In questo articolo volevo prendere in considerazione un problema che mi è stato sottoposto da vari studenti, che ho seguito privatamente nella preparazione degli esami di elettronica. In pratica alcuni ragazzi, pur preparati dal punto di vista nozionistico, non si sentono in grado di creare progetti elettronici, si sentono frustrati da ore di studio per loro "buttate al vento". Ma sbagliano, è solo una questione di cambiare prospettiva, di cambiare modo di pensare.
Nelle numerose lezioni di elettronica, impartite a vari studenti di Ingegneria, ho constatato che comunemente molti ragazzi hanno un bagaglio di nozioni sufficientemente ampio ma, purtroppo, una scarsa consapevolezza di come esso debba essere utilizzato.
Partendo da questo assunto, ho deciso di scrivere questo articolo che tratta dell'approccio alla progettazione, in particolare quella elettronica.
Un esempio concreto credo sia più esplicativo rispetto di una serie di consigli sparsi, che spesso lasciano dubbi e risultano sterili.
Supponiamo di trovarci nel nostro laboratorio e di di dover fare la misura di una resistenza degli ordini dei milliohm, ad esempio quella di una induttanza autocostruita, e di avere a disposizione solo un multimetro con una risoluzione non superiore alle decine di ohm. Cercando tra le nostre nozioni di base ci ricordiamo la legge fondamentale di Ohm che, come sappiamo, può essere scritta come V=RI. La resistenza dunque è pari a R=V/I, decidiamo allora di utilizzare questa forma della magica legge per sviluppare il nostro progetto. Se riuscissimo ad imprimere alla nostra resistenza una corrente di valore noto e pari ad esempio ad 1mA, mediante il nostro multimetro potremmo ottenere il valore della resistenza semplicemente misurando la tensione, utilizzando la scala di misura delle decine di volt. Infatti a questo punto il valore della resistenza sarebbe pari a R=Vx1000 e quindi R (in milliohm) = V.
Il problema dunque si è spostato da quello teorico, della misura, a quello tecnico di ottenere la corrente desiderata con una certa precisione.
I più esperti penseranno che si può semplicemente utilizzare un alimentatore da banco opportunamente settato, ma lo scopo dell'articolo è quello di guidare nel processo di creazione di un progetto concreto e non di seguire la via più ovvia.
Per fare quanto stabilito poco sopra si possono utilizzare una quantità enorme di soluzioni, e proprio in questo sta il fascino creativo dell'elettronica. Decidere per una idea piuttosto che un'altra dipende da vari fattori, primo tra tutti i componenti elettronici a nostra disposizione. Supponiamo che nel laboratorio si abbiano delle resistenze, dei condensatori e qualche integrato. Nella nostra scatola troviamo un regolatore LM317 e un amplificatore operazionale uA741, questo ci offre due soluzioni possibili. Si può quindi scegliere o il regolatore e,consultando il datasheet, si configura l'integrato in maniera tale da ottenere la corrente appropriata. Oppure si usa l'operazionale configurato come amplificatore di corrente come negli schemi convenzionali dei libri di testo.
A questo punto potremmo allargare il nostro orizzonte progettuale e decidere di fare a meno del multimetro, per costruire uno strumento di misura standalone. Anche qui si fa ricorso alle nozioni studiate per la realizzazione di un voltmetro digitale. Possiamo ad esempio usare 4 display LED a 7 segmenti, un convertitore Analogico Digitale, qualche condensatore e alcune resistenze. Spingendoci ancora oltre potremmo decidere di fare a meno della batteria e creare l'alimentazione del dispositivo e, come si può capire dalle righe che avete appena letto, sarà sufficiente applicare le nozioni studiate per realizzarne uno adatto ai nostri scopi.
