state ampliate alcune parti, come quelle riguardanti le architetture superscalari, e sono stati affrontati argomenti che prima non venivano trattati, come le architetture VLIW, i multicore, il multithreading, le macchine vettoriali e le GPU. Inoltre, è stato reintrodotto un capitolo sui bus. Tale capitolo compariva nella prima edizione ma non nelle successive; nel frattempo c'è stato un notevole avanzamento delle relative tecnologie e ho ritenuto di dar loro il dovuto risalto, con riferimento ai moderni sistemi di interconnessione come i bus PCIe, Hypertransport e QPI. Non volendo far crescere il testo a dismisura ho scelto di mettere in appendice gli argomenti che possono essere considerati o come prerequisiti a un corso di calcolatori elettronici (ad esempio, la rappresentazione dell'informazione e le reti logiche), oppure come approfondimenti/estensioni degli argomenti trattati nel testo (ad esempio, la descrizione dell'architettura x86 e certi dettagli di funzionamento di alcuni bus). Le appendici non vengono accluse al volume, esse sono rese disponibili sul sito dell'editore. Come nelle edizioni precedenti il testo propone un consistente numero di esercizi. Le soluzioni di larga parte degli esercizi possono essere scaricate dal sito dell'editore. Il libro cerca di tenere per quanto possibile un approccio progettuale anziché descrittivo; si vedano per esempio i capitoli dedicati al progetto della CPU e alla sua realizzazione in pipeline. Viene dato risalto ad aspetti aventi un forte collegamento con la realtà applicativa: l'organizzazione della memoria, il sistema di ingresso/uscita e il trattamento delle interruzioni, allo scopo di fornire conoscenze che potranno rivelarsi utili nella pratica professionale. I concetti di base vengono presentati in forma del tutto generale, possibilmente rapportandoli alla pratica industriale attraverso esempi concreti. A tale fine, il libro prende normalmente come riferimento l'architettura x86, essendo la più diffusa. Quasi sicuramente il personal computer di chi sta leggendo queste righe contiene un processore x86. Viene fatto anche riferimento all'architettura ARM; non mancano riferimenti ad architetture del passato. Per quanto riguarda la scelta preferenziale dell'architettura x86, ritengo sia più vantaggioso che gli esempi concreti vengano presentati in riferimento alle macchine con cui il lettore ha (e avrà) a che fare, piuttosto che a macchine che egli ha scarse probabilità di incontrare.” (Dalla Prefazione)

La continua evoluzione tecnologia ha influenzato tutti i campi scientifici; uno di questi è senz'altro il mondo della radio. Oggi è possibile iniziare l'attività di radioascolto con poca spesa, grazie all'introduzione sul mercato di queste simpatiche chiavette, originariamente pensate per la ricezione del DVB. Il testo è pensato per introdurre il lettore nel mondo SDR e, in modo particolare, a guidarlo nell'esplorazione di queste chiavette. Verranno proposti una serie di esperimenti di facile realizzazione che certamente invoglieranno il lettore ad esplorare questo fantastico mondo.

Il presente volume è utile anche per coloro che vogliono informarsi, senza entrare eccessivamente in particolari tecnici, sulle più recenti tecniche adottate dalle case costruttrici sia nell'illuminazione degli schermi TV e monitor per mezzo dei LED, che sulle emergenti tecnologie che ci accompagneranno nei prossimi anni. Quando parliamo di tecnologie emergenti facciamo riferimento agli schermi OLED con tutte le varianti adottate nelle molteplici applicazioni tra cui i pannelli curvi. Inoltre, troverete notizie riguardanti la riproduzione cinematografica e televisiva di immagini in 3D, sia in modalità passiva che attiva per mezzo di appositi occhiali. Per ultimo ci siamo spinti veramente verso il futuro, trattando i principi dell'olografia. Quindi abbiamo voluto concentrare in questo libro, presente, futuro prossimo e prospettive futuristiche delle trasmissioni e degli apparecchi televisivi adatti a tali tecnologie. Molti desiderano avere notizie dettagliate riguardo al cosiddetto Hi-Tech nel settore multimediale, del quale fanno parte integrante non solo il normale televisore, il monitor, ma tutte quelle apparecchiature generalmente definite come display, che possono includere occhiali con visori integrati, strumentazione di bordo degli autoveicoli, e perfino l'illuminazione domestica e pubblica del futuro. Se siete dei tecnici, questo libro vi permetterà di rispondere con sicurezza ad eventuali domande che i vostri clienti potrebbero proporvi ed avere maggior stima di voi in qualità di personale preparato anche negli aspetti futuri del vostro lavoro. Se siete degli appassionati del settore, saprete districarvi tra la miriade di tecnologie e sigle presenti nel mercato e sulle riviste, saper distinguere i richiami solo pubblicitari dalle prestazioni effettive che gli apparecchi per la riproduzione di immagini sono e saranno in grado di offrire allo spettatore.

