NIDays 2015: Dentro la progettazione grafica di sistemi

Potrebbe accadervi, durante l’architettura dei vostri progetti, di mirare alla semplicità prima di ogni altra cosa, nutrire il desiderio che il prodotto che state ideando e realizzando sia quanto più possibile di facile costruzione (quindi anche dai costi contenuti), di facile utilizzo (quindi ampiamente usufruibile dall’utente finale), di facile manutenzione (in grado cioè di comportare degli impegni ma senza eccessivi ed inutili grattacapi) e, dove previsto, di facile modifica (ad esempio quando si offre alla folla la possibilità di contribuire ai successivi step di sviluppo del prodotto stesso).

Il lavoro di sgrossatura di un’idea

Così vi sforzate di sgrossare le vostre idee e spendere un gran bel lavoro per passare da una bozza di idea piena di funzioni complesse (nascoste sovente dalla pressione di un solo bottone o l’azionamento di una leva, un cinematismo…), percorsi contorti (che portano al vostro obiettivo e permettono al prodotto, sfruttando dei sottosistemi in esso integrati, di eseguire  una funzione di cui l’utente non deve necessariamente conoscere le dinamiche essendo interessato al solo risultato) e funzionalità (che inizialmente potreste comprendere solo voi che avete avuto un’intuizione), per arrivare finalmente ad uno schema ordinato, logico e facilmente interpretabile da chiunque possa trarre un vantaggio dall’utilizzo del vostro prodotto.

Diceva Einstein

Come ho scritto più volte, Einstein affermava: “Ogni cosa dovrebbe essere fatta nel modo più semplice… ma non è semplice”. In effetti il lavoro di “semplificazione” è assai più arduo di quello che si compie per “complicare”. Vista poi la naturale tendenza dell’Universo all’Entropia, disordinare è una cosa che viene praticamente da sé, rimettere in ordine invece…

Quando pensate che sia tutto in ordine…

Mantenete questa filosofia il più a lungo possibile ma poi arriva un giorno in cui vi rendete conto che siete chiamati a “complicare” il vostro prodotto per aggiungere funzioni che prima non vi servivano e che ora sono di vitale importanza per arricchirlo. Generalmente questo momento arriva quando pensate che ormai sia tutto in ordine e funzionale, quando vi convincete che, arrivati a questo punto, è sufficiente mantenere la rotta e continuare così. Proprio a questo punto, potreste scoprire che per fare un ulteriore passo evolutivo dovete necessariamente rimescolare tutte, ma proprio tutte, le carte in tavola. Quando siete a questo punto state probabilmente integrando il vostro prodotto con dei nuovi sottosistemi che lo rendono un pizzico più intelligente e, nuovamente, si ripropone il problema di progettare, utilizzare e rendere fruibili funzioni nel modo più semplice possibile o altrimenti nessuno vorrà scervellarsi per usare il vostro prodotto, né tantomeno per ripararlo, modificarlo o, addirittura, evolverlo.

Integrazione di Meccanica, Elettronica ed Informatica

E’ il caso della “Meccatronica”. In principio potreste amare la meccanica nuda e cruda, esasperare le vostre conoscenze settoriali, trovare il modo di semplificare e rendere fluida la progettazione, la prototipazione, la costruzione e l’utilizzo di un dispositivo, di un organo o di un assieme, e poi accorgervi che dovete prendere un foglio bianco e ricominciare da zero integrando nel vostro concept almeno un pizzico di elettronica. Questo perchè magari vi servono dati, vi servono funzionalità, vi servono feedback, vi serve un minimo di intelligenza artificiale che interagisca prima con voi e poi con l’utente finale.

Quanto lavoro dietro un’apparente semplice vibrazione

A questo punto entrate in un universo parallelo dove, ad esempio, il modo di vibrare di un’ala d’aereo è studiato in un laboratorio (analisi modale) ove vengono simulate le reali condizioni di utilizzo. Si imprimono opportunamente delle forze, agenti ciclicamente, che devono mandare in risonanza la struttura, monitorando quando tale fenomeno si verificherà, con quale intensità e quali effetti. Potreste quindi ritrovarvi ad “affogare” delle celle di carico che misurino l’intensità delle forze agenti sull’ala e degli accelerometri che rilevino l’entità delle vibrazioni conseguenti. Potreste persino, una volta ottenute le dovute conferme, ripetere i vostri rilievi sul velivolo durante un reale volo (ad esempio per confrontare i dati reali con quelli dell’analisi), potreste aver necessità di sfruttare la tecnologia wireless per trasportare queste informazioni dai vostri sensori e trasduttori al vostro datalogger o al computer portatile, senza generare complicazioni d’impianto. Addirittura potreste aver bisogno di integrare la vostra ala con sistemi in grado di comunicare alla cabina di pilotaggio, in tempo reale, tutti i dati desiderati, nonché gli eventuali allarmi, e persino ricevere istruzioni dalla cabina stessa, e mettere in atto, le modifiche che il pilota ritiene idonee in una data condizione.

