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Grove Zero STEM (Science, Technology, Engineering and Mathematics) starter kit egrave; un sistema modulare dedicato ai ragazzi (e non solo) che vogliono incrementare la conoscenza in campo scientifico e tecnologico. Zero indica la semplicitagrave; drsquo;uso e lrsquo;orientamentodel progetto proprio achi comincia da zero.
Il kit egrave; composto da una main board e da una serie di schede satelliti con varie funzioni.
La board base utilizza un microcontrollore Atmel SAMD21G18 ed egrave; il cuore di tutto il sistema; le schede satelliti sono dedicate alla sensoristica, interfacce di I/O, link wireless, display e via di seguito, specializzate per variutilizzi (automazione, domotica, strumentazione,robotica ecc.).
Lo starter kit egrave; caratterizzato dalla semplicitagrave;di assemblaggio e interconnessione ottenuta dallapresenza sui due lati di ciascunaboard di un connettore magnetico che rende semplicissimo creare la propria applicazione e il proprio progetto.
Attraverso lacombinazione dei moduli chehanno differenti funzionalitagrave;,chiunque, anche i ragazzi dellescuole di ogni grado possonocreare i loro progetti facilmentee rapidamente.
Le board sono contrassegnateda un codice a colori e sono state specificamenteprogettate e realizzate secondo il programmaSTEM.
Per la programmazione egrave; possibile utilizzare diversi linguaggi come ModuleMatcher, Microsoft MakeCodee JavaScript (vedere in fondo a questa scheda, sezione Documentazione e link utili).
Manuale in inglese.
La confezione comprende: il modulo Mainboard, Light Sensor, Sound Sensor, LED Matrix, Buzzer, Power, 9-DOF e Twin Button, portapila per 2 batterie da 1,5 V tipo AAA (non comprese), cavetto USB, 5 cavetti di connessione con connettore, viti, un certonumero di cartoncini pre-tagliaticon cui realizzare varie sagomerappresentative di altrettanteapplicazioni dimostrative, manuale illustrato.
IlGrove Zero Starter Kit egrave; il prodotto base della serie Grove Zeroe include una scheda madre(scheda madre a microcontrollore+ USB) e 8 moduli con funzionifondamentali per lo sviluppo dimolti progetti, ossia:
bull; scheda alimentazione con caricabatteria;
bull; modulo captazione audio(Sound Sensor);
bull; modulo cicalino (Buzzer);
bull; sensore di temperatura (TemperatureSensor);
bull; modulo pulsanti (Twin Button);
bull; sensore di luce (Light Sensor);
bull; IMU 9 assi (9-Dof);
bull; modulo display a matrice diLED (LED Matrix).
La motherboard egrave; basata suun microcontrollore AtmelATSAMD21 edispone di unsuo firmware base per eseguire immediatamente delledemo per i moduli che verranno collegati. Tutti i moduli sono plug amp; play:egrave; sufficiente ldquo;attaccarerdquo; un modulo permandare in esecuzione la routine dimostrativa del suo funzionamento. Utilizziamo il termineattaccare, percheacute; il bello delleschede appartenenti al kit egrave; cheognuna ha sui lati un connettoremagnetico a 11 contatti a lamellamolleggiati, quindi il collegamentosi realizza avvicinando imoduli tra loro e lasciando che lecalamite (disposte con i poli norde sud opportunamente orientati)li attirino facendo entrare in contattoi moduli e stabilizzando laconnessione; la corrispondenzatra i contatti egrave; assicurata da unaspina e una cava (di forma triangolare) poste ai lati dei connettori.
I contatti sono disposti su trefacce di ciascun connettore, valea dire allrsquo;esterno, sopra e sotto:questo permette di connettere imoduli tra loro sia lateralmente,in catena, sia uno sopra allrsquo;altro.Tale possibilitagrave; permettedi adattare la disposizione alleesigenze applicative e alla formadel dispositivo in cui lrsquo;elettronicaandragrave; introdotta. A tale riguardova detto che nel kit, in virtugrave; dellanatura prettamente didattica delGrove Zero, si trova un certonumero di cartoncini pre-tagliaticon cui realizzare v05 05 nß Plß ˜5 P5 @ P5 one del modulomotherboard avviene tramiteconnessione al PC implementatadallrsquo;interfaccia USB interna almicrocontrollore, cui si accede daun connettore microUSB.
La scheda egrave; contraddistinta dalcolore rosso.
Se applichiamo unadelle 8 schede alla motherboard,viene eseguita dopo pochiistanti la demo corrispondente:per esempio se connettiamo ilBuzzer va in esecuzione una notaacustica, mentre se connettiamoil modulo display appaiono accesitutti i LED. Seapplichiamola scheda con il microfono e il display, i LEDformeranno una barra estesa pertutta la larghezza, che si alzeragrave; infunzione dellrsquo;intensitagrave; del suono captato.
I Moduli
MODULO ALIMENTAZIONE:Si tratta di una board contenenteil regolatore che fornisce latensione stabilizzata alle altre schede tramite lrsquo;apposita coppia di connettori magnetici;parliamo dei 3,3 volt concui funzionano tutte le schedecollegate al sistema, compresala motherboard.
Il modulo, contraddistinto dalPCB di colore verde, ospitaanche un regolatore di carica persingola cella Li-ion, la quale sicollega a un apposito connettoreminiatura bipolare maschio; unconnettore analogo permette dialimentare il modulo tramiteun portapile per due ministilo (formato AAA) e un microUSBconsente di alimentare il tutto,in alternativa alle pile, con unalimentatore da telefonino oqualsiasi apparecchio in grado dierogare i 5 volt su una porta USB. Quando lrsquo;alimentazione pervienedal microUSB, entra in funzioneil regolatore di carica per la cellaLi-ion.