Il volume si rivolge agli studenti dei corsi di Elettrotecnica per i corsi di laurea in Ingegneria dell'Informazione, Ingegneria biomedica, ma anche Ingegneria industriale. Il testo presenta l'analisi dei circuiti in modo chiaro, coinvolgente e facilmente comprensibile, spiegando i principi e i teoremi passo per passo. Il frequente ricorso a esempi, esercizi e progetti, permette di collegare con maggiore efficacia i concetti della teoria dei circuiti agli aspetti applicativi. La quinta edizione rappresenta una revisione approfondita della prima parte, sia con un nuovo ordine più sistematico e simile a quello normalmente seguito in Italia, sia nell'esposizione degli argomenti, con l'aggiunta di nuovi approfondimenti relativi agli elementi circuitali e con l'introduzione di un nuovo capitolo relativo ai doppi bipoli in regime stazionario. I metodi di analisi sono stati rivisti e ampliati, e si è resa la parte sui circuiti dinamici più rigorosa, con maggiore attenzione al concetto di stabilità e con l'aggiunta della rappresentazione a matrice di stato per i circuiti del secondo ordine.

Questo testo su Arduino vuole esplorare le potenzialità di Arduino applicate ad una vasta serie di sensori ed attuatori, con una interfaccia con il PC per lo scambio dei dati attraverso la porta seriale. Arduino diventa l'hardware dell'applicazione, mentre il PC fornisce il supporto per la visualizzazione, la memorizzazione ed ulteriore elaborazione, tramite scambio dati con Excel. È così possibile avere un controllo visuale e completo dei dati, fondamentale quando l'interesse è di natura didattica. Il testo non è una prima guida di Arduino e non fornisce dettagliatamente la descrizione del software e le applicazioni più semplici. Chi intende approfondire i primi passi con Arduino ha a disposizione una quantità pressoché illimitata di contenuti. Pur tuttavia sono presentati gli elementi hardware e software essenziali che permettono la comprensione delle applicazioni. Il primo capitolo introduce l'hardware della scheda Arduino ed i fondamenti del software. Il secondo capitolo comprende il cuore di Arduino: la gestione hardware e software degli ingressi ed uscite digitali ed analogici. Attraverso il PC è possibile visualizzare ed impostare gli ingressi e le uscite, anche quando la conoscenza di Arduino si limita al solo caricamento dello sketch sulla scheda. Il terzo capitolo tratta i più comuni sensori di temperatura permettendo di ottenere un completo termostato. Il quarto capitolo comprende i sensori di posizione, i trasmettitori ad infrarossi, permettendo di realizzare piccole applicazioni. Il quinto capitolo comprende i sensori di forza, le celle di carico, i trasduttori di pressione e gli accelerometri. Il sesto capitolo riguarda gli attuatori più comuni: led RGB, motori cc, servo e motori passo passo. Il capitolo settimo riguarda le applicazioni Web in cui la scheda FISHINO, o una scheda Arduino con wi-fi o simili, acquisiscono i dati e li trasmettono sul Web. Vi sono poi altre applicazione per l'invio di email alla rilevazione di un allarme o comando di Arduino da remoto. Il capitolo ottavo presenta una carrellata di progetti pratici effettivamente realizzati. Il nono capitolo, dopo un breve accenno alla teoria della regolazione, riporta progetti di regolazioni con particolare riguardo ad applicazioni termotecniche. Infine si presenta un software che consente di creare una interfaccia SCADA di visualizzazione dati con sinottico.

Da alcuni anni, la comparsa del sistema di sviluppo Arduino, ha avvicinato al mondo della microelettronica una grande massa di appassionati, continuamente alla ricerca di novità o progetti che permettano di sviluppare applicazioni in modo semplice e pratico. Ottenere un circuito elettronico che funzioni realmente e che dia all'utilizzatore la sicurezza di avere qualcosa di veramente funzionante, è cosa complicata ed alcune volte difficile, dato che è necessario mettere insieme un bagaglio di conoscenze ed esperienze non sempre alla portata di tutti. In queste pagine descriviamo un sistema automatico domotico, da impiegare con Arduino, per controllare a distanza il proprio impianto di riscaldamento, l'impianto di irrigazione delle piante, il sistema antifurto, il cancello, ed altro ancora. Il progetto è stato sviluppato interamente in ambiente Arduino e può essere impiegato, oltre all'home automation, nel wireless industriale e nei dispositivi di sicurezza. Lo scopo di questa trattazione sarà quello di guidare il lettore ad un immediato utilizzo delle interfacce V30 e V31, prodotte da Parsic Italia, mediante alcuni esempi pratici e attraverso gli strumenti software messi a disposizione dalla piattaforma Arduino. Le interfacce, sono indicate in quelle situazioni dove c'è la necessità di avere un controllo portatile wireless, con la possibilità di poter accedere da un qualsiasi punto e in qualunque momento all'impianto della propria abitazione o attività commerciale.