In conclusione: prima di darvi per vinti e accantonare un idea, cercate nella vostra memoria le nozioni che avete studiato, non fermatevi al problema dominante ma cercate di dividerlo in parti più piccole, più facili da affrontare. Inoltre non usate gli schemi che si trovano in rete o nelle riviste ad occhi chiusi, piuttosto pensate ad una soluzione e poi guardate quelle altrui, spesso si riescono a percorrere strade diverse ugualmente efficaci, in questo caso la soddisfazione è garantita. Quando leggete gli schemi dei più esperti cercate di capirne la logica, non montate i componenti su una basetta e gioite di un lavoro che in realtà è solo un lavoro di saldatura, in parole povere capite e non copiate.
Le parole della conclusione sono davvero sante…
spesso gli studenti si limitano a realizzare schemi fatti da altri e si accontentano se funzionano..
per il lavoro dipende cosa si vuole fare ..
se si vuole creare cose nuove allora bisogna agganciarsi ai prodotti nuovi delle varie case e imparare a leggere i data-scheet http://www.datasheetcatalog.com/
senza tralasciare l’approfondimento dei micro che non possono quasi mai mancare in applicazioni di una certa importanza
Se uno svolge un lavoro di progettazione elettronica per professione, deve avere un laboratorio che consenta di fare un minimo di analisi circuitale. Non può fare a meno di strumenti come l’oscilloscopio, come i multimetri etc., perché prima o poi le capiterà di dover fare qualcosa di diverso da quello “preparato dal mercato”. Forse l’esempio banale che ho riportato per descrivere il processo creativo che sta dietro la progettazione ha forviato qualcuno, ma ti assicuro che a livello industriale si segue proprio questo tipo di percorso, a meno che non si discuta di realtà più piccole in cui spesso neppure si progetta.
Se poi vogliamo discutere della tristezza del mondo elettronico in Italia, allora ne possiamo dire di tutti i colori, visto che quello che hai scritto “Almeno qui in zona da me non sono molte le realtà che lasciano spazio alla sperimentazione si cerca sempre di trovare qualcosa di già fatto…” non succede solo dalle tue parti ed è il cancro dell’economia tutta del nostro Paese.
Ciao Stefano, il problema non è solo dell’Università ma è piuttosto culturale della società italiana. In genere non siamo abituati a tradurre ciò che abbiamo studiato nella teoria in qualcosa di concreto, al massimo fai le cose concrete senza capire perché funzionano solo perché l’hai imparato. C’è una sorta di scollamento tra preparazione teorica e tecnica, una cosa deleteria in particolare per gli ingegneri che studiano proprio per unire i due aspetti.
Alcune volte però gli studenti universitari non sanno che hanno diritto ad un numero di ore in laboratorio, basta andare ai dipartimenti e chiedere, e perdono l’occasione di “mettere le mani dentro l’elettronica” rimanendo, se non si sono fatti istituti tecnici, completamente digiuni dei vari aspetti pratici che la progettazione elettronica ha.
Si Giacomo calcolo sbagliato, me ne scuso con tutti, in questo caso sarebbe opportuno usare una corrente di 1 A. Grazie per la segnalazione
Concordo su tutto. A proposito sto preparando un articolo che riguarda proprio la lettura dei datasheet.
Buongiorno,
Forse con 1 A le tensione ai capi della resistenza di qualche milliohm sara’ dell’ordine dei millivolt e la precisione di misura se si utilizza un multimetro e’ molto limitata.
Inoltre 1 A di corrente e’ elevata (nel caso di un induttore questo dovrà essere formato da filo grosso) e si potrebbero avere surriscaldamenti sulle bobine e variazioni della resistenza che spezzo dipende dalla temperatura.
A mio avviso sarebbe utile costruire con un amplificatore operazionale ad altissima resistenza di ingresso utilizzare correnti più basse di 1 A per quanto sopra descritto.
Amplificare la tensione ai capi della resistenza e leggere l’uscita con il multimetro.
Meglio utilizzare correnti basse per limitare al minimo gli errori.
Cordiali saluti Giacomo Barresi
Si Giacomo le soluzioni, come ho scritto sono moltissime, ma l’esempio serviva solo a evidenziare il processo creativo dietro la progettazione, perciò la creazione del dispositivo non era lo scopo dell’articolo.
