Come cambia l’Elettronica

Dal Transistore, al Microprocessore, a Arduino e Raspberry.

 

Anche l’Elettronica, una disciplina fino a pochissimi anni orsono considerata futuristica, ed oggi ormai divenuta indispensabile nella vita quotidiana di ognuno di noi, sta vivendo un momento di profondo rinnovamento.

rsz_b-Questa metamorfosi che si sta delineando è destinata a modificare profondamente la vita di tutti noi.

Vediamo quindi, se ci è possibile, di ripercorrere le tappe trascorse e di aggiornarci con quelle imminenti, in modo da non restare esclusi da questa evoluzione epocale.

Iniziamo facendo un po’ di storia dell’Elettronica, a grandissime linee ed in estrema sintesi, per focalizzarne gli aspetti filosofici principali e di fondo.

L’Elettronica nasce, di fatto, nel momento in cui la gestione dell’Elettricità passa ad una fase più specifica nella trattazione di strumenti e nella costruzione di prodotti che si avvalgono di una significativa miniaturizzazione, nonchè del controllo più particolareggiato del flusso degli elettroni.

La consacrazione definitiva nella differenzazione dall’Elettrotecnica si ha con la nascita del Transistore, un componente rivoluzionario, perchè sfruttando le proprietà dei materiali semiconduttori come il Silicio, rimpiazzano e sotto alcuni aspetti migliorano le prestazioni delle Valvole (che a dire il vero possono essere annoverate anch’esse tra i componenti elettronici), ma, fattore fondamentale, con una dimensione almeno 20/30 volte inferiore.

Questa scoperta segnò il via di una corsa forsennata alla miniaturizzazione e la nascita di infiniti apparecchi che sono oggi i precursori di quelli che usiamo quotidianamente.

Il passo successivo fu rappresentato dalla nascita dei circuiti integrati, overo prima decine, poi migliaia e oggi addirittura miliardi di transistori inseriti in un unico involucro di pochi millimetri quadrati.

L’utilizzo di questi nuovi componenti, uniti a resistori, mini-condensatori, diodi, ecc., aprì una prima fase dello sviluppo dell’Elettronica, aperta anche ai semplici hobbisti, i quali potevano progettare, montare e poi utilizzare strumenti e apparecchi a loro piacimento e per loro uso personale, o, successivamente, addirittura commerciale.

Fino a pochissimi anni orsono, questa era la situazione, e sembrava ormai consolidata, attraverso numerose distribuzioni di Kit, ovvero scatole di montaggio, per tutte le esigenze, e adatte a eventuali modifiche.

All’improvviso, però, si aprì, quasi in sordina, una nuova stagione, che di fatto lasciò fuori gioco molti tecnici o hobbisti, che non vollero aggiornarsi: l’avvento dei Microprocessori.

Si tratta, come sappiamo, di particolari circuiti integrati che hanno la particolarità di disporre di una memoria programmabile, riscrivibile, e che si mantiene attiva anche in mancanza di alimentazione.

Con questo sistema, attraverso circuiti appositamente studiati, l’utente può inserire dei veri e propri programmi, in linguaggio appropriato, in modo da detrminare il comportamento del componente.

Lo sviluppo e l’utilizzo dei microprocessori fu diffuso in particolare in un’occasione non propriamente ortodossa, ovvero la programmazione fraudolenta, con i codici appropriati, di circuiti stampati che sostituivano le schede delle maggiori pay-TV dell’epoca.

Gli utenti si dotarono di queste schede, che altro non erano che circuiti stampati predisposti a entrare nelle slot dei decoder che alloggiavano anche un hardware programmatore, di un programma per PC atto alla programmazione, e assistevano “a sbafo” e in lesione ai regolamenti, alle trasmissioni codificate.

Successivamente le pay-TV si dotarono di un sistema di decodifica a ciclo continuo rendendo scomodo l’uso di questi circuiti.

Questo per sottolineare la potenzialità enorme di questi attuatori.

