Appunti Sensori e strumenti digitali per il design

DATA COLLECTION PROCESSING AND

Ci sono 4 punti con 4 diverse tecnologie, quelle utili a rendere wireless i nostri dati.

Wireless sono delle reti di sensori che cominciano tramite il wireless, sono applicate ad ogni step della

produzione e i punti importanti sono

Machine to machine (macchine che si parlano tra di loro)

• Gestione delle macchine,

• Controllo meccanico dei robots

• Processo di controllo sistemico

•

Questi sensori permettono di automatizzare i processi, di monitorerae gli enviromental, di controllare il

processo delle macchine e la tracciabilità.

WSN wireless sensor network

Con il termine (o WSN) si indica una determinata tipologia di rete informatica che,

caratterizzata da una architettura distribuita, è realizzata da un insieme di dispositivi elettronici autonomi

in grado di prelevare dati dall'ambiente circostante e di comunicare tra loro.

DA COSA È COSTITUITA LA WSN

Serve una forte tecnologia radio, una buona efficienza energetica, una flessibilità di input e output per vari

sensori; sorgenti energetiche con una lunga vita; flexible design; una piattaforma di sviluppo software.

I sensori devono essere multifunzionali. La WSN consiste in una radio frequenza transmission and receiving

system (bi-direzionalità), consiste in sensori electronic-based, microprocessori e potenti sorgenti e risorse.

RFID SENSOR

Sono semplici o possono anche avere dei sensori, sono fondamentali nel food safety perché permettono di

avere tantissime informazioni sul momento, ma deve mantenere un costo basso.

Grazie a questa tecnologia si possono misurare più cose rimanendo passivo, ovvero non ha bisogno di una

batteria per funzionare.

DATA COMMUNICATION

La comunicazione di dati o comunicazioni digitali , comprese la trasmissione e la ricezione di dati , è il

trasferimento e la ricezione di dati sotto forma di un bitstream digitale o di un segnale

analogico digitalizzato trasmesso su una comunicazione punto-punto o punto-multipunto canale.

DIFFERENZA TRA TECNOLOGIA RFID E NFC

- RFID= radio frequency identification

- NFC= near field communication: ha un piccolo range di azione, in generale lavora a 0.1 metri. Viene

utilizzato nei controlli di accesso, nei pagamenti (apple pay..), trasporti pubblici ecc.

DATA STORAGE

Ci sono diversi livelli per memorizzare le varie cose, ci sono 3 livelli fondamentalmente: Class; Edge; Data

Storage.

Edge, devices: vuole dire le cose localmente vengono salvate, serve soprattutto a gestire l’energia.

Edge Computing è il processo di elaborazione dei dati in prossimità a dove i dati vengono richiesti.

Cloud computing si parla di una infrastruttura di computerizzazione, io devo immagazzinare le mie

informazioni e renderle disponibili, ci sono sempre 3 livelli:

- Software as a service (io permetto agli utenti di usare delle applicazioni direttamente su internet, per

esempio gdoc, l’editor di Google)

- Platform as a service (è una cosa intermedia per la quale viene messa a disposizione una struttura che

permette di sviluppare software, è un’interfaccia di sistema a remoto.

- Infrastructure as a service mi permette di creare una macchina virtuale per lavorarci sopra (è tutto fatto

per la massima flessibilità)

– Cloud manufacturing

INTELLIGENZA ARTIFICIALE

L’intelligenza artificiale è influenzata dalla ricezione di dati, elabora quello che gli viene mandato, se gli

vengono forniti dati sbagliati processerà risultati sbagliati. Per usare la AI nel modo corretto vanno

considerate le tempistiche, le quantità di dati e le qualità di questi dati.

MACHINE LEARNING

Sono gli strumenti che mi permettono di utilizzare degli algoritmi di classificazione, tramite clustering data.

Algoritmo di clustering K-means.

BIG DATA

DATA MINING FOR PREDICTION

ICT aiuta ad estrarre dati essenziali that enables eliminating manual measurements.

IOT tecnologie

Con Internet delle cose si indicano un insieme di che permettono di collegare a Internet

qualunque tipo di apparato. Lo scopo di questo tipo di soluzioni è sostanzialmente quello di monitorare e

informazioni

controllare e trasferire per poi svolgere azioni conseguenti

L’ applicazione è fatta su 5 livelli:

- Sensing layer, includono tutti i sensori o devices

- Dvices layer, sono gli strumenti che permettono le elaborazioni (low-level data processing)

- Network layer

- Service support layer ha le funzionalità che sono legate al processamento dei dati e mette in piedi i servizi

specializzati

- Application layer sono tutte le parti legate alla gestione, sicurezza, performance del servizio

SENSORI PER IL FOOD

Il modello IoT per il packaging è generalmente definito come metodo in cui la confezione, il prodotto e il

migliorare organolettiche, sicurezza permanenza

suo ambiente si combinano per le proprietà la e la sugli

low cost

scaffali. Grazie alle applicazioni di queste tecnologie (solitamente perché possono essere

sviluppate anche con moduli di Arduino), si prevengono processi indesiderati all’interno del packaging,

dei lipidi, proliferazione microorganismi traspirazione

come l’ossidazione la di e la di frutta e verdura.

