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GPS Tracker
Mappatura percorso con Arduino GPS
IPSIA GPS Tracker
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Arduino è un sistema (framework) open source che permette la prototipazione rapida e l'apprendimento veloce dei principi fondamentali dell'elettronica e della programmazione.
È composto da una piattaforma hardware per il physical computing sviluppata presso l'Interaction Design Institute, un istituto di formazione post-dottorale con sede a Ivrea, fondato da Olivetti e Telecom Italia. Il nome della scheda deriva da quello di un bar di Ivrea (che richiama a sua volta il nome di Arduino d'Ivrea, Re d'Italia nel 1002) frequentato da alcuni dei fondatori del progetto.
Questa si basa su un circuito stampato che integra un microcontrollore con pin connessi alle porte I/O, un regolatore di tensione e un'interfaccia USB che permette la comunicazione con il computer.
A questo hardware viene affiancato un ambiente di sviluppo integrato (IDE) multipiattaforma (Linux, Apple Macintosh e Windows). Questo software permette di scrivere programmi (sketch ) con un linguaggio semplice e intuitivo derivato da C/C++ chiamato Wiring.
La piattaforma hardware Arduino è distribuita in versione pre-assemblata, acquistabile in internet o in negozi specializzati. La particolarità del progetto è che le informazioni sull'hardware e soprattutto i progetti sono disponibili per chiunque: si tratta quindi di un hardware open source, distribuito nei termini della licenza Creative Commons Attribution-ShareAlike 2.5. In questo modo, chi lo desideri può legalmente auto-costruirsi un clone di Arduino o derivarne una versione modificata, scaricando gratuitamente lo schema elettrico e l'elenco dei componenti elettronici necessari.
Questa possibilità ha consentito lo sviluppo di prodotti Arduino compatibili da parte di piccole e medie aziende in tutto il mondo, e infatti oggi è possibile scegliere tra un'enorme quantità di schede Arduino compatibili.
Ciò che accomuna questi prodotti inerenti elettronica sperimentale e sviluppo è il codice sorgente per l'ambiente di sviluppo integrato e la libreria residente che sono resi disponibili, e concessi in uso, secondo i termini legali di una licenza libera, GPLv2.
Grazie alla base software comune, ideata dai creatori del progetto, per la comunità Arduino è stato possibile sviluppare programmi per connettere a questo hardware più o meno qualsiasi oggetto elettronico, computer, sensori, display o attuatori.
Dopo anni di sperimentazione è oggi possibile fruire di un database di informazioni vastissimo.
Il team di Arduino è composto da Massimo Banzi, David Cuartielles, Tom Igoe, Gianluca Martino, e David Mellis. Il progetto prese avvio in Italia a Ivrea nel 2005, con lo scopo di rendere disponibile, a progetti di Interaction design realizzati da studenti, un dispositivo per il controllo che fosse più economico rispetto ai sistemi di prototipazione allora disponibili.
I progettisti riuscirono a creare una piattaforma di semplice utilizzo ma che, al tempo stesso, permetteva una significativa riduzione dei costi rispetto ad altri prodotti disponibili sul mercato. A ottobre 2012 in tutto il mondo erano già stati venduti più di 100.000 esemplari di Arduino.
L'hardware originale Arduino è interamente realizzato in Italia dalla Smart Projects, mentre i cloni della scheda possono essere realizzati da chiunque in qualsiasi parte del mondo.
Una scheda Arduino tipica consiste in un microcontroller a 8-bit AVR prodotto dalla Atmel, con l'aggiunta di componenti complementari per facilitarne l'incorporazione in altri circuiti. In queste schede sono usati chip della serie megaAVR - nello specifico i modelli ATmega8, ATmega168, ATmega328, ATmega1280 e ATmega2560.
Molte schede includono un regolatore lineare di tensione a 5 volt e un oscillatore a cristallo a 16 MHz, sebbene alcune implementazioni, come ad esempio la piccola LilyPad, abbiano un clock di 8 MHz e facciano a meno dello stabilizzatore di tensione.
Il microcontrollore della scheda è pre-programmato con un bootloader che semplifica il caricamento dei programmi sulla memoria flash incorporata nel chip (Tipo il BIOS del PC). Le versioni attuali di Arduino sono gestite via USB: la versione Uno, utilizza un microcontrollore Atmega8U2 programmato come convertitore USB-seriale mentre le precedenti versioni usavano chip adattatori USB-seriale. Alcune varianti, come la Arduino Mini e la versione non ufficiale Boarduino, usano una scheda o un cavo adattatore USB-seriale staccabile.
Per implementare il comportamento interattivo, Arduino è fornito di funzionalità di Input/Output (I/O), grazie alle quali esso riceve i segnali raccolti da sensori esterni, tramite un programma memorizzato nel microcontrollore è in grado di pilotare dispositivi esterni (attuatori).