Viene presentata un'applicazione per dispositivi con sistema operativo Android, smartphones e tablets, scaricabile gratuitamente da Google Play. Una volta installata nel dispositivo Android, l'applicazione permette il controllo remoto dell'hardware mediante Arduino attraverso moduli Bluetooth HC-06 e XBee. Oltre ad offrire una varietà di comandi virtuali, utilizzabili nella progettazione e nell'impiego in circuiti realizzabili con varie versioni di Arduino, l'applicazione propone undici progetti che fanno uso di modelli diversi di Arduino e possono essere facilmente riprodotti copiando ed incollando lo sketch per la programmazione di Arduino per ognuno di essi. Con tali progetti è possibile sperimentare l'impiego dei moduli Bluetooth HC- 06 e XBee, per dialogare in modalità wireless con Arduino e controllare le funzionalità di periferiche come sensori di temperatura e umidità, sensori ultrasonici, motori passo-passo, effetti luminosi ottenuti con LED, misurazioni dei parametri analogici e digitali. Inoltre, la sperimentazione riguarda anche l'hardware appena citato che può trovare impiego in progetti personalizzabili con funzionalità controllabili direttamente con comandi virtuali accessibili dallo schermo del dispositivo Android in cui è installata l'applicazione. Questa app dispone di una libreria contenente 11 esempi Bluetooth per Arduino ma può anche essere usata con Raspberry Pi o qualunque altro sistema di rapido sviluppo di prototipi nei quali sia stato incluso un modulo Bluetooth adattabile al proprio progetto. Il testo è corredato da numerose immagini che facilitano la scelta e l'utilizzo delle varie funzionalità disponibili.

I sistemi di radionavigazione satellitare sono fra gli strumenti tecnologici odierni più utilizzati in tutto il mondo. Montati sul cruscotto dell'automobile o all'interno dello smartphone, utilizzati in mare o in montagna, permettono di conoscere con precisione la propria posizione geografica, o anche di condurre passo passo verso la meta generalmente con messaggi vocali che indicano la strada da prendere ogniqualvolta si presenta un bivio o un cambio di direzione. Sono apparecchi elettronici conosciutissimi, eppure i principi fisici, la complessa struttura della rete di trasmissione radio e i costi ingenti di attivazione e mantenimento sono ignorati da quasi tutti i loro utilizzatori. Questo libro cerca proprio di dissipare almeno parzialmente i dubbi e la confusione che aleggiano attorno all'architettura di questi misteriosi e complicati sistemi. Gran parte delle pagine che seguono è dedicata al GPS, sicuramente il sistema più consolidato e diffuso su tutto il territorio mondiale, senza però trascurare del tutto le altre reti che, pur essendo o a carattere locale o ancora in fase di attivazione completa, potrebbero comunque aprire più ampi orizzonti futuri nel settore della radiolocalizzazione. Gli argomenti tecnici trattati in questo libro riguardano sia la struttura dell'apparecchio ricevente GPS che quella di tutta la parte del sistema che l'utente non vede e generalmente non conosce, evidenziando tutti gli aspetti fisici di carattere generale.

Questo libro è un testo piuttosto unico nel panorama letterario tecnico italiano. È un testo divulgativo che tramite spiegazioni, disegni e foto permette di conoscere molti dei dispositivi radio del settore aeronautico moderno, particolarmente quello civile commerciale ma non mancano esempi di vario tipo. Buona parte dei capitoli riguardano i sistemi di ricetrasmissione e relative antenne delle comunicazioni in fonia, loro caratteristiche tecniche, materiali, modo di funzionamento, pregi e limiti, relative sia ai dispositivi di bordo che quelli di terra. Altra parte del libro è costituita dalla presentazione di sistemi di ricetrasmissione dati e dei sistemi cosiddetti di radionavigazione e radioassitenza, cioè quelle tecniche e dispositivi che non riguardano la comunicazione di messaggi (a voce o scritti) ma servono al velivolo per poter seguire con sicurezza la rotta prestabilita, conoscere caratteristiche meteo e orografiche, ed effettuare le fasi di decollo e - soprattutto - atterraggio con la massima precisione e sicurezza possibili, oltre ad inviare a terra e ad altri velivoli informazioni sul volo e dati per i sistemi anticollisione. Nonostante sia un argomento tecnico settoriale, il contenuto può essere però di interesse per gli amanti della tecnologia in generale, dell'elettronica, degli appassionati di aeronautica, degli appassionati radioamatori, così come di chi ha bisogno di apprendere nozioni su apparati e tecniche dell'aviazione per scopi professionali.

Questo libro è frutto dell'esperienza maturata in anni di corsi Arduino. È stato scritto pensando alle persone che non conoscono l'elettronica ma ne sono incuriosite, e vogliono approfondirne i concetti fondamentali. Si illustrano tutti i componenti base necessari, a partire da LED e bottoni fino ad arrivare a display LCD e sensori complessi. Per ogni capitolo sono suggeriti esercizi pratici di complessità crescente, di cui viene data anche una possibile soluzione, fino ad arrivare ai due progetti finali.