A.S. 2010/11
Modulo: Strumenti open source per la didattica Traccia n째 3
Corsista: Brunella Piemontese Classe 15 Tutor Corso Rosa Domestico 1
Strumenti Open Source per la didattica - Attività 1. Realizzare un oggetto multimediale a vostra scelta (video, file audio, mappa concettuale, immagine, ecc.) utilizzando una o più applicazioni free (anche online) o open source, ad esempio utilizzando una di quelle indicate nei Link esterni. Provare quindi a descrivere il processo di produzione, e le scelte che sottendono l'utilizzo di un determinato software o servizio OS.
La disciplina di insegnamento nella quale ho la titolarità (Laboratorio di elettronica), mi porta a trascorrere diverse ore nei laboratori, dove guido gli studenti a realizzare i circuiti oggetto di studio e riflessione in classe con i docenti teorici ( elettronica, telecomunicazioni, sistemi organizzativi, Tecnologia, disegno e progettazione). Si evince pertanto che l’obiettivo fondamentale è l’acquisizione di competenze nel campo dell’elettronica, perseguibile mediante le esercitazioni pratiche che possono essere effettuate sia su breadboard che su piastre di vetronite
Breadboard
vetronite
In ogni caso si parte dallo schema elettrico, la cui corretta interpretazione consente di piazzare i componenti (resistori, diodi, transistori, condensatori, circuiti integrati, led, etc) sulle piste, per poi verificarne il funzionamento tramite il collaudo. (nella figura a fianco vediamo alcuni dei componenti sopra citati)
Per motivi di tempi realizzativi e soprattutto di economicità, sono molto usate le breadbord in quanto per realizzare un circuito ci si limita a “piazzare” i componenti sui fori seguendo lo schema elettrico. Dopo il collaudo, inoltre, e sufficiente “sfilare” i componenti che, insieme alla breadbord, sono pronti per un successivo utilizzo, senza pertanto spreco di risorse. Il discorso invece cambia quando il circuito lo si vuole realizzare su vetronite, in quanto per pervenire al prodotto finale è necessario fare lo “sbroglio” del circuito, cioè partendo dallo schema elettrico bisogna ricavare il master, ovvero il circuito stampato che deve essere “disegnato” sulla vetronite con la tecnica della fotoincisione, dopo la quale la basetta viene immersa nel cloruro 2
ferrico che corrode le parti non protette dalla fotoincisione lasciando così inalterate le piste dove vengono praticate i fori e saldati i componenti.
Per meglio chiarire questo discorso tecnico, nella figura sinistra è stato disegnato un alimentatore stabilizzato, mentre il relativo circuito stampato è raffigurato a destra.
Essendo lo schema elettrico monto semplice, il master risulta di semplice realizzazione, per cui si può procedere anche a mano libera, ma quando si deve lavorare con circuiti complessi, costituiti da circuiti integrati (IC) la cui piedinatura è distanziata da 1 millimetro, allora sorge la necessità di ricorrere ai software dedicati. Piedinatura di un IC
Quello professionale è l’OrCad, il cui costo è notevole (intorno ai 1.000 €) . In commercio si trovano altri software (livewire) che costano molto meno ma hanno pochissime funzioni mentre da qualche anno siamo riusciti a trovare in internet un software open source che ha diverse funzioni, è abbastanza completo e si avvicina molto all’OrCad: il KiCad. E’ stato creato da un ingegnere francese, Jean-Pierre Charras , ricercatore presso la LIS (Laboratoire des images et des signaux - Laboratorio delle immagini e dei segnali) e docente nel campo dell’Ingegneria Elettronica e dell’Image Processing presso lo IUT (Institut Universitaire de Technologie - Istituto Universitario di Tecnologia) di Saint Martin d’Hères (Francia). Ha una fornitissima libreria che si può modificare, cancellare, aggiornare e
1) Eeschema : Schematic entry. Con essa si possono creare schemi semplici e complessi, effettuare in simulazione il controllo elettrico, creare delle netlist ( file di testo, contenente l’elenco dei componenti elettronici e dei collegamenti elettrici). Visibile, al lato destro dell’immagine, una barra con delle icone, selezionando le quali è possibile scegliere la componentistica e quanto necessita (alimentazione, massa, conduttori etc) per realizzare lo schema elettrico. Modulo: 3
4 funzioni:
Strumenti open source per la didattica Traccia n° 3
2) Pcbnew: board editor. Consente di creare il circuito stampato (master). Scegliendo la funzione di conversione, dopo aver realizzato il circuito elettrico, questo avviene in automatico, per cui lo studente deve usare l’accorgimento di realizzare correttamente lo schema.
Il master può essere visualizzato anche in versione 3D….;
3) Gerbview : GERBER viewer (visualizzatore di file Gerber, contenente la struttura geometrica dei collegamenti del circuito)
4
4) Cvpcb : relativo alla scelta dei footprint PCB (master)
Il software è spesso usato anche come simulatore di circuiti. Per ottimizzare i tempi e far acquisire agli alunni professionalità e dimestichezza anche con i software dedicati, alcune esperienze di laboratorio di elettronica vengono preparate e “collaudate” in modo virtuale. Un circuito mal dimensionato o realizzato, in simulazione, non funzionerà. Per cui gli alunni devono comunque andare alla ricerca dell’errore. Dalla grafica delle poche illustrazioni pubblicate, si evince la potenzialità di tale strumento open source . Kicad infatti offre prestazioni comparabili con quelle di più noti software commerciali quali PADS, Protel o OrCAD (come già accennato). Oltre alle caratteristiche già citate, KiCAD può girare su un Sistema Operativo delle 3 maggiori famiglie: Windows (2000 e XP), Linux/UNIX e Mac OS. Il flusso lavorativo e la terminologia sono leggermente differenti dai summenzionati software, per cui per chi si cimenta ad utilizzarlo per la prima volta, è consigliabile consultare il tutorial e la sezione FAQ di KiCad. Il software inoltre, è corredato di un’esaustiva e comprensibile sezione help e di link di documentazione in PDF. In definitiva si tratta di una raccolta di strumenti maneggevole, completa, multipiattaforma, multilingue e potente per semplificare la progettazione di circuiti elettronici. Questo strumento, in ogni caso, non ha sostituito del tutto il “modo di fare laboratorio” in maniera tradizionale, perché entrambi gli strumenti e le metodologie devono essere abbinate per l’ottimizzazione del raggiungimento di un obiettivo comune.
Brunella Piemontese Classe 15
5