A tale scopo, Arduino è dotato di connettori di Input/Output collocati sulla parte superiore della scheda, mediante connettori femmina da 0,1". La direzione di funzionamento, I/O, è decisa dallo sketch programmato sull'IDE.
Inoltre, sono disponibili commercialmente molte schede applicative plug-in, note come "shields".
Alcuni canali I/O possono produrre segnali Pulse-width modulation (PWM). Attraverso i segnali PWM è possibile, ad esempio, regolare l'intensità di luminosità di un LED o la velocità di rotazione di un motorino elettrico.
Il sistema è in grado di acquisire segnali analogici, sono presenti pin dedicati (collegati ad un convertitore A/D a 10 bit), i valori di tensione letti da sensori esterni (range: 0V 5V), sono convertiti in 1024 livelli discreti (da 0 a 1023).
I connettori dedicati ai segnali analogici possono essere riprogrammati (sempre dal codice dello sketch sull'IDE) per funzionare come normali entrate/uscite digitali.
L'alimentazione della scheda può avvenire attraverso la porta USB del computer, o attraverso la maggior parte degli alimentatori USB, oppure attraverso un adattatore in corrente continua a 9 volt, con connettore cilindrico (diametro 2,1 mm e positivo centrale). In quest'ultimo caso, la scheda commuta automaticamente sull'alimentazione esterna quando il connettore dell'alimentatore esterno è inserito, mentre commuta autonomamente sull'alimentazione USB in caso di disconnessione del connettore. Alcune versioni meno recenti, necessitano di essere commutate a mano, azionando uno switch ubicato tra la porta USB e l'ingresso dell'alimentazione esterna.
Approfondimento Sistema di sviluppo Arduino
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Le classi 4A IPAI (A.S. 2013-2014), 5A TIEN (A.S. 2013-2014) e 5A IPAI (2014-2015), coordinate dal prof. Franco Tufoni, hanno progettato e realizzato un GPS Tracker in grado di mappare i dati geografici (longitudine, latitudine, altitudine, ecc..) di un percorso escursionistico montano.
Il sistema è stato collaudato e testato con successo dalle classi su un percorso di 12 km a Colle San Marco.
Nell'Anno Scolastico in corso (2014-2015) il gruppo di lavoro formato da: Haxhiu Indrit, Zaporojanu Costantin e Mattioli Simone ha rielaborato il progetto e archiviato tutte le informazioni su questo sito Internet.
Il progetto è basato sul sistema di sviluppo Arduino ed integrato con componenti di recupero.
L'immagine riporta in sintesi gli elementi essenziali del progetto
Tra i componenti principali utilizzati troviamo: Arduino Uno, ricevitore GPS, Display LCD e memoria SD.
Il test è stato effettuato con successo il 12 maggio 2014 con partenza da Piagge di Ascoli Piceno e sviluppato all’interno del bosco toccando i fondamentali punti storico-culturali (Chiesa San Bartolomeo di Piagge, vista Eremo di San Giorgio e Castel Trosino, passo fonte del lupo, rifugio Paci, bosco dell’Impero, piano di San Marco, vecchia Mulattiera, eremo di San Marco, vecchia fornace, dito del diavolo, monastero di San Lorenzo, grotta del Beato Corrado e sacrario dei partigiani).
Durante il percorso, di 12 km, su un dislivello di 500 m e in circa 5 ore di cammino il GPS Tracker ha acquisito, elaborato e memorizzato sulla SD 3600 punti, uno ogni 5 secondi. I dati acquisiti sono stati inseriti su Google Earth e Google Maps per la ricostruzione grafica del percorso e confrontati con la mappa satellitare, si è riscontrata una grande precisione (dell’ordine del metro), precisione simile ad un GPS professionale. Nella Photo Gallery sono riportate tutte le fasi del progetto, dall'assemblaggio al collaudo.
Al progetto è stata data anche una forma multidisciplinare, è stata effettuata una sosta nei luoghi sopra indicati ed oltre alla memorizzazione dei dati tecnici, alcuni alunni hanno illustrato alle classi dati storico-culturali.
In conclusione possiamo dire che l'esperienza per gli allievi è stata formativa e costruttiva, attinente al programma scolastico ed ha consentito di trascorrere una giornata a contatto con la natura e conoscere alcuni luoghi dimenticati del territorio.
Classes 4 IPAI (school year 2013-2014), 5 A TIEN (school year 2013-2014) and 5A IPAI (school year 2014-2015), coordinated by their Electronics teacher, Mr Franco Tufoni, have designed and built a GPS Tracker that can map the geographical data (longitude, latitude, altitude, etc…) of a mountain hiking trail.
The system has been tried and successfully tested by the classes on a route of 12 Km on Colle San Marco.
In the current school year a work group, made up by Haxhiu Indrit, Zaporojanu Costantin e Mattioli Simone, has revised the project and stored all the information on this website.