Comunque ottimo suggerimento :”A mio avviso sarebbe utile costruire con un amplificatore operazionale ad altissima resistenza di ingresso utilizzare correnti più basse di 1 A per quanto sopra descritto.”
Forse non ve ne state accorgendo….
ma è proprio questo il modo di stimolare gli studenti, trovare soluzioni, ricercare, condividere e sviluppare. E quando il progetto è terminato la soddisfazione è enorme, ve lo garantisco 😉
….sempre che funzioni però 🙂
e per farlo funzionare, bisogna averli letti queli libri prima, e quei datasheet/application dopo!
Concordo sul fatto che oggigiorno gli strumenti di simulazione sono essenziali, ma anche qui ci si concentra sull’esempio, ovviamente banale e criticabile, e non sul cuore dell’articolo.A mio avviso, comunque, gli strumenti di analisi e misura sono necessari, indipendentemente dai soldi spesi per comprare simulatori efficienti.
Tornando all’articolo, resta il fatto che se non sai applicare quanto studiato, non riuscirai comunque a creare dei circuiti da simulare e neppure a trovare, e provare, soluzioni alternative a quella iniziale. Quindi d’accordo su tutto il discorso da te fatto, ma il problema di tradurre in circuito il proprio sapere secondo me rimane importante.
giustissimo… oggi con i tool di sviluppo si riesce ad arrivare ad un design finito in poco tempo.. e se proprio vogliamo dirla tutta la fase di progetto e design e le simulazioni sono secondo me la parte che più spetta all’ingegnere.. ma ovviamente questa è soltanto una mia opinione in quanto le relative fasi di montaggio e misure vanno affidate ad ingegnere di validazione e test ..quindi penso che oggi giorno le grandi aziende tendono a suddividere queste figure proprio perchè si cresce di più su entrambe i fronti tenendoli separati ma comunque comunicanti tra loro…
forse è una filosofia troppo netta e magari errata..ma ad esempio nell’azienda dove lavoro io i progettisti toccano poco l’hw che invece spetta ai validation expert ..talvolta anche periti elettronici molto ma molto in gamba !
Tutto vero il tuo discorso, infatti mi ricordo quando iniziai ad appassionarmi ad elettronica e così intrapresi gli studi per diplomarmi in elettronica e telecomunicazioni e alla fine sapevo a malapena leggere un circuito elettronico, comunque sia anche ora se devo mettermi a progettare qualcosa andrei incontro a grosse difficoltà però mi sono impegnato a imparare da solo e sottolineo che ho imparato più da solo per passione che non a scuola, purtroppo dal mio punto di vista in Italia imbottiscono troppo i ragazzi delle superiori e università di teoria poi a livello pratico non sanno neanche riconoscere una resistenza da un condensatore e così via. Poi per quanto riguarda a livello hobbistico ti puoi studiare tutta la teoria e vedere i primi circuiti, ma poi se non provi ad esempio a farli tu da solo e poi magari a confrontarlo con la soluzione non ha senso neanche stare lì a studiarsi la teoria.