Conclusioni

Ecco spiegato, con parole mie, l’utilità che possono avere gli NIDays di National Instruments qualora iniziate a sentire il bisogno di integrare una vostra idea con dei sistemi distribuiti, sistemi DAQ, sistemi embedded ma non siete immediatamente avezzi con questi termini ed altri quali ad esempio: triggering, tecniche MIL (Model In the Loop), tecniche HIL (Hardware In the Loop), data logging, dara processing, ecc., che figurano solitamente sulle spiegazioni concepite per i soli operatori del settore.

Foto
Foto 1 e 2: Sistema di acquisizione dati per misure di potenza ed energia

Foto 3: Analisi modale su un righello che riproduce la logica di un’ala

Foto 4, 5 e 6: Data logging e data processing

Foto 7 e 8: Integrazione del bus CAN

Foto 9: Ispezione visiva

Foto 10: Sistemi MIL e HIL

Foto 11: Test dei microfoni MEMs

Foto 12, 13, 14 e 15: Visione embedded

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In preparazione

Acquisizione dati misure potenza ed energia Acquisizione dati misure potenza ed energia Analisi modale Data logging e data processing Data logging e data processing Data logging e data processing Integrazione del bus CAN Integrazione del bus CAN Ispezione visiva Sistemi MIL - HIL Test microfoni MEMs Visione embedded Visione embedded Visione embedded Visione embedded

Il ritorno del Fai da te (questa volta Open Source)

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Rubrica: The expert on the salmon

Titolo o argomento: Un nuovo modo di vedere il “Fai da te” e condividerlo con altri appassionati del tuo ramo

Tornando indietro nel tempo con la memoria mi ricordo di quando, appena bambino, osservavo con ammirazione il tavolo degli attrezzi di mio padre. Ci finiva sopra di tutto, dalle vecchie radio alla mia bicicletta e, alla fine della giornata, come per magia tutto tornava a funzionare. Era il mio primo contatto con le riparazioni domestiche.

Oggigiorno però il Fai da Te non solo è passato di moda ma, se si fa parte di quei pochi appassionati ancora interessati, è diventata un’impresa quasi impossibile da realizzare in  proprio. Da un lato la colpa è della maggiore complessità della tecnologia contenuta nei dispositivi (un motore di una moderna utilitaria è esponenzialmente più complesso di quello di una vettura di 50 anni fa) e dall’altro per la naturale riduzione dei prezzi di sostituzione (aprire un lettore mp3 e cercare di ripararlo viene a costare di più che comprarlo nuovo). Anche gli strumenti si sono evoluti, passando dagli indispensabili cacciaviti e saldatori a piccoli attrezzi di precisione chirurgica.

Ma ci sono alcuni progetti che invece tentano di riportare in auge il Fai da Te, con modelli OpenSource di hardware e software. Uno di questi, che mi è sembrato di particolare interesse, si chiama Arduino ed è una piattaforma per il controllo automatico di dispositivi elettronici (ad esempio una macchina fotografica o un irrigatore per un giardino). Una piattaforma che presenta la particolarità di avere il codice aperto ed estremamente personalizzabile. Una piccola scheda elettronica programmabile e gestita dalla comunità di appassionati che desiderano condividere lo sviluppo di un progetto.

Ma a cosa serve una cosa del genere?
Le possibili implementazioni sono limitate solo dalla fantasia degli utenti.
Eccone due esempi:
PHOTODUINO

Si tratta di un progetto Open Source per realizzare un sistema di controllo automatico per una macchina fotografica. Il progetto include la possibilità di collegare ad una normale macchina fotografica dei sensori (fotocellule, sensori sonori o laser) che permettono di realizzare scatti speciali. Per esempio è possibile immortalare un fulmine o settare un determinato livello di rumore per scattare la foto di un palloncino nel momento in cui esplode. Alcuni esempi di foto: galleria foto scattate.

Tutto questo mediante resistenze, condensatori, cavetti elettrici e un paio di transistor, reperibili in qualsiasi negozio di elettronica per pochi euro. Una volta montato tutto il sistema, è possibile configurare il controllo tramite firmware caricato direttamente nell’unità centrale Arduino e modificabile a piacimento.

Fai da Te Open Source

GARDENBOT

Un altro esempio di progetto Fai da Te completamente personalizzabile è Gardenbot. L’idea è quella di realizzare un piccolo giardino domestico (sia interno che esterno) completamente gestito da un cervello elettronico, il cui compito è quello di regolare il livello di irrigazione in base ai diversi parametri di ingresso. E’ possibile infatti collegare l’unità centrale Arduino a un sensore di irradiamento solare, salinità del suolo, umidità e così via. In congiunzione con un software che elabora questi dati in ingresso e li associa ad un modello matematico per l’agricoltura, è possibile veder crescere i nostri ortaggi senza preoccuparsi di innaffiare tutti i giorni. Chissà che non sia un primo passo verso un ritorno all’agricoltura biologica domestica. 😀

Fai da Te Open Source

La chiave del successo di questi progetti sono proprio i tanti appassionati che condividono le proprie esperienze. Per il resto, non ci sono scuse per non provarci: bastano pochi euro per comprare il materiale, scaricare i manuali e il software, e avere nel sangue lo spirito del Fai da Te!

Link interessanti: Auto a idrogeno Open Source

Articolo scritto da:
Ing. Gestionale Davide Mazzanti.
 Leggi tutti gli articoli della rubrica “The Expert on the Salmon”  a cura dell’Ing. Davide Mazzanti