Oggi la programmazione di microprocessori PIC è particolarmente sviluppata e tocca ogni ambito di utilizzo in cui l’Elettronica può essere utile, e perciò praticamente ogni campo dello scibile umano.

Ma questa non fu la frontiera.

È ormai consolidato uno step successivo e veramente entusiasmante dell’Elettronica.

Qualche anno orsono un gruppo di Ingegneri Italiani e stranieri che lavoravano a Ivrea, e che erano soliti riunirsi ad un bar nella loro zona di lavoro, chiamato Arduino, si incontravano nelle pause di lavoro e decisero di dar vita a un sistema open-source che prese il nome proprio dal bar.

Con Arduino la filosofia dell’Elettronica ha subito un mutamento irreversibile e di eccezionale portata.

Attraverso questa scheda, ogni utilizzatore può programmare in modo totale i propri circuiti, modificandone i comportamenti, anche di 360°, senza nulla variare dell’hardware.

Facciamo un esempio molto semplice ma emblematico: se controlliamo con Arduino un nostro banale circuito per l’accensione di un led, possiamo fare in modo, a nostro piacimento, e variando unicamente il programma impartito a Arduino, che il led si accenda dopo la pressione di un pulsante e rimanga acceso, oppure che lo stesso led si accenda con la pressione ma lampeggi, oppore che rimanga acceso fino alla pressione successiva, oppure che resti attivo solo finchè il pulsante è meccanicamente premuto, o quant’altro ci venga in mente di fare.

Prima di Arduino, ognuna di queste funzioni si poteva ottenere esclusivamente cambiando i componenti del circuito e modificandone la progettazione, con l’implicazione di nuovi calcoli per l’uso dei componenti appropriati.

Ovviamente l’uso di Arduino è particolarmente utile in circuiti molto più sofisticati, aprendo scenari infiniti e un universo di possibilità.

Ad Arduino si è affiancato un altro sistema che sta rapidamente prendendo piede: Raspberry.

Nato in Gran Bretagna, questa mother-board, è veramente miniaturizzata, raggiungendo delle dimensioni simili a Arduino e che la alloggerebbe quasi in un pacchetto di sigarette. Ciò nonostante si tratta di un vero computer con tutti i crismi e le caratteristiche.

Collegandolo infatti a una tastiera e ad un mouse tramite USB, e ad un monitor o TV attraverso l’uscita HDMI, Raspberry assolve le funzioni di un PC … che si può conservare in un taschino.

Anche se apparentemente non sembra, Arduino e Raspberry non sono in competizione, ma al contrario assolutamente complementari.

Il primo si occupa meglio della costruzione dell’Hardware, il secondo si dedica maggiormente alla gestione.

Sono nate infatti numerosissime interfacce che uniscono i due progetti, facilitate molto dalla natura open-source di Arduino.

La vera rivoluzione, infatti, è da cercare nel fatto che chiunque, pur potendo acquistare Arduino a un prezzo veramente basso, potrebbe e può costruirselo.

Tutta la documentazione è infatti di pubblico dominio, come i datasheet, i circuiti e tutto quanto orbita attorno al pianeta Arduino.

La prova della assoluta utilità di questi sistemi viene data dal numero di progetti che inondano letteralmente la rete: si può veramente trovare di tutto.

Personalmente sto studiando, attraverso Raspberry, un sistema di controllo inerente l’Orologeria, ed uno di computer-vision, quella disciplina che si sforza di implementare il nostro senso visivo con il computer, allo scopo di creare un sussidio che determini le gradazioni del bianco dei diamanti.

Questi sistemi di lettura del colore in Gemmologia esistono già, ma hanno dei prezzi esorbitanti dovuti alla complessità di sensori e circuiti. Con Raspberry e una comune (quasi) camera digitale, il tutto può essere verosimilmente realizzato contenendo i costi in un paio di centinaia di Euro.

E se non è rivoluzione questa …

 

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