MODULI AUDIO:Il modulo audio(Sound Sensor) egrave; basato su unmicrofono a capsula electret,collegato allrsquo;ingresso di unostadio amplificatore ad operazionale,oltre che a una rete dipolarizzazione indispensabilea farlo funzionare. La sua scheda egrave; blu.
La schedaBuzzer pilota il cicalino tramiteun transistor ed egrave; di colore bianco.
SCHEDA DISPLAY:Questo modulo ospita una matrice di 5x6LED RGB SMD che puograve;essere utilizzata per mostrarecaratteri alfanumerici,ovvero come insieme dibarre tipo analizzatore di spettro,level-meter (nel caso dellrsquo;utilizzocombinato con il modulo SoundSensor) o altro di simile. Se sicollega il modulo TemperatureSensor, ad esempio, mostra latemperatura rilevata da esso.Il modulo LED Matrix ha il circuitostampato di colore bianco.
MODULO PULSANTI:Tra le schede di espansione dellaserie Grove Zero troviamo ancheun semplicissimo modulo TwinButton, che monta due pulsanti dautilizzare per varie applicazioni:ad esempio come UP e DOWNnellrsquo;impostazione di un valore ditemperatura (in abbinamento almodulo Temperature Sensor) odi un valore in un contatore cheal termine del conteggio fa suonareil cicalino, come controllo divolume o come consenso ad alcunerichieste proposte dal moduloLED Matrix. Il modulo Twin Button egrave; lrsquo;unicodel kit Grove Zero ad averedimensioni differenti, infatti perrendere agevole lrsquo;accesso ai pulsanti,egrave; piugrave; largo degli altri. Il suocolore egrave; blu.
TEMPERATURE SENSOR:Basato su un LM75A della NXP, questo moduloconsente di rilevare la temperaturanellrsquo;ambiente entro un range tra -55deg;C e +125deg;C, con unatolleranza di ben 0,125deg;C.
Ilsensore dispone anche di unrsquo;uscitaopen-drain (OS) che si attivaquando la temperatura eccede ilimiti impostati.Lrsquo;integrato supporta due modalitagrave;di funzionamento: quella acomparatore con isteresi (utileappunto per realizzare termostatistand-alone) e quella che generaun interrupt in caso di superamentodi una soglia. Il colore della board egrave; blu.
LIGHT SENSOR:Il modulo sensore di luce egrave; basato suun TSL2561 della TAOS: sitratta di un light-to-digital converter chetrasforma lrsquo;intensitagrave; della lucein dati digitali. Diversamentedai tradizionali sensori analogicidi luminositagrave;, questo modulopermette di selezionare lo spettrodi luce da rilevare, giaccheacute; egrave;composto da due diversi fotodiodi; egrave; cosigrave; possibile scegliere tracampo infrarosso, intero spettroe luce visibile. Egrave;prevista anche una funzione diinterrupt programmabile conimpostazioni di soglia superiori einferiori defi nite dallrsquo;utente. Il colore della board egrave; blu.
MODULO IMU 9 ASSI:Lrsquo;ultima scheda del kit egrave; lacosiddetta 9-Dof ed ha il circuitostampato di colore bianco; sitratta di una piattaforma inerziale(Inertial Measuring Unit)basata su un accelerometro, ungiroscopio e un magnetometro,che insieme forniscono informazionisul movimento in ben 9 assi (3 per lrsquo;accelerometro, tre peril giroscopio e altrettanti per ilmagnetometro).
Lrsquo;uscita digitale relativa algiroscopio a 3 assi puograve; essereprogrammata per spaziare in 4gamme di velocitagrave; angolare: plusmn;250,plusmn;500, plusmn;1.000 e plusmn;2.000 deg;/secondo;quella dellrsquo;accelerometro a treassi puograve; essere impostata nellegamme plusmn;2g, plusmn;4g, plusmn;8g e plusmn;16g.Invece lrsquo;uscita del magnetometroegrave; fi ssa e fornisce indicazioni nelrange plusmn;4.800 mu;T. La tecnologia Digital MotionProcessing (DMP) supporta ilrilevamento avanzato del movimento,che consente ad esempiodi rilevare le gesture.
Programmazione di Grove Zero
La motherboard si programmain un ambiente grafico specifico,anzi, con piugrave; ambienti: ilsoftware Module Matcher (siesegue off-line) e consigliato aiprincipianti; il Make Code (on-line) segiagrave; si hanno basi di programmazione e il Module Matcher, unlinguaggio visuale semplicissimoe indicato per gli studenti,anche molto giovani.
Riportiamo i semplici passaggi per iniziare a programmare ad esempio con Module Matcher.
Per eseguire Module Matcheroccorre innanzitutto installarei driver Grove Zero. Scompattate ilfile, cercate module_matcher.exe e fatevi doppio clic: ilprogramma verragrave; avviato emostreragrave; la schermata di avvio. Da qui siinizia a lavorare, per esempiofacendo clic su ldquo;Click to addInput Modulerdquo; e scegliendo,nel riquadro che conterragrave; ilprogramma, il modulo da utilizzare.
A questo punto potrete configurareil blocco inseritoattraverso le caselle di impostazioneche appariranno sottodi esso. Potete chiaramenteaggiungere piugrave; moduli percostruire sistemi con piugrave; inpute piugrave; uscite. Per esempio nella figura seguentevedete la costruzionee configurazione di un sistemacon modulo pulsanti LEDmatrix, dove quando il pulsanteB viene premuto il displayvisualizza il carattere X per1.000 millisecondi. Facendo clicsul pulsante ldquo;Matchrdquo;, quandoappare ldquo;match completerdquo; lamotherboard ha ricevuto ilprogramma con successo.
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