Discorso interessantissimo, spesso sottovalutato e sottostimato, secondo la mia visione delle cose che oggi sembra proprio non essere più apprezzata. Partendo dall’assunto di Confucio, che, secondo me, vale per tutte le discipline tecniche, che recita “Se ascolto dimentico, se vedo ricordo, se faccio capisco.” e al di là della necessaria preparazione teorica (perché succede e si verifica un dato evento, o il comportamento di un dato componente al variare dei parametri) è necessario un approccio diverso nella progettazione che un tempo era basilare per la preparazione di progettisti e tecnici, nonchè di operai specializzati, al dì là dei simulatori che oggi sono strumenti validi per avere un primo riscontro sulla progettazione di apparecchiature o di strumenti. L’operaio sapeva come si comportava un dato componente nella realtà non conoscendone i motivi, il tecnico specializzato sapeva come si comportava un componente in via teorica, conoscendone le caratteristiche relative al componente, il progettista vero, ovvero quello che ha sperimentato sul campo, le conosce entrambe, avendo non solo simulato il comportamento, ma sperimentato sul campo ciò che in teoria aveva dimostrato. Non per nulla Jobs realizzò il suo Apple I costruendolo fisicamente. Oggi, si pensa che la realizzazione pratica non sia necessaria e non sia indispensabile per formare sia i tecnici che i progettisti, infatti, nel mondo dell’istruzione e della ricerca si è teso in tutti questi anni eliminare o ridurre in modo sostanzioso l’approccio verso le materie tecniche alla sola conoscenza teorica eliminando via via l’approccio pratico inserendo nuovi saperi che solitamente disorientano l’utenza e spesse volte tendono a far perdere la visione tecnica che dovrebbe avere un tecnico o un progettista sulla realizzazione di un progetto. Invece di avvicinarsi verso la realtà si ci allontana facendo si che una volta messi di fronte a qualcosa da progettare si tende a cercarla in rete per copiarla, sfruttando, quindi, poco o pochissimo i propri saperi poichè slegati dalla realtà. La cosa più grave di questo modus operandi è che ciò viene propagandato dall’alto, in modo tale da poter risparmiare sull’uso delle attrezzature e dei materiali di consumo, escludendo di fatto coloro che hanno operato tutta una vita oltre i saperi teorici.
Ciao Zio80 perchè dici che ho una passione verace?
Buongiorno a tutti Voi,
Come mostrato nell’esempio e’ corretto dire che ai capi di una resistenza attraversata da una corrente di valore noto, e’ presente una tensione pari alla resistenza per la corrente.
Nell’esempio se la corrente nota e’ di un milliamper e la resistenza da misurare di
qualche milliohm, la tensione sarà dell’ordine dei microvolt.
tensione molto difficile da leggere con un multimetro con scala volt.
Saluti Giacomo Barresi
di seguito riportato quanto scritto nell’articolo.
Supponiamo di trovarci nel nostro laboratorio e di di dover fare la misura di una resistenza degli ordini dei milliohm, ad esempio quella di una induttanza autocostruita, e di avere a disposizione solo un multimetro con una risoluzione non superiore alle decine di ohm. Cercando tra le nostre nozioni di base ci ricordiamo la legge fondamentale di Ohm che, come sappiamo, può essere scritta come V=RI. La resistenza dunque è pari a R=V/I, decidiamo allora di utilizzare questa forma della magica legge per sviluppare il nostro progetto. Se riuscissimo ad imprimere alla nostra resistenza una corrente di valore noto e pari ad esempio ad 1mA, mediante il nostro multimetro potremmo ottenere il valore della resistenza semplicemente misurando la tensione, utilizzando la scala di misura delle decine di volt. Infatti a questo punto il valore della resistenza sarebbe pari a R=Vx1000 e quindi R (in milliohm) = V.
Questo è l’effetto della progettazione con l’ausilio dei soli simulatori, ben 260.000 mila auto richiamate solo in Italia… la sicurezza ovviamente è un’optional e la morte di qualcuno è solo fatalità.
http://www.alvolante.it/news/toyota_richiamo-171886
Peccato che non si va molto nel dettaglio del problema legato all’abs… sarei curioso..!
Se ne sai qualcosa in più..spara pure!
dell’abs erano legati al mancato riconoscimento da parte della centralina dello stato dei sensori, per cui hanno dovuto riprogrammare la centralina con valori diversi sullo stato aperto/chiuso, e non è da poco, considerando che si tratta di un dispositivo di sicurezza.
Non hai tutti i torti, ma per quello che so, in Italia, devi saper fare un po’ di tutto, è l’azienda che te lo chiede, diversamente dagli americani con cui ho avuto da fare, che lavorano, come dire, a strati, il tizio è specializzato in quella data cosa e non fa altro, e ancor di più, mentre l’italiano si adatta alle situazioni di emergenza, l’americano non si muove se non ha tutto il necessario per fronteggiare l’emergenza o anche l’ordinario.