- Time-Temperature Indicators

- Humidity Sensors

- pH Indicators

- Pesticide Detection

Lezione 2

Cosa imparerete in questo corso:

- Riconoscere e definire le specifiche tecnologiche dei dispositivi che sono comunemente utilizzati nelle

diverse fasi della food-chain, dalla produzione alla vendita;

- Attuare specifiche scelte di design per garantire il funzionamento di questi dispositivi;

- Capire e interpretare i dati fondamentali della food-chain, insieme alle metodologie usate per la loro

trasmissione, elaborazione ed utilizzo per generare le informazioni utili agli utenti finali.

food-chain catena alimentare

- Concetti fondamentali per definire i fabbisogni energetici dei dispositivi:

pressione che dalla sorgente di alimentazione di un

Tensione in elettronica è la



circuito elettrico spinge gli elettroni carichi (corrente) attraverso un circuito

completo di conduzione, permettendo loro di compiere del lavoro, come ad

esempio l'illuminazione di una lampada.

Corrente in elettronica è un moto ordinato di cariche elettriche presenti all'interno di un conduttore il



cui moto è dovuto alla differenza di potenziale che si genera all'interno del circuito.

Potenza, la potenza elettrica è la velocità per unità di tempo alla quale l'energia elettrica si trasferisce in un

circuito elettrico. In parole più semplici, possiamo considerarla come la quantità di energia che consuma o

genera un elemento in un preciso momento.

Energia L'energia elettrica è l'energia causata dallo spostamento di cariche elettriche, chiamate



elettroni. Più velocemente le cariche si muovono, più energia elettrica trasportano. Poiché le cariche che

causano l'energia si muovono, l'energia elettrica è una forma di energia cinetica.

- Alimentare i sistemi attivi: batterie o energy harvesting. Teoria ed esempi di applicazione

- Tecnologie per la trasmissione dei dati: 4G, 5G, LoRa. Teoria ed esempi di applicazioni

- Tecnologie per l’identificazione: RFID, NFC, QRCode. Teoria ed esempi di applicazione.

- Sensori stampabili e elettronica flessibile: proprietà e vantaggi.

- Introduzione al progetto FruitGuard: dispositivi utilizzati e challenge dal punto di vista del design.

Cos’è l’elettronica?

L'elettronica è l'insieme delle conoscenze metodologiche, teoriche e pratiche utilizzate per la progettazione

e realizzazione di sistemi e apparati hardware in grado di elaborare grandezze fisiche sotto forma di segnali

contenenti informazione, per svariati tipi di applicazioni.

- La prima regola dell’elettronica: Se metti la spina funziona meglio!

- Ogni dispositivo deve essere alimentato per poter funzionare

- È possibile collegarlo alla presa nel muro, utilizzare batterie, sistemi di energy harvesting (o "recupero di

energia" è il processo mediante il quale si cattura l'energia presente nell'ambiente circostante e si converte

in energia utilizzabile. Ciò significa che è possibile sfruttare varie fonti di energia disponibili, come la luce

solare, il calore, le vibrazioni, il movimento e altro ancora, per generare elettricità. Questa energia catturata

può essere utilizzata per alimentare dispositivi elettronici a basso consumo energetico come sensori,

)

telefoni cellulari, orologi, apparecchiature di monitoraggio, sensori ambientali e così via o remote

powering ( o "alimentazione a distanza" è un concetto correlato che si riferisce alla possibilità di alimentare

dispositivi remoti senza la necessità di cavi o collegamenti fisici. Invece di dipendere da una connessione

diretta alla rete elettrica, il remote powering sfrutta le tecnologie wireless come l'induzione magnetica o la

trasmissione di energia senza fili per fornire energia ai dispositivi. Questo può essere utile in situazioni in

cui è difficile o impossibile fornire un collegamento fisico per l'alimentazione, ad esempio in ambienti

difficili da raggiungere o in dispositivi mobili come droni o sensori distribuiti su un'area vasta.)

Alimentazione dei dispositivi elettronici

- Le grandezze elettriche che definiscono l’alimentazione dei dispositivi sono:

Tensione: espressa in volt (V), costante (o quasi) a seconda della sorgente

Corrente: espressa in ampere (A), limitata a un massimo a seconda della sorgente e dipendente dal

dispositivo collegato

- Ogni dispositivo necessita di una particolare tensione, o un range di tensioni, e di un minimo valore di

corrente per poter funzionare.

Il vostro cellulare funziona a 5 V e consuma circa 1 A mentre lo state usando

Sorgenti di alimentazione

Parametri fondamentali

• Il valore utile da tenere in considerazione è la potenza elettrica.

• La potenza, espressa in watt (W) si ottiene moltiplicando il valore di tensione per quello della corrente

• La potenza assorbita o generata può variare nel tempo, ma si esprime quasi sempre un valore medio

• Il prodotto della potenza per il tempo si chiama energia elettrica, espressa in joule (J) o in watt-ora (Wh)

(consumo di un dispositivo)

• Per indicare la capacità delle batterie si utilizzano gli ampere-ora (Ah) (quanti ampere eroga un dispositivo

per ora prima di scaricarsi)

• Una capacità di 20 Ah significa che la batteria è in grado di erogare 20A per 1 ora, oppure 2A per 10 ore

prima di scaricarsi.

Sorgenti di alimentazione

Quanto consumano i dispositivi?

Diversi tipi di batterie

Abbiamo già visto due diversi tipi di batterie, per auto e alcalina

La capacità e le