The project is based on the Arduino developing system and integrated with components of recovery.
The image shows a summary of the essential elements of the project.
The main instruments used are: Arduino Uno, GPS receiver, LCD display and SD memory card.
The test was successfully carried out on May 12th , 2014 starting from Piagge of Ascoli Piceno, and developed within the woods touching the fundamental historical and cultural points (St. Bartolomeo Church of Piagge, San Giorgio and Castel Trosino, the Source of the Wolf pass, the Paci Shelter, the San Marco plain, the old Mule, the Hermitage of San Marco, the old Furnace, the Finger of the devil, the monastery of San Lorenzo, the cave of Blessed Corrado and the Shrine of the Partisans).
Along the way, 12 Km long, on a height difference of 500 m and in about 5 hours walk, the GPS Tracker has acquired, processed and stored on the SD card 3600 points, one every 5 seconds.
The acquired data were included on Google Earth and Google Maps for the graphic reconstruction of the route and, compared with the map, there has been a great precision (of the order of a meter), exactly like a professional GPS. The Photo Gallery shows all the project phases, from assembly to testing.
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Le classi 4A IPAI (A.S. 2013-2014), 5A TIEN (A.S. 2013-2014) e 5A IPAI (2014-2015), coordinate dal prof. Franco Tufoni, hanno progettato e realizzato un GPS Tracker in grado di mappare i dati geografici (longitudine, latitudine, altitudine, ecc..) di un percorso escursionistico montano. |
Classes 4 IPAI (school year 2013-2014), 5 A TIEN (school year 2013-2014) and 5A IPAI (school year 2014-2015), coordinated by their Electronics teacher, Mr Franco Tufoni, have designed and built a GPS Tracker that can map the geographical data (longitude, latitude, altitude, etc…) of a mountain hiking trail. |
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Il progetto è basato sul sistema di sviluppo Arduino ed integrato con componenti di recupero. Tra i componenti principali utilizzati troviamo: Arduino Uno, ricevitore GPS, Display LCD e memoria SD. Il test è stato effettuato con successo il 12 maggio 2014 con partenza da Piagge di Ascoli Piceno e sviluppato all’interno del bosco toccando i fondamentali punti storico-culturali (Chiesa San Bartolomeo di Piagge, vista Eremo di San Giorgio e Castel Trosino, passo fonte del lupo, rifugio Paci, bosco dell’Impero, piano di San Marco, vecchia Mulattiera, eremo di San Marco, vecchia fornace, dito del diavolo, monastero di San Lorenzo, grotta del Beato Corrado e sacrario dei partigiani). Durante il percorso, di 12 km, su un dislivello di 500 m e in circa 5 ore di cammino il GPS Tracker ha acquisito, elaborato e memorizzato sulla SD 3600 punti, uno ogni 5 secondi. I dati acquisiti sono stati inseriti su Google Earth e Google Maps per la ricostruzione grafica del percorso e confrontati con la mappa satellitare, si è riscontrata una grande precisione (dell’ordine del metro), precisione simile ad un GPS professionale. Nella Photo Gallery sono riportate tutte le fasi del progetto, dall'assemblaggio al collaudo.
Al progetto è stata data anche una forma multidisciplinare, è stata effettuata una sosta nei luoghi sopra indicati ed oltre alla memorizzazione dei dati tecnici, alcuni alunni hanno illustrato alle classi dati storico-culturali. |
The project is based on the Arduino developing system and integrated with components of recovery.
The image shows a summary of the essential elements of the project. The main instruments used are: Arduino Uno, GPS receiver, LCD display and SD memory card. The test was successfully carried out on May 12th , 2014 starting from Piagge of Ascoli Piceno, and developed within the woods touching the fundamental historical and cultural points (St. Bartolomeo Church of Piagge, San Giorgio and Castel Trosino, the Source of the Wolf pass, the Paci Shelter, the San Marco plain, the old Mule, the Hermitage of San Marco, the old Furnace, the Finger of the devil, the monastery of San Lorenzo, the cave of Blessed Corrado and the Shrine of the Partisans). Along the way, 12 Km long, on a height difference of 500 m and in about 5 hours walk, the GPS Tracker has acquired, processed and stored on the SD card 3600 points, one every 5 seconds. The acquired data were included on Google Earth and Google Maps for the graphic reconstruction of the route and, compared with the map, there has been a great precision (of the order of a meter), exactly like a professional GPS. The Photo Gallery shows all the project phases, from assembly to testing.
The project was also given a multidisciplinary form: there was always a stop in the places mentioned above and, besides storing the technical data, some students have collected and shown their classes the historical and cultural information.
In conclusion we can say that the experience was formative and constructive for students, relevant to their curriculum, and it made it possible to spend a day in contact with nature and some forgotten places of the territory
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