Probabilmente i tedeschi utilizzano la manovalanza italiana o turca per ammortizzare i costi di un impiegato teutonico.
ciao Zio 80 ancora una volta resto di stucco innanzi la tua esperienza globale .. mi verrebbe da chiederti dove lavori e che mestiere fai 🙂 (risp pure se ti va 😉 )..
ad ogni modo ti do ragione soprattutto quando dici : (quoto)
“D’ altra parte i commerciali, sono una massa di bugiardi , capaci, grazie alla loro preparazione emotiva, di falsificare ciò che vendono , rendendo oro lo sterco e diffamando i prodotti eccellenti altrui.”
Anche a me hanno proposto diverse volte dei contratti da “commerciale”…ma credimi dopo aver studiato 5 anni e passa di microelettronica passati a progettare e tirar fuori specifiche.. non mi va di fare quel lavoro..che come tu sottolinei è spesso e volentieri “sporco” (senza troppo generalizzare…)..anzi vorrei chiederti cosa ne pensi.. ti racconto un pò la mia esperienza brevissima:
Ho iniziato come consulente IT presso un’azienda di milano e lavoro però da cliente in un’azienda prestigiosa di telecom. che mi ha messo praticamente a fare il programmatore… dopo poco (circa 3 mesi) che ho capito che in realtà se fai driver e firmware nn vedi un circuito (si lo sò dovevo capirlo anche prima..ma speravo di poter passare stesso all’interno a fare qualcosina di pià hw…ma niente 🙁
Ora fortunatamente sono riuscito a farmi assumere da un azienda che fa solo prog. microelettronica e quindi passerò a fare questo spero il più presto possibile…
Cosa ne pensi…oggi in italia si fa ancora strada “progettando” oppure bisogna fare il lavoro sporco dei consulenti/commerciali…e nn dirmi che la verità sta nel mezzo 🙂
grazie per il consiglio e il tempo…ciao
cavolo…certo che non è poco…detto cosi sembra una cosa da poco ossia..della serie..”ma come si fa a sbagliare una cosa del genere! ” ma immagino sia un pò piu complicata la cosa e magari i test che hanno fatto nn erano “sufficientemente affidabili o esaustivi”…
Insommma vogliono la pappa pronta. Se si sono fermati davanti l’incognita della resistenza, non riesco ad immaginare come dovevano comportarsi se l’incognita era il valore dell’induttanza stessa, e a loro disposizione c’èra un generatore di segnale BF, un multimetro e un po di condensatori di vario valore. Ops ho letto che stai preparando un articolo sui datasheet, anche io, domani dovrebbe essere publicato sul mio blog, dagli uno sguardo.
Io ricordo che un tempo l’italia era un grande produttore di tecnologia. Molte aziende del storiche del settore hanno chiso o hanno ridotto al minimo l’organico lasciando a spasso tanta gente. Un tempo il prodotto Made in Italy era sinonimo di qualità quasi in ogni settore. Oggi vi posso portare la mia testimonianza tra due marche elettrodomestici presenti un tutte le case. La lavatrice, si proprio quella vorrei fare il nome di una marca italiana che ha acquisito molte delle vecchie gloriose aziende e le ha ridotte a produrre spazzatura. Purtroppo il merlo mi dice che è meglio stare zitti(chissa se si è capito). L’altra marca invece lo faccio il nome perchè è proprio un piacere smontare una LG predere in mano la scheda e costatare la qualità del progetto. Alimentazione SPMS, doppio filtro LC a componenti separati di qualita, drive brushless, protezione IP66. Peccato che ancora non mi sia capitata una LG da analizzare in quanto ci dovrebbero essere dei sensori tipo accelerometri o altro se ne sapete parlare magari apro un post sul forum.